本發(fā)明涉及一種支持tri-mode的內(nèi)置高端存儲卡，具體地是一種采用支持tri-mode(三模，sas/sata/pcie或sas/sata/nvme)的8端口內(nèi)置式存儲卡，其支持高端raid級raid0/1/5/6/10/50/60，有1gb-8gb多種ddr緩存規(guī)格，屬于服務器存儲技術領域。

背景技術：

隨著云計算技術和大數(shù)據(jù)應用的發(fā)展，市場對服務器的功能要求越來越綜合。既要求其搭配的傳統(tǒng)sas、sata機械磁盤實現(xiàn)容量增加，也要求使用ssd特別是nvmessd來實現(xiàn)高性能低延遲的應用。因此，混合部署sas/sata/nvme磁盤的服務器系統(tǒng)，市場需求越來越廣泛。

實現(xiàn)服務器sas/sata/nvme磁盤混合部署的傳統(tǒng)方案，通常必須使用兩種板卡，一種是支持sas/sata盤的存儲卡，另一種是支持nvme盤的pcieredriver/retimer卡或pcieswitch卡。這種方案占用主板pcie插槽多(至少2個)，占用服務器空間大，實現(xiàn)成本高，而且功能上不支持nvme盤的raid(redundantarrayofindependentdisks，即獨立磁盤冗余陣列)功能，無法實現(xiàn)nvme盤的數(shù)據(jù)冗余保護，存在較多弊端。

因此，為解決傳統(tǒng)方案的弊端，更好的滿足市場需求，亟需采用新技術開發(fā)一種新型板卡使只占用一個pcie槽即可實現(xiàn)sas/sata/nvme磁盤混合部署，且支持nvme盤的raid功能。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供了一種支持tri-mode的內(nèi)置高端存儲卡，其能夠通過一張pcie板卡實現(xiàn)sas/sata/nvme磁盤的混合部署，節(jié)省主板pcie開銷，減小機箱布線復雜度，降低系統(tǒng)成本。

本發(fā)明解決其技術問題采取的技術方案是：一種支持tri-mode的內(nèi)置高端存儲卡，其特征是，包括pcb板以及設置在pcb板上的raid控制器、ddr4緩存陣列、pcie主機接口、內(nèi)置式連接器接口、firmware保存單元、數(shù)據(jù)保護及超級電容接口單元、時鐘單元和供電單元，所述的raid控制器分別與ddr4緩存陣列、pcie主機接口、內(nèi)置式連接器接口、firmware保存單元、數(shù)據(jù)保護及超級電容接口單元、時鐘單元和供電單元連接，所述內(nèi)置式連接器接口連接有內(nèi)置式連接器，所述內(nèi)置式連接器與磁盤連接。

優(yōu)選地，所述內(nèi)置式連接器接口有多個，多個內(nèi)置式連接器接口分別連相同或不同的內(nèi)置式連接器。

優(yōu)選地，所述內(nèi)置式連接器包括minisashd連接器、oculink連接器和slimilne連接器中的一種或多種。

優(yōu)選地，所述內(nèi)置式連接器接口設置在pcb板的右側邊沿、上側邊沿或板卡內(nèi)側處。

優(yōu)選地，所述raid控制器支持的firmware固件模式為mr模式。

優(yōu)選地，所述內(nèi)置式連接器包括但不限于1x4連接器和1x8連接器。

優(yōu)選地，所述內(nèi)置式連接器通過sasexpander擴展卡或pcieswitch擴展卡與磁盤連接。

優(yōu)選地，所述磁盤包括sas磁盤、sata磁盤和nvme磁盤中的一種或多種。

優(yōu)選地，所述內(nèi)置式連接器包括彎角連接器和/或直角連接器。

優(yōu)選地，所述raid控制器采用roc芯片sas3508，所述pcie主機接口采用pciex8的標準金手指接口，所述firmware保存單元采用spi總線接口的flash電路模塊，所述數(shù)據(jù)保護及超級電容接口單元采用與ddr4緩存容量匹配對應的nandflash電路模塊，所述時鐘單元采用時鐘振蕩芯片，所述供電單元采用將12v、3.3v的輸入電壓轉換為1.8v、1.2v輸出電壓的電源芯片。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明的板卡硬件組成核心是raid控制器，周圍連接ddr4緩存陣列、pcie主機接口、內(nèi)置式連接器接口、firmware保存單元、數(shù)據(jù)保護及超級電容接口單元、時鐘單元、供電單元等模塊，構成了支持tri-mode(三模，sas/sata/pcie或sas/sata/nvme)的8端口內(nèi)置式存儲卡，支持高端raid級raid0/1/5/6/10/50/60，有1gb-8gb多種ddr緩存規(guī)格。

與傳統(tǒng)方法比，本發(fā)明通過一張pcie板卡實現(xiàn)sas/sata/nvme磁盤的混合部署，節(jié)省主板pcie開銷，減小機箱布線復雜度，降低系統(tǒng)成本；而且完全通過存儲卡硬件實現(xiàn)nvme磁盤的raid5/6/50/60等高端硬raid功能，實現(xiàn)nvme盤的數(shù)據(jù)冗余保護；此外，raid控制器sas3508采用新一代的28nm半導體工藝制程，使板卡功耗大幅降低。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下特點：

1)存儲卡使用sas3508控制器，所支持的firmware固件模式，是mr(megaraid)模式，該模式支持對sas/sata/nvme等3種磁盤實現(xiàn)raid0/1/5/6/10/50/60等raid算法；可實現(xiàn)sas/sata盤直連支持8個盤，通過expander級聯(lián)至多支持240個；直連nvme盤時支持2個x4帶寬、4個x2帶寬盤，通過pcieswitch擴展時支持16個x4帶寬盤。

2)所支持ddr4緩存陣列，主頻2133mhz，包括1gb-8gb多種容量規(guī)格。

3)存儲卡尺寸結構是符合《pcie卡電氣規(guī)范》中的lowprofilecards(半高半長型)尺寸規(guī)格。

4)所使用的連接器是可用于sas/sata/pcie高速信號傳輸?shù)母鞣N類型的內(nèi)置minisashd、oculink、slimilne連接器，比如1x4、1x8類型，比如彎角、直角類型。

5)存儲卡用于服務器、存儲等系統(tǒng)內(nèi)部使用，所使用連接器在pcb上的擺放位置，包括放在pcb板右側邊沿、上側邊沿、板卡內(nèi)側等三類使用情況。

附圖說明

圖1為的結構示意圖；

圖2(a)至圖2(c)為本發(fā)明內(nèi)置式連接器不同擺放位置的示意圖；

圖3為本發(fā)明全部使用nvme盤直連應用實例；

圖4為本發(fā)明全部使用sas/sata盤直連應用實例；

圖5為本發(fā)明混合使用sas/sata/nvme盤直連應用實例；

圖6為本發(fā)明使用pcieswitch及sasexpander擴展應用實例；

圖中，1、存儲卡，2、供電單元，3、ddr4緩存陣列，4、數(shù)據(jù)保護及超級電容接口單元，5、raid控制器，6、內(nèi)置式連接器接口，7、時鐘單元，8、firmware保存單元，9、pcie主機接口。

具體實施方式

為能清楚說明本方案的技術特點，下面通過具體實施方式并結合其附圖對本發(fā)明進行詳細闡述。下文的公開提供了許多不同的實施例或例子用來實現(xiàn)本發(fā)明的不同結構。為了簡化本發(fā)明的公開，下文中對特定例子的部件和設置進行描述。此外，本發(fā)明可以在不同例子中重復參考數(shù)字和/或字母。這種重復是為了簡化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實施例和/或設置之間的關系。應當注意，在附圖中所圖示的部件不一定按比例繪制。本發(fā)明省略了對公知組件和處理技術及工藝的描述以避免不必要地限制本發(fā)明。

如圖1至圖6所示，本發(fā)明的一種支持tri-mode的內(nèi)置高端存儲卡，它包括pcb板1以及設置在pcb板上的raid控制器5、ddr4緩存陣列3、pcie主機接口9、內(nèi)置式連接器接口6、firmware保存單元8、數(shù)據(jù)保護及超級電容接口單元4、時鐘單元7和供電單元2，所述的raid控制器分別與ddr4緩存陣列、pcie主機接口、內(nèi)置式連接器接口、firmware保存單元、數(shù)據(jù)保護及超級電容接口單元、時鐘單元和供電單元連接，所述內(nèi)置式連接器接口連接有內(nèi)置式連接器，所述內(nèi)置式連接器與磁盤連接。

優(yōu)選地，所述內(nèi)置式連接器接口有多個，多個內(nèi)置式連接器接口分別連相同或不同的內(nèi)置式連接器。如圖2(a)至圖2(c)所示，在本具體實施方式中僅列舉了兩個內(nèi)置式連接器接口，所述內(nèi)置式連接器接口設置在pcb板的右側邊沿、上側邊沿或板卡內(nèi)側處。

優(yōu)選地，所述內(nèi)置式連接器包括minisashd連接器、oculink連接器和slimilne連接器中的一種或多種，所述內(nèi)置式連接器包括但不限于1x4連接器和1x8連接器，所述內(nèi)置式連接器包括彎角連接器和/或直角連接器。

優(yōu)選地，所述內(nèi)置式連接器除了采用直連方式與磁盤連接外，還可以通過sasexpander擴展卡或pcieswitch擴展卡與磁盤連接。

優(yōu)選地，所述磁盤包括sas磁盤、sata磁盤和nvme磁盤中的一種或多種。

優(yōu)選地，所述raid控制器采用roc芯片sas3508，所述pcie主機接口采用pciex8的標準金手指接口，所述firmware保存單元采用spi總線接口的flash電路模塊，所述數(shù)據(jù)保護及超級電容接口單元采用與ddr4緩存容量匹配對應的nandflash電路模塊，所述時鐘單元采用時鐘振蕩芯片，所述供電單元采用將12v、3.3v的輸入電壓轉換為1.8v、1.2v輸出電壓的電源芯片。

針對需求，本發(fā)明提出了一種支持tri-mode(三模，sas/sata/pcie或sas/sata/nvme)新技術的8端口內(nèi)置式高端存儲卡,通過一張pcie板卡實現(xiàn)sas/sata/nvme磁盤的混合部署。該板卡硬件組成核心是raid控制器，周圍連接ddr4緩存陣列、pcie主機接口、內(nèi)置式連接器接口、firmware保存單元、數(shù)據(jù)保護及超級電容接口單元、時鐘單元、供電單元等模塊。

其中，所述raid控制器為broadcom公司新一代28nm制程的roc芯片sas3508，帶有8個sas/sata/pciex1lane接口、pcie3.0x8接口、ddr4接口。

所述ddr4緩存陣列，是主頻2133mhz、總容量有1gb-8gb多種規(guī)格的多個ddr4緩存顆粒，帶有ecc校驗顆粒，用于緩存主機端發(fā)出的準備寫入磁盤的數(shù)據(jù)和緩存raid控制算法的快速運算數(shù)據(jù)。

所述pcie主機接口，是pciegen3，x8的標準金手指接口，傳輸速率是8gbps，帶寬x8；用于連接服務器主板等主機設備。

所述內(nèi)置式連接器接口，是指采用內(nèi)置式minisashd、oculink、slimline接口形態(tài)的高速連接器，具體會涉及sff8643、sff8612、sff8654等接口規(guī)范，端口數(shù)8個。用于在服務器機箱內(nèi)部直連或通過expander、switch等擴展連接sas/sata/nvme磁盤。

所述firmware保存單元，是指采用spi總線接口的flash電路模塊，用于保存存儲卡工作所需要的firmware固件程序、記錄工作日志等。

所述數(shù)據(jù)保護及超級電容接口單元，是指與ddr4緩存容量匹配對應的nandflash電路模塊，該模塊有超級電容接口；裝配超級電容后，可實現(xiàn)當服務器系統(tǒng)意外掉電發(fā)生時，卡上raid控制器將ddr4緩存中的數(shù)據(jù)寫入nandflash中實現(xiàn)長期保存，待系統(tǒng)供電恢復后，再將此數(shù)據(jù)讀回。從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)保護，不丟失。

所述時鐘單元，指為raid控制器sas3508內(nèi)部sasunit、ddrunit、pcieunit等所需的時鐘電路，可通過時鐘振蕩芯片產(chǎn)生。

所述供電單元，指為板卡芯片工作提供電源輸出的電路，通過電源芯片將12v、3.3輸入電壓轉換為1.8v、1.2v等輸出電壓。

該存儲卡所支持的firmware固件模式，是mr(megaraid)模式，該模式支持tri-mode技術，對sas/sata/nvme等3種模式磁盤實現(xiàn)raid0/1/5/6/10/50/60等raid算法；ddr4緩存陣列，是2133mhz主頻，包括1gb-8gb多種容量規(guī)格；所使用的連接器是可用于sas/sata/pcie信號傳輸?shù)母鞣N類型的內(nèi)置minisashd、oculink、slimilne連接器，在pcb上的擺放位置，包括放在pcb板右側邊沿、上側邊沿、板卡內(nèi)側等三類使用情況，如圖2(a)至圖2(c)所示。

本發(fā)明通過一張pcie板卡實現(xiàn)sas/sata/nvme磁盤的混合部署，節(jié)省主板pcie開銷，減小機箱布線復雜度，降低系統(tǒng)成本；而且完全通過存儲卡硬件實現(xiàn)nvme磁盤的raid5/6/50/60等硬raid功能，實現(xiàn)nvme盤的數(shù)據(jù)冗余保護。此外，sas3508采用新一代的28nm半導體工藝制程，使板卡功耗大幅降低。

圖3、圖4、圖5和圖6為本發(fā)明的幾種典型具體實施例。下面具體以圖5作為實例進行介紹其實施方式。

在裝配機箱時，將pcie接口9插入服務器主板的pcie槽中，通過內(nèi)置式連接器接口6用線纜與服務器的sas/sata/nvme磁盤陣列相連。數(shù)據(jù)保護及超級電容接口單元4連接超級電容模塊。ddr4緩存陣列3通過data/command/address/control等總線連接raid控制器5。

服務器通過存儲卡板卡1，對與內(nèi)置式連接器接口6相連的磁盤陣列做raid算法，比如raid5，raid6，raid10，raid50或raid60。

服務器正常工作時，會將數(shù)據(jù)寫入存儲卡。此時，存儲卡先將數(shù)據(jù)保存至ddr4緩存陣列3中。因磁盤陣列中磁盤較多，存儲卡會將數(shù)據(jù)逐一寫入硬盤，ddr4緩存陣列3緩存容量越大，寫入磁盤數(shù)據(jù)的次數(shù)越少，讀寫性能越高。

服務器正常工作時，會將硬盤數(shù)據(jù)讀出，暫存于ddr4緩存陣列3中，待服務器空閑時上傳。

如果服務器出現(xiàn)意外斷電，存儲卡會啟用超級電容保護功能，將ddr4緩存陣列3中的數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)保護及超級電容接口單元4中的nandflash模塊，flash保存數(shù)據(jù)不會丟失，待供電恢復后，再將數(shù)據(jù)遷移會存儲卡ddr4緩存陣列3中，重新開始讀寫硬盤。

此外，本發(fā)明的應用范圍不局限于說明書中描述的特定實施例的工藝、機構、制造、物質(zhì)組成、手段、方法及步驟。從本發(fā)明的公開內(nèi)容，作為本領域的普通技術人員將容易地理解，對于目前已存在或者以后即將開發(fā)出的工藝、機構、制造、物質(zhì)組成、手段、方法或步驟，其中它們執(zhí)行與本發(fā)明描述的對應實施例大體相同的功能或者獲得大體相同的結果，依照本發(fā)明可以對它們進行應用。因此，本發(fā)明所附權利要求旨在將這些工藝、機構、制造、物質(zhì)組成、手段、方法或步驟包含在其保護范圍內(nèi)。