插拔式存储服务器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种插拔式存储服务器，包括机箱、机箱内的主板以及机箱内的监控背板；所述监控背板与主板相互垂直设置，所述监控背板包括多个硬盘接口、多个SAS扩展芯片及管理控制芯片，每个硬盘接口与一个SAS扩展芯片电性连接，所述硬盘接口用于连接硬盘，所述SAS扩展芯片用于实现硬盘的扩展、控制及管理，所述管理控制芯片用于对每个SAS扩展芯片进行统一管理，所述背板还包括CPCI连接器的公座，用于与主板上的CPCI连接器的母座进行插接，所述CPCI连接器包括电源连接器和通讯连接器。本实用新型使用军工级的CPCI连接器代替线缆连接，简化了机箱结构，优化连接器的连接质量，使整机内连接线缆极少甚至完全没有连接线缆，极大地提高服务器的稳定性、可靠性。
【专利说明】
插拔式存储服务器
技术领域
[0001]本实用新型涉及服务器，尤其是涉及一种插拔式存储服务器。
【背景技术】
[0002]在目前服务器市场上，一般将服务器分成塔式、机架式、刀片式服务器三种类型。
[0003]刀片服务器一般用于大型数据中心等高端市场。在适合中小企业用户的中低端市场中，目前大多还是采用传统的整机由主板+中央处理器(CPU) +内存+电源等部件以及大量的连接线组成的塔式服务器，其机箱内走线凌乱，影响外观，同时由于连接线过多，在运输以及移动的过程中容易导致连接器脱落，连接器接触不良的问题，对服务器的可靠性和稳定性影响重大，虽然传统的绑扎或打胶的方式可以一定程度的减少引起问题的可能性，但还是存在重大的安全隐患。
【实用新型内容】
[0004]基于此，有必要提供一种能够减少甚至不使用连接线的插拔式存储服务器。
[0005]—种插拔式存储服务器，包括机箱、机箱内的主板以及机箱内的监控背板;所述监控背板与主板相互垂直设置，所述监控背板包括多个硬盘接口、多个SAS扩展芯片及管理控制芯片，每个硬盘接口与一个SAS扩展芯片电性连接，所述硬盘接口用于连接硬盘，所述SAS扩展芯片用于实现硬盘的扩展、控制及管理，所述管理控制芯片用于对每个SAS扩展芯片进行统一管理，所述背板还包括CPCI连接器的公座，用于与主板上的CPCI连接器的母座进行插接，所述CPCI连接器包括电源连接器和通讯连接器。
[0006]在其中一个实施例中，所述监控背板包括ATX电源接口，所述管理控制芯片通过所述ATX电源接口与服务器的电源电性连接，用于预判存储服务器监控背板插接的所有硬盘的功耗需求，并将相应的功耗信息发送给所述电源，供所述电源对输出功率进行调整。
[0007]在其中一个实施例中，所述监控背板还包括与所述管理控制芯片电性连接的液晶显示模块，所述管理控制芯片还用于监控所述电源的工作状态，并输出状态信号给所述液晶显示模块以显示所述电源的工作状态。
[0008]在其中一个实施例中，所述监控背板还包括报错发光二极管，所述报错发光二极管与所述管理控制芯片电性连接，所述管理控制芯片在检测到硬盘异常时通过控制所述报错发光二极管的明灭来进行报警;所述报错发光二极管的数量与所述存储服务器监控背板支持的最大硬盘连接数量相等，每个报错发光二极管对应表示一个硬盘的故障状态。
[0009]在其中一个实施例中，所述机箱为插拔式存储服务器机箱，包括机箱主体、主板安装部以及多个硬盘抽取盒，所述机箱主体包括将机箱主体分隔为机箱前部和机箱后部的背板安装框，所述背板安装框用于安装所述监控背板，所述多个硬盘抽取盒为抽屉式结构并安装于所述机箱前部，所述主板安装部包括主板承载板、机箱背部面板及两个肋板，所述主板承载板和机箱背部面板相互垂直连接，两个肋板设于所述主板承载板和机箱背部面板两侦叭且垂直于所述主板承载板和机箱背部面板，所述主板安装部和机箱主体之间采用滑动连接的结构。
[0010]在其中一个实施例中，所述机箱主体还包括位于所述机箱后部的电源容置部，用于安装模块化的电源。
[0011]在其中一个实施例中，所述机箱主体还包括盖板、底板、第一侧板以及第二侧板，所述第一侧板和第二侧板与肋板平行设置，所述底板用于支撑所述主板安装部，所述盖板盖合于所述主板安装部上方，所述第一侧板、所述电源容置部与第一侧板相向一面的外壁分别紧贴一肋板且设有限高件，用于限制在所述机箱主体内滑动的主板安装部的位置。
[0012]在其中一个实施例中，所述硬盘抽取盒包括硬盘支架、卡扣按钮及拉柄，所述拉柄和卡扣按钮外露于所述机箱主体的正面，所述拉柄被所述卡扣按钮卡合，并在卡扣按钮被按下时向外弹出。
[0013]在其中一个实施例中，所述硬盘支架在两侧设有卡舌并开设有多个螺孔。
[0014]在其中一个实施例中，所述背板安装框为中间空心的方框结构。
[0015]上述插拔式存储服务器，使用军工级的CPCI连接器代替线缆连接，简化了机箱结构，优化连接器的连接质量，使整机内连接线缆极少甚至完全没有连接线缆，从而极大的提高服务器的稳定性、可靠性，而且整机简洁美观，维护操作简单，无需特别注意维护过程中扯动到其他连接器而导致功能异常的问题。通过管理控制芯片搭建一个统一的控制平台，使每颗SAS扩展芯片的读取、执行、操作等命令都通过控制平台来实现，平台再根据数据的逻辑顺序，对每个连接的SAS接口统一编号，按序执行，实现对分散的SAS扩展芯片的集中管理和统一操作。
【附图说明】
[0016]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。
[0017]图1是一实施例中插拔式存储服务器的结构图；
[0018]图2是一实施例中硬盘抽取盒的结构示意图；
[0019 ]图3是图2所示硬盘抽取盒在拉柄弹出状态下的局部示意图；
[0020]图4是另一实施例中插拔式存储服务器的结构图；
[0021 ]图5是图4所示插拔式存储服务器的机箱的另一角度的视图；
[0022]图6是图5中A区域的局部放大图；
[0023]图7是图4所示插拔式存储服务器在主板安装部拉出状态的结构图；
[0024]图8为图4所示插拔式存储服务器机箱的背面视图；
[0025]图9是一实施例中主板的结构图；
[0026]图10是一实施例中监控背板的结构图；
[0027]图11是一实施例中监控背板部分电路结构的电路原理图；
[0028]图12是一实施例中电源连接器和通讯连接器的结构图；
[0029]图13是一实施例中通讯连接器公座的结构图；
[0030]图14是一实施例中通讯连接器母座的结构图；
[0031]图15是一实施例中电源连接器公座的结构图；
[0032]图16是一实施例中电源连接器母座的结构图。
【具体实施方式】
[0033]为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的首选实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。
[0034]需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”、“横”、“竖”以及类似的表述只是为了说明的目的。
[0035]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0036]本实用新型提供一种插拔式存储服务器，包括机箱、机箱内的主板200以及机箱内的监控背板100。
[0037]图1是一实施例中插拔式存储服务器的结构图。机箱包括机箱主体10，主板安装部20以及多个硬盘抽取盒30。机箱主体10包括将其分隔为机箱前部11和机箱后部17的背板安装框12，背板安装框12用于安装对硬盘进行扩展和控制的监控背板100(图1中未标示)。多个硬盘抽取盒30为抽屉式结构并安装于机箱前部U。主板安装部20包括主板承载板22、机箱背部面板24及两个肋板26。需要指出的是，图1中主板承载板22被主板200 (图1中未标示)所遮挡，所以实际上在图1中不可见。主板承载板22和机箱背部面板24相互垂直连接，呈“L”型结构，两个肋板26设于主板承载板22和机箱背部面板24两侧且垂直于主板承载板22和机箱背部面板24。主板安装部20和机箱主体10为滑动连接，以配合主板与背板间插拔式的连接方式。
[0038]图9是一实施例中主板200的结构图，图10是一实施例中监控背板100的结构图。主板200与监控背板100相互垂直设置，主板200与监控背板100之间通过紧凑型外设部件互联标准接口(CPCI)连接器进行插接。CPCI连接器的母座设于主板200上，CPCI连接器的公座设于监控背板100上。CPCI连接器包括电源连接器和通讯连接器，在图9和图10所示实施例中，电源连接器的数量为2，包括电源连接器母座222和电源连接器公座122;通讯连接器的数量为I，包括通讯连接器母座232和通讯连接器公座132。
[0039]监控背板100包括多个硬盘接口150(在本实施例中为SAS标准的SATA接口)，服务器的每块硬盘插接于一个硬盘接口 150上。在本实施例中，监控背板100包括4颗串行连接小型计算机系统接口(SAS)扩展芯片110，用于实现硬盘的扩展、控制及管理，每个SAS扩展芯片110与4个硬盘接口 150电性连接并对其进行控制，监控背板100上共设置16个硬盘接口150。监控背板100还包括管理控制芯片140，用于对每个SAS扩展芯片进行统一管理。
[0040]上述插拔式存储服务器，使用军工级的CPCI连接器代替线缆连接，简化了机箱结构，优化连接器的连接质量，使整机内连接线缆极少甚至完全没有连接线缆，从而极大的提高服务器的稳定性、可靠性，而且整机简洁美观，维护操作简单，无需特别注意维护过程中扯动到其他连接器而导致功能异常的问题。加之在监控背板100上设置SAS扩展芯片110及硬盘接口 150，实现硬盘的热插拔，因此机箱相应采用了主板安装部20与机箱主体10滑动连接、硬盘抽取盒30为抽屉式的结构，达到了易于拆装的效果。
[0041]在其中一个实施例中，通讯连接器用于传输PC1-E总线信号。在其他实施例中，主板也可以使用其它总线，通讯连接器相应传输其他总线信号。
[0042]图12是电源连接器和通讯连接器的结构图，图13是通讯连接器公座132的结构图，图14是通讯连接器母座232的结构图。在图13、图14所示实施例中，通讯连接器的引脚包括22行5列的信号脚和44个地脚，其中壳体的材质为热塑性聚酯，引脚的材质为铜合金。图15是电源连接器公座122的结构图，图16是电源连接器母座222的结构图。在图15、图16所示实施例中，电源连接器的引脚数为8，其中壳体的材质为耐高温塑料，引脚的材质为铜合金。
[0043]图11是一实施例中监控背板100部分电路结构的电路原理图。在该实施例中，SAS扩展芯片110采用Marvell公司的88SE9215芯片，在其他实施例中也可以采用具有相同功能的其他芯片。4颗SAS扩展芯片110互相独立，通过管理控制芯片140控制组合4颗SAS扩展芯片110为一个整体，在物理结构上4颗SAS扩展芯片110分散独立，系统上是统一一致的管理。
[0044]管理控制芯片140配合软件编程来实现整机的状态管理。具体是通过编写芯片底层代码，搭建一个统一的控制平台，使每颗SAS扩展芯片110的读取、执行、操作等命令都通过控制平台来实现，平台再根据数据的逻辑顺序，对每个连接的SAS接口统一编号，按序执行，实现对分散的SAS扩展芯片110的集中管理和统一操作。
[0045]参见图11，监控背板100还包括与管理控制芯片140电性连接的报错LED。管理控制芯片140在检测到硬盘异常时通过控制报错LED的明灭进行报警。例如硬盘正常工作时正常发光，硬盘故障时熄灭/闪烁。在其中一个实施例中，可以为每个硬盘配备一个报错LED，即报错LED的数量与硬盘接口 150的数量相等，例如16个硬盘接口配16个报错LED。在监控背板100支持的硬盘数量较多的情况下，也可以将多个报错LED组成能够显示字母和数字的显示屏，通过相应的故障编号来示意硬盘的工作异常。
[0046]在其中一个实施例中，管理控制芯片140采用PIC18F44K22芯片，在其他实施例中也可以采用具有相同功能的其他芯片，例如其他ARM芯片。
[0047]在图10所示的实施例中，监控背板100还包括ATX电源接口130。采用ATX定制技术，符合ATX2.0行业标准。管理控制芯片140通过ATX电源接口 130与服务器的电源电性连接，用于预判背板100插接的所有硬盘的功耗需求，并将相应的功耗信息发送给电源的控制部分，供电源的控制部分能及时对输出功率做出调整，确保负载的正常工作。
[0048]参见图11，监控背板100还包括与管理控制芯片140电性连接的液晶显示模块，管理控制芯片140还用于监控电源的工作状态，并输出状态信号给液晶显示模块以供用户查看电源的工作状态。
[0049]在图11所示实施例中，监控背板100还包括与管理控制芯片140电性连接的电源报警输入输出接口(电源报警1/0)，用于输出电源报警信号。
[0050]在图11所示实施例中，监控背板100还包括直流转直流模块，采用脉冲宽度调制(PWM)技术分别将电源输出的直流电转换成5V，30A的直流电，以及转换成3.3V，30A的直流电，然后将3.3V，30A的直流电再分别转换成1.8V和1.0V的直流电，有效控制电压的输出时序。
[0051]在图1所示实施例中，由于监控背板100面向机箱前部11的一面要连接硬盘，面向机箱后部17的一面要插接主板200，因此背板安装框12为“口”字形的中间空心方框结构。
[0052]图2是一实施例中硬盘抽取盒30的结构示意图。硬盘抽取盒30包括硬盘支架32、卡扣按钮34及拉柄36 ο拉柄36和卡扣按钮34外露于机箱主体1的正面。请一并参照图3，拉柄36平时被卡扣按钮34卡合，并在卡扣按钮34右侧(即图2和图3中卡扣按钮34上的三角形顶角指向的一侧)被按下时向外弹出，用户可以抓住拉柄36将硬盘抽取盒30抽出机箱，从而安装/卸下硬盘。参照图2，硬盘支架32在两侧开设有多个螺孔31，在安装硬盘时将螺丝穿过螺孔31将硬盘固定在硬盘支架32上，完成后将硬盘抽取盒30推回机箱主体10内，并将拉柄36按回原位，使卡扣按钮34将其卡合。参照图2，硬盘支架32上还设有具弹性的卡舌33，硬盘抽取盒30被推进机箱主体10后卡舌33被压紧从而形成固定。
[0053]参见图9，主板200上设有CPU插座210、内存插槽240及PC1-E插槽260，主板200上还集成有南桥芯片250。
[0054]在图1所示的实施例中，机箱主体1还包括位于机箱后部17的电源容置部171，用于安装模块化的电源。
[0055]图4是另一实施例中机箱主体的结构图，其与图1所示实施例仅在一些细微的结构处有所不同。在图4所示实施例中，机箱主体10还包括盖板16、底板18(图4中未示)、第一侧板14以及第二侧板15。第一侧板14和第二侧板15与肋板26平行设置，底板18用于支撑主板安装部20(图4中未标示)，在图4中被主板安装部20遮挡(可参看图7)。盖板16盖合于主板安装部20上方。主板安装部20的两个肋板26分别紧贴第一侧板14和电源容置部171与第一侧板14相向一面的外壁172，且第一侧板14上和该外壁172上均设有限高件142。由于主板安装部20的两个肋板26分别被第一侧板14和外壁172包夹，因此主板安装部20横向的位置被限定，再通过下方的底板18和上方的限高件142，又可限制主板安装部20在纵向上的位置，因此主板安装部20在进出机箱主体10时可保持直线移动，拆装时较为顺畅。
[0056]在图4所示实施例中，机箱主体10还包括连接第一侧板14和外壁172的加强杆19，用于对机箱主体10的整体结构进行加固，并对盖板18起支撑作用。
[0057]在图4所示实施例中，插拔式存储服务器机箱还包括设于机箱主体10的正面且分别靠近第一侧板14以及第二侧板15的各一个拉手40，用于将插拔式存储服务器机箱整体拉出/推入服务器。在本实施例中，拉手为不锈钢材质。请参照图5，插拔式存储服务器还在第二侧板15上设有机箱滑轨套50，使得插拔式存储服务器机箱可以顺畅地拉出/推入服务器。
[0058]图6是图5中A区域的局部放大图，在该实施例中，机箱主体10的正面还设有开关板组件，包括电源开关51、硬盘指示灯52、两个局域网(LAN)指示灯53、两个USB指示灯54、报警指示灯55。
[0059]参见图4，机箱背部面板24在朝机箱主体10内部的一侧设有两个散热风扇60;请一并参见图7，机箱背部面板24上相应开设有进风口 246 ο主板安装部20上还设有卡合件242，在需要安装/拆卸主板时，先将盖板16卸下，接着向后扳动卡合件242，再将主板安装部20向后拉出即可。
[0060]图8为图4所示插拔式存储服务器机箱的背面视图。电源容置部171内安装有电源70，机箱背部面板24上设有复位按钮61、电源指示灯62、两个局域网(LAN)网口 63、USB2.0接口 64、USB3.0接口 65、串行接口 66以及数字视频接口(DVI) 67。
[0061]上述插拔式存储服务器的机箱在整体上实现了模块化，包括电源模块化，主板模块化，监控背板模块化，硬盘模块化。模块化的使用，使结构更简化，散热效果良好，方便更换、方便维修，减少了整体系统的故障点。采用无线缆的连接方式，实现板对板(主板200对监控背板100)的对插，更稳定，更可靠。稳定、可靠、安全、防震、美观。
[0062]以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1.一种插拔式存储服务器，其特征在于，包括机箱、机箱内的主板以及机箱内的监控背板； 所述监控背板与主板相互垂直设置，所述监控背板包括多个硬盘接口、多个SAS扩展芯片及管理控制芯片，每个硬盘接口与一个SAS扩展芯片电性连接，所述硬盘接口用于连接硬盘，所述SAS扩展芯片用于实现硬盘的扩展、控制及管理，所述管理控制芯片用于对每个SAS扩展芯片进行统一管理，所述背板还包括CPCI连接器的公座，用于与主板上的CPCI连接器的母座进行插接，所述CPCI连接器包括电源连接器和通讯连接器。2.根据权利要求1所述的插拔式存储服务器，其特征在于，所述监控背板包括ATX电源接口，所述管理控制芯片通过所述ATX电源接口与服务器的电源电性连接，用于预判存储服务器监控背板插接的所有硬盘的功耗需求，并将相应的功耗信息发送给所述电源，供所述电源对输出功率进行调整。3.根据权利要求1所述的插拔式存储服务器，其特征在于，所述监控背板还包括与所述管理控制芯片电性连接的液晶显示模块，所述管理控制芯片还用于监控所述电源的工作状态，并输出状态信号给所述液晶显示模块以显示所述电源的工作状态。4.根据权利要求1所述的插拔式存储服务器，其特征在于，所述监控背板还包括报错发光二极管，所述报错发光二极管与所述管理控制芯片电性连接，所述管理控制芯片在检测到硬盘异常时通过控制所述报错发光二极管的明灭来进行报警;所述报错发光二极管的数量与所述存储服务器监控背板支持的最大硬盘连接数量相等，每个报错发光二极管对应表示一个硬盘的故障状态。5.根据权利要求1所述的插拔式存储服务器，其特征在于，所述机箱为插拔式存储服务器机箱，包括机箱主体、主板安装部以及多个硬盘抽取盒，所述机箱主体包括将机箱主体分隔为机箱前部和机箱后部的背板安装框，所述背板安装框用于安装所述监控背板，所述多个硬盘抽取盒为抽屉式结构并安装于所述机箱前部，所述主板安装部包括主板承载板、机箱背部面板及两个肋板，所述主板承载板和机箱背部面板相互垂直连接，两个肋板设于所述主板承载板和机箱背部面板两侧、且垂直于所述主板承载板和机箱背部面板，所述主板安装部和机箱主体之间采用滑动连接的结构。6.根据权利要求5所述的插拔式存储服务器，其特征在于，所述机箱主体还包括位于所述机箱后部的电源容置部，用于安装模块化的电源。7.根据权利要求5所述的插拔式存储服务器，其特征在于，所述机箱主体还包括盖板、底板、第一侧板以及第二侧板，所述第一侧板和第二侧板与肋板平行设置，所述底板用于支撑所述主板安装部，所述盖板盖合于所述主板安装部上方，所述第一侧板、所述电源容置部与第一侧板相向一面的外壁分别紧贴一肋板且设有限高件，用于限制在所述机箱主体内滑动的主板安装部的位置。8.根据权利要求5所述的插拔式存储服务器，其特征在于，所述硬盘抽取盒包括硬盘支架、卡扣按钮及拉柄，所述拉柄和卡扣按钮外露于所述机箱主体的正面，所述拉柄被所述卡扣按钮卡合，并在卡扣按钮被按下时向外弹出。9.根据权利要求8所述的插拔式存储服务器，其特征在于，所述硬盘支架在两侧设有卡舌并开设有多个螺孔。10.根据权利要求5所述的插拔式存储服务器，其特征在于，所述背板安装框为中间空 心的方框结构。
【文档编号】G06F1/18GK205608616SQ201620132116
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年2月19日
【发明人】刘胜伟
【申请人】深圳海云海量信息技术有限公司