一种具有一维运动机械手的近线磁盘阵列库的制作方法

本发明涉及存储系统技术领域，具体涉及一种具有一维运动机械手的近线磁盘阵列库。

背景技术：

数字化进程中产生了大量的数据存储需求，其中相当大一部分源于传感器，特别是图像传感器。视频监控是图像传感器的典型应用，其工作流程可以分为两部分，一是连续无间断地顺序记录视频数据流；二是对已记录的视频进行调取。由于调取的操作是随机的，是由外部突发事件触发的，因此，视频监控的数据存取过程具有“顺序写、随机读”的特性。其中顺序写是不间断的连续的过程，随机读是不经常发生的，是随机调取所记录的时间序列的一个时间窗口中数据的操作。类似这种工作规律的应用很普遍，几乎所有的传感器数据记录都有类似特性。与之类似的一个应用是数据备份，备份的过程也是顺序写，恢复的过程是顺序读，或有选择性部分顺序读。以上我们统称这些应用为视频监控类应用。

视频监控类应用所产生的数据需要大量的存储空间来支持，当前最普通的技术解决方案是采用各种磁盘阵列。磁盘阵列是“随机写、随机读”的最优组织形式，阵列中每块驱动器都处于工作待命状态，数据随时可以写入磁盘阵列中的任意位置，也可以从磁盘阵列空间的任意位置调取数据。现有技术中磁盘阵列存储系统通常由磁盘驱动器和外围控制系统构成。为了防止在单个磁盘驱动器出现坏损时其上的数据丢失，外围控制系统会根据技术要求采用各种冗余技术，如raid5、raid6以及云存储系统中的纠删码(erasurecoding)等。随着磁盘驱动器数量的增加，外围控制系统的复杂度和连接线的数量也迅速增加。外围控制系统的核心是服务器，服务器通过总线对外连接磁盘驱动器，在达到服务器可连接外部接口数量的上限时，还可以通过扩展器来增加一些接口，尽管如此，每台服务器能够连接的磁盘驱动器数量仍然是有限的。当需要管理更多数量的磁盘驱动器时，就需要使用多台服务器，为了协调管理这些服务器，也需要更加复杂的软件。

随着高清摄像头等的应用普及，典型的监控存储需求往往是数百tb到数pb。对于这样大的存储需求，解决方案中通常要包括多台服务器和复杂的软件，使得大型监控数据存储的单位存储成本难以进一步降低，视频监控的总体运营成本也将维持在较高的水平上。

近线存储是数据存储的三种存储方式之一，近线存储相对在线存储成本较低、相对离线存储便利性好，且访问速度介于在线存储与离线存储之间。发明名称为近线磁盘库，专利申请号为201310220277.0的专利公开了如下技术方案：一种近线磁盘库，包含机柜、设置在机柜内的服务器、机械手和若干磁盘仓抽屉，每个磁盘仓抽屉包含多个磁盘仓，每个磁盘仓具有容置槽、设置在容置槽内的磁盘、与磁盘导通的磁盘接触点以及机械手接触点，磁盘仓抽屉排列在机械手的一侧或两侧，机械手通过水平运动及垂直运动来使机械手的探头部件与磁盘仓的机械手接触点接触，实现磁盘与服务器的连接。磁盘接触点包含信号接触点和电源接触点，机械手接触点也包括与磁盘的信号接触点、磁盘的电源接触点相对应的机械手的信号接触点和机械手的电源接触点，当机械手的探头部件与磁盘仓的机械手接触点接触时，实现电源导通和信号连接。

但是，上述发明的应用侧重点是管理大量离线磁盘，也就是说，上述发明通常是将已经写满但不经常用的磁盘驱动器通过机电自动化方式来实现近线管理，不适用于具有“顺序写，随机读”特性的视频监控类应用。

为达到进一步降低成本、提高可靠性、降低耗电量和改进系统可维护性的效果，有必要对现有技术中的典型的磁盘阵列形态进行优化，提供一种适用于视频监控类应用的近线存储装置。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种具有一维运动机械手的近线磁盘阵列库，包括：

全部独立驱动器集合，包括呈m行n列排列的多个磁盘阵列模组，m和n均为大于等于2的整数；所述多个磁盘阵列模组的前端和后端均朝外设置，所述磁盘阵列模组的前端设有读写头；

多个机械手，能够在与所述磁盘阵列模组的前端平行的平面内沿行方向或列方向运动；

控制器，用于控制所述机械手运动至指定位置，以便实现数据管理服务器与所述磁盘阵列模组的连接，进而完成数据的传输。

进一步地，所述磁盘阵列模组的后端也设有所述读写头，多个所述机械手在与所述磁盘阵列模组的后端平行的平面内沿行方向或列方向运动。

进一步地，所述磁盘阵列模组包括多个独立磁盘驱动器，多个独立磁盘驱动器组成不同冗余级别的raid磁盘阵列或jbod磁盘簇。

进一步地，同行设置的多个所述读写头对应一个所述机械手，所述机械手的数量为m个；

或者，同列设置的多个所述读写头对应一个所述机械手，所述机械手的数量为n个。

进一步地，还包括：

一个或多个第一驱动机构，所述第一驱动机构用于驱动所述机械手在与所述磁盘阵列模组的前端或后端平行的平面内沿行方向或列方向运动；

一个或多个探头，所述探头用于连接所述读写头；所述探头设置在所述机械手上。

进一步地，还包括一个或多个第二驱动机构，所述第二驱动机构用于驱动所述探头接近或远离所述读写头。

进一步地，所述读写头包括冗余设计的多个引脚，所述探头包括冗余设计的多个探针，所述探针具有与所述引脚匹配的连接部。

进一步地，所述磁盘阵列模组包括电控板，所述读写头设置在所述电控板上。

进一步地，所述数据管理服务器用于将多个与所述数据管理服务器连接的所述磁盘阵列模组组成一个或多个虚拟的存储空间，接收对所述磁盘阵列模组进行读/写操作的请求并响应。

进一步地，所述全部独立驱动器集合的数量为多个。

实施本发明具有以下有益效果：

1、本发明对磁盘阵列进行了优化，将全部独立驱动器集合组织成“顺序写、选择读”的形式，相对于典型的磁盘阵列形态成本低，可靠性高、可维护性好。

2、本发明中的全部独立驱动器集合由多个呈m行n列排布的磁盘阵列模组组成，理论上来讲，上述结构使得独立磁盘驱动器、磁盘阵列模组的数量可以无限增加，也就是说，全部独立驱动器集合的存储容量可以增加。

3、本发明能够最大程度上降低能耗，当且仅当机械手与磁盘阵列模组导通时，磁盘阵列模组才开始工作，降低了系统耗电量，更符合环保理念。同时，由于机械手与磁盘阵列模组是选择性连接，独立磁盘驱动器的散热问题容易解决，所以独立磁盘驱动器的摆放密度高，同等容量的设备体积显著减小。

4、本发明中磁盘阵列模组与数据管理服务器的导通大部分采用机械操作，节省人力，工作效率高。

5、本发明中机械手仅具有一个方向上的自由度，运动的复杂度大大降低，设备的稳定性明显增加。

6、本发明的探头包括冗余设计的多个探针，读写头包括冗余设计的多个引脚，探针具有与引脚匹配的连接部，使得探头与读写头的导通更加容易。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，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它附图。

图1是本发明实施例提供的全部独立驱动器集合的立体图；

图2是本发明实施例提供的全部独立驱动器集合一侧设置机械手的俯视图；

图3是本发明实施例提供的全部独立驱动器集合一侧设置机械手的的侧视图；

图4是视图a的放大示意图；

图5是本发明实施例提供的机械手的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的磁盘阵列模组的爆炸图；

图7是本发明实施例提供的全部独立驱动器集合两侧设置机械手的俯视图；

图8是本发明实施例提供的全部独立驱动器集合两侧设置机械手的侧视图；

其中，1-全部独立驱动器集合，11-磁盘阵列模组，111-独立磁盘驱动器，112-电控板；2-读写头；3-机械手；4-探头，41-探针。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以使固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

本实施例提供了一种具有一维运动机械手的近线磁盘阵列库，包括全部独立驱动器集合1、机械手3、控制器、数据管理服务器。图1是本发明实施例提供的全部独立驱动器集合的立体图，如图1所示，全部独立驱动器集合1包括呈m行n列排列的多个磁盘阵列模组11，m和n均为大于等于2的整数；所述多个磁盘阵列模组11的前端和后端均朝外设置，所述磁盘阵列模组11的前端设有读写头2，所述读写头2设置在所述磁盘阵列模组11的电控板112上。

靠近所述磁盘阵列模组11的前端设有多个机械手3，多个机械手3能够在与所述磁盘阵列模组11的前端平行的平面内沿行方向或列方向运动。近线磁盘阵列库还包括滑轨，所述机械手3沿所述滑轨做一维运动，所述滑轨沿行方向或列方向设置。

图2是本发明实施例提供的全部独立驱动器集合一侧设置机械手的俯视图，图3是本发明实施例提供的全部独立驱动器集合一侧设置机械手的侧视图，图4是视图a的放大示意图，如图2-4所示，在本实施例的一种可选的实施方式中，机械手3在与所述磁盘阵列模组11的前端平行的平面内沿行方向运动，同行设置的多个所述接触点对应一个所述机械手3，所述机械手3的数量为m个。所述机械手3上设有探头4，探头4用于连接所述读写头2；可选地，所述探头4通过光、wifi等介质与读写头2连接；可选地，所述探头4与所述读写头2电连接。可选地，所述探头的数量为一个；可选地，所述探头的数量为多个，所述探头的设计是冗余的。

图5是本发明实施例提供的机械手的结构示意图，如图5所示，在本实施例的另一种可选的实施方式中，机械手3沿滑轨做一维运动，所述滑轨与同行设置的多个读写头2平行且相对设置。

在本实施例的另一种可选的实施方式中，机械手3沿滑轨做一维运动，所述滑轨与同列设置的多个读写头2平行且相对设置。

在本实施例的另一种可选的实施方式中，机械手3在与所述磁盘阵列模组11的前端平行的平面内沿列方向运动，同列设置的多个所述接触点对应一个所述机械手3，所述机械手3的数量为n个。

控制器，用于控制所述机械手3运动至指定位置，以便实现数据管理服务器与所述磁盘阵列模组11的连接，进而完成数据的传输。控制器设置在设备内，控制器与机械手3连接，且控制器通过网口或串口与数据管理服务器连接。机械手3通过sata信号线与sata-sas转接板连接，sata-sas转接板通过sas信号线与数据管理服务器连接。

图6是本发明实施例提供的磁盘阵列模组的爆炸图，如图6所示，所述磁盘阵列模组11包括多个独立磁盘驱动器111，多个独立磁盘驱动器111组成不同冗余级别的raid磁盘阵列或jbod磁盘簇，所述raid磁盘阵列或jbod磁盘簇具有一定的冗错纠错和校验功能。

通常情况下，磁盘阵列模组11大都具有数块独立磁盘驱动器111，甚至多到几十块独立磁盘驱动器111，在可靠性要求不高的情况下，最大限度地发挥其成本低廉的优势。在数据存储过程中，磁盘阵列模组11上写入数据时，组成磁盘阵列模组11的所有独立磁盘驱动器111同步写入数据及校验码。由于磁盘阵列模组11具有一定的冗余度，在冗余度范围内的数块独立磁盘驱动器111损坏，不会造成数据的丢失，只需花点时间更换坏损的独立磁盘驱动器111即可自动恢复数据，而用户在成本上却得到很大回报，无需为低端的存储应用去做昂贵的投资。

优选地，多个独立磁盘驱动器111的排列方向与读写端头所在的平面垂直，或者，多个独立磁盘驱动器111的排列方向与多个机械手3所在的平面垂直。

具体地，近线磁盘阵列库还包括第一驱动机构，第一驱动机构用于驱动所述机械手3在与所述磁盘阵列模组11的前端平行的平面内沿行方向或列方向运动；可选地，所述第一驱动机构的数量为一个；可选地，所述第一驱动机构的数量为多个，所述第一驱动机构的设计是冗余的。

可选地，近线磁盘阵列库还包括第二驱动机构，第二驱动机构用于驱动所述探头4接近或远离所述读写头2。可选地，所述第二驱动机构的数量为一个；可选地，所述第二驱动机构的数量为多个，所述第二驱动机构的设计是冗余的。

具体地，所述读写头2包括冗余设计的多个引脚，所述探头4包括冗余设计的多个探针41。为方便探针41与凸起连接，所述探针41具有与所述读写头2匹配的连接部，所述连接部可以是连接部，所述连接部可以是蝶形夹持部，也可以采用能够实现连接功能的任意形式。探针和凸起的设计均是冗余的。

可选地，所述全部独立驱动器集合1的数量为多个。

所述数据管理服务器通过raid芯片将与数据管理服务器连接的一个或多个磁盘阵列模组11组成虚拟的小型磁盘阵列，作为读写的最小单元。raid芯片设置在所述数据服务器内，或者，raid芯片集成在磁盘阵列模组11的电控板112内，多个独立磁盘驱动器均通过电控板112与接触点2连接。

具体地，数据管理服务器用于接收对所述磁盘阵列模组11进行读/写操作的请求并响应。

具体地，所述数据管理服务器还用于对所述存储空间进行管理、分配和回收，所述对所述存储空间进行管理包括判断空闲存储空间是否足够容纳新的待存储文件。

本实施例具有以下有益效果：

1、本发明对磁盘阵列进行了优化，将全部独立驱动器集合组织成“顺序写、选择读”的形式，相对于典型的磁盘阵列形态成本低，可靠性高、可维护性好。

2、本发明中的全部独立驱动器集合由多个呈m行n列排布的磁盘阵列模组组成，理论上来讲，上述结构使得独立磁盘驱动器、磁盘阵列模组的数量可以无限增加，也就是说，全部独立驱动器集合的存储容量可以增加。

3、本发明能够最大程度上降低能耗，当且仅当机械手与磁盘阵列模组导通时，磁盘阵列模组才开始工作，降低了系统耗电量，更符合环保理念。同时，由于机械手与磁盘阵列模组是选择性连接，独立磁盘驱动器的散热问题容易解决，所以独立磁盘驱动器的摆放密度高，同等容量的设备体积显著减小。

4、本发明中磁盘阵列模组与数据管理服务器的导通大部分采用机械操作，节省人力，工作效率高。

5、本发明中机械手仅具有一个方向上的自由度，运动的复杂度大大降低，设备的稳定性明显增加。

6、本发明的探头包括冗余设计的多个探针，读写头包括冗余设计的多个引脚，探针具有与引脚匹配的连接部，使得探头与读写头的导通更加容易。

实施例2

图7是本发明实施例提供的全部独立驱动器集合两侧设置机械手的俯视图，图8是本发明实施例提供的全部独立驱动器集合两侧设置机械手的侧视图，如图7-8所示，本实施例提供的一种具有一维运动机械手的近线磁盘阵列库与实施例1的主要区别在于全部独立驱动器集合1的两侧均设置有机械手3，而实施例1仅在全部独立驱动器集合1的一侧设置有机械手3。具体地，本实施例提供的一种具有一维运动机械手的近线磁盘阵列库包括：

全部独立驱动器集合1，包括呈m行n列排列的多个磁盘阵列模组11，m和n均为大于等于2的整数；所述多个磁盘阵列模组11的前端和后端均朝外设置，所述磁盘阵列模组11的前端设有读写头2，所述磁盘阵列模组11的后端也设有所述读写头2。

靠近所述磁盘阵列模组11的前端设有多个机械手3，多个所述机械手3在与所述磁盘阵列模组11的前端平行的平面内沿行方向或列方向运动；靠近所述磁盘阵列模组11的后端也设有多个机械手3，多个所述机械手3在与所述磁盘阵列模组11的后端平行的平面内沿行方向或列方向运动。

需要指出的是，靠近所述磁盘阵列模组11的前端设置的多个机械手3与靠近所述磁盘阵列模组11的后端设置的多个机械手3的运动方向可以相同，也可以不同。

在本实施例的一种实施方式中，在与所述磁盘阵列模组11的前端平行的平面内，同行设置的多个所述接触点对应一个所述机械手3，多个机械手3沿行方向运动，所述机械手3的数量为m个；在与所述磁盘阵列模组11的后端平行的平面内，同行设置的多个所述接触点对应一个所述机械手3，多个机械手3沿行方向运动，所述机械手3的数量为m个。

在本实施例的另一种实施方式中，在与所述磁盘阵列模组11的前端平行的平面内，同列设置的多个所述接触点对应一个所述机械手3，多个机械手3沿列方向运动，所述机械手3的数量为n个；在与所述磁盘阵列模组11的后端平行的平面内，同列设置的多个所述接触点对应一个所述机械手3，多个机械手3沿列方向运动，所述机械手3的数量为n个；

在本实施例的又一种实施方式，在与所述磁盘阵列模组11的前端平行的平面内，同行设置的多个所述接触点对应一个所述机械手3，多个机械手3沿行方向运动，所述机械手3的数量为m个；在与所述磁盘阵列模组11的后端平行的平面内，同列设置的多个所述接触点对应一个所述机械手3，多个机械手3沿列方向运动，所述机械手3的数量为n个；

在本实施例的再一种实施方式中，在与所述磁盘阵列模组11的前端平行的平面内，同列设置的多个所述接触点对应一个所述机械手3，多个机械手3沿列方向运动，所述机械手3的数量为n个；在与所述磁盘阵列模组11的后端平行的平面内，同行设置的多个所述接触点对应一个所述机械手3，多个机械手3沿行方向运动，所述机械手3的数量为m个。

控制器，用于控制所述机械手3运动至指定位置，以便实现数据管理服务器与所述磁盘阵列模组11的连接，进而完成数据的传输。控制器与机械手、数据管理服务器的连接关系具体可参照实施例1。

具体地，所述磁盘阵列模组11包括多个独立磁盘驱动器111。

具体地，所述近线磁盘阵列库还包括一个或多个第一驱动机构以及一个或多个探头4，第一驱动机构用于驱动所述机械手3在与所述磁盘阵列模组11的前端或后端平行的平面内沿行方向或列方向运动；探头4用于连接所述读写头2；所述探头4设置在所述机械手3上。

具体地，所述近线磁盘阵列库还包括第二驱动机构，第二驱动机构用于驱动所述探头4接近或远离所述读写头2。

具体地，所述读写头2包括冗余设计的多个引脚，所述探头4包括冗余设计的多个探针41，所述探针41具有与所述引脚匹配的连接部，所述连接部可以是蝶形夹持部，也可以采用能够实现连接功能的任意形式。

具体地，所述磁盘阵列模组11包括电控板112，所述电控板112自带有所述读写头2。

具体地，所述数据管理服务器用于将多个与所述数据管理服务器连接的所述磁盘阵列模组11组成一个或多个虚拟的存储空间，接收对所述磁盘阵列模组11进行读/写操作的请求并响应。

具体地，所述数据管理服务器还用于对所述存储空间进行管理、分配和回收，所述对所述存储空间进行管理包括判断空闲存储空间是否足够容纳新的待存储文件。

可选地，所述全部独立驱动器集合1的数量为多个。

本发明的各实施例互为补充，未详细展开描述的相关细节可参阅上下文，不再赘述。

本实施例具有以下有益效果：全部独立驱动器集合两侧均设置有读写头，机械手与读写头接触从而实现与目标磁盘阵列模组导通，机械手兼具读盘、写盘功能。当一侧的机械手与读写头导通失败后，可通过设置在全部独立驱动器集合的另一侧的机械手与接触读写头接触，在发生故障时，能够对数据进行备份，提高了近线磁盘阵列库的可靠性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改和变型。