光盘阵列库结构 【技术领域】
光盘阵列库结构，属于海量光存储技术领域中的存储设备制造领域。背景技术
目前流行的多驱动器光盘库的典型结构是由一个机械手、多个驱动器和一个或多个光盘架组成，光盘存放在光盘架上，通过机械手的运动来完成光盘在驱动器和光盘架之间的交换，每个驱动器都是一个独立的读/写服务器。这种光盘库的特点是系统服务于一个请求的传输率受限于一个驱动器的传输率，存储的文件大小受限于一张光盘的容量大小，因而不能满足存储大文件、高速传输数据的应用系统(如多媒体应用)的实际需求。
为此，人们提出利用磁盘阵列设备中的RAID(Redundant Arrays of Inexpensive Disk)技术来解决光盘库存在的上述问题。RAID技术的核心是要通过数据划分(data striping)技术实现多个介质的并行读/写，从而提高存储设备的整体I/O性能；同时利用数据冗余(data redundancy)技术增加存储设备的可靠性。然而，在光盘存储设备中应用上述RAID技术却面临很大困难。主要地原因是，在磁盘设备中存储介质与驱动装置是一一对应的关系，而光盘是典型的移动存储介质，在光盘库设备中的驱动器数远远少于光盘数，光盘存放在光盘架上，数据的读/写需要首先通过机械手来完成光盘在驱动器和光盘架之间的交换后才能进行。而目前流行的多驱动器光盘库的典型结构如附图1所示，其重要特征之一就是只有一个机械手，设备通过机械手的运动来完成光盘在驱动器和光盘架之间的交换。在这样一种结构下实现RAID技术，由于不可能实现光盘的同步加载/卸载，光盘只能顺序地加载到每个驱动器上，或顺序从每个驱动器上卸载下来，因而有很大的时间延迟，使机械手的竞争成为影响光盘阵列设备性能的最大瓶颈。如果在这种光盘库的结构基础上增加活动的机械手，缓解竞争，则光盘库的机械构造和控制都变得极其复杂，极大的增加了设备的复杂度和成本。
为此，目前光盘阵列设备的实现主要采用在多个光盘库之间实现RAID技术(准确的说是RAIL-Redundant Arrays of Inexpensive Library技术)的方案，该方案的核心是通过增加光盘库数来达到增加机械手数目的目的。这种方法把存在于多个光盘库的对应光驱、对应光盘、对应机械手分别虚拟成一个高速光驱、一个大容量光盘、一个快速机械手，从而达到了很高的性能。这种方案的缺点是需要多个光盘库的支持，其成本要比在单个光盘库内实现RAID技术高很多。发明内容
为了在设备结构简单，成本较低的条件下，实现光盘的同步加载/卸载，解决一个光盘库中机械手的竞争问题，本发明公开了一种光盘阵列库结构，包括光盘架、驱动器和机械手，其特征在于：该结构包括由光盘架驱动装置驱动的光盘架，在所述光盘架上均匀排列的光盘夹，以垂直于光盘架方向放置于光盘夹中的光盘和N对一一对应的机械手和驱动器；所述的N对机械手和驱动器分布在所述光盘架的旁边，所述机械手位于与其对应的驱动器和光盘架之间。
上述的光盘架驱动装置可为齿轮啮合传动装置。
本发明提出了一种光盘阵列库结构，其特征在于所述的光盘架为一个在导轨上双向旋转的环形托盘，所述光盘夹是在托盘上沿径向排列的，所述光盘是以垂直于所述托盘方向放置于所述光盘夹中的；所述的光盘架驱动装置位于所述环形托盘的中心部位且与所述托盘的内侧相啮合，所述的N对机械手和驱动器均匀的分布在所述的环形托盘外侧。
所述光盘及光盘夹根据驱动器数平均分成N个光盘组，每个驱动器对应一个光盘组。此方案中，机械手和驱动器的对数N为2、3、4、5、6或8。该光盘阵列库结构中的托盘旋转范围为0至360/N度。
本发明的另一种光盘阵列库结构，其特征在于所述光盘架为一个在导轨上水平移动的由连接件固接为一体的两个条形托盘，在所述两个条形托盘上均匀排列的光盘夹；所述的N对机械手和驱动器均匀分布在所述条形托盘的两侧，所述光盘架驱动装置沿所述托盘运动方向与所述连接件上的齿条相啮合。
上述方案的机械手和驱动器的对数N为2、4、6或8。
本发明的另一种光盘阵列库结构，其特征在于所述光盘架为一个在导轨上水平移动的条形托盘，在所述托盘上均匀排列的光盘夹；所述的N对机械手和驱动器均匀分布在所述条形托盘的一侧，所述光盘架驱动装置位于光盘架的另一侧。
上述方案的机械手和驱动器的对数N为2、3、4、5、6、7或8。
本发明所述的光盘架驱动装置位于光盘架的一侧，该装置包含一个传动轮、一个小齿轮和一个大齿轮；所述传动轮、小齿轮、大齿轮依次啮合，所述大齿轮与光盘架相啮合。
根据上述技术方案可知，本发明具有如下有益效果：
(1)N个机械手对应N个驱动器的结构，使光盘阵列库实现了单个光盘库内的对应光盘的同时加载/卸载，从而消除了因机械手竞争而产生的等待时间延迟。
(2)光盘架只需在每个驱动器所辖范围内运动，减少了光盘交换的运动延迟；同时光盘架一次运动定位后，同时服务N个驱动器的换盘操作，这种结构极大的改善了光盘阵列库的性能。
(3)固定的机械手一方面简化了机械手的机械构件，另一方面通过与驱动器对应，使机械手的增加没有引起光盘阵列库体积的大幅增加。
(4)固定的机械手利用承载光盘的光盘架的小范围的运动来传递光盘，使光盘阵列库的整体机械结构大大简化，从而降低了产品的生产成本。附图说明
图1为现有技术中一种常见的多驱动器、单机械手光盘库的典型结构示意图。
图2为本发明第一个实施例中光盘阵列库结构的俯视示意图。
图3为图2沿A-A方向的剖面示意图。
图4为本发明第二个实施例中光盘阵列库结构的俯视示意图。
图5为图4沿B-B方向的剖面示意图。
图6为本发明第三个实施例中光盘阵列库结构的俯视示意图。
图7为图6沿C-C方向的剖面示意图。具体实施方式
图1给出了一种常见的多驱动器、单机械手光盘库的典型结构。其中，光盘架12和驱动器13都位于光盘库的两侧，机械手11位于光盘架的中间部分，可以上下运动，完成光盘在驱动器和光盘架之间的交换。这种结构不可能实现光盘的同步加载/卸载，光盘的加载有很大的时间延迟。
结合图2和图3，说明本发明第一个实施例的结构：
如图2所示，光盘架24为一个在导轨26上双向旋转的环形托盘，托盘上沿径向排列着光盘夹，光盘25以垂直托盘的方向放置于光盘夹中，4个机械手23分别固定在相应的4个驱动器22上，4对机械手和驱动器均匀的分布在环形托盘周围；光盘及光盘夹根据驱动器数平均划分为四组，每对机械手和驱动器对应一个光盘组。
光盘架驱动装置21位于光盘架24的环形托盘内的中心部位，其包含一个大齿轮、一个小齿轮和一个传动轮。传动轮通过小齿轮带动大齿轮旋转，大齿轮与环形托盘的内侧咬合，带动托盘在导轨26上实现双向旋转，其旋转范围为0至90度。
如图3所示，驱动器22以垂直托盘的方向放置，以便光盘在驱动器22和光盘架24之间交换。机械手23的结构为现有技术，它与光盘25的放置方向相对应，并以其固定点为圆心做摆动，在驱动器和光盘架之间传递光盘。
结合图4和图5，说明本发明第二个实施例的结构：
如图4所示，光盘架44为由连接件47固接为一体的两个条形托盘，在两个条形托盘上均匀排列的光盘夹，光盘45垂直于条形托盘放置于光盘夹中，4个机械手43分别固定在相应的4个驱动器42上，4对机械手43和驱动器42均匀分布在所述条形托盘的两侧，一侧两对。
光盘架驱动装置41包含一个大齿轮、一个小齿轮和一个传动轮。传动轮通过小齿轮带动大齿轮旋转，大齿轮与连接件47上的齿条相啮合，带动光盘架在导轨46上实现水平双向移动。
如图5所示，驱动器42以垂直托盘的方向放置，以便光盘在驱动器42和光盘架44之间交换。机械手43的结构为现有技术，它与光盘45放置方向相对应。并以其固定点为圆心做摆动，在驱动器42和光盘架44之间传递光盘。
结合图6和图7，说明本发明第三个实施例的结构：
如图6所示，光盘架64为一个在导轨66上移动的条形托盘，在条形托盘上均匀排列的光盘夹，光盘65垂直于条形托盘放置于光盘夹中，4个机械手63分别固定在相应的4个驱动器62上，4对机械手63和驱动器62均匀分布在所述条形托盘的一侧。光盘架驱动装置61位于条形托盘的另一侧，其包含一个大齿轮、一个小齿轮和一个传动轮。传动轮通过小齿轮带动大齿轮旋转，大齿轮与条形托盘相啮合，带动光盘架在导轨66上实现水平双向移动。
如图7所示，驱动器62以垂直托盘的方向放置，以便光盘在驱动器62和光盘架64之间交换。机械手63的结构为现有技术，它与光盘65放置方向相对应。并以其固定点为圆心做摆动，在驱动器62和光盘架64之间传递光盘。
本发明所述的光盘阵列库结构在相应控制单元的控制下，驱动光盘架运动、实现机械手的同步加载/卸载光盘、多驱动器的同步读/写操作等功能。该光盘阵列库结构消除了单光盘库中因机械手竞争而产生的等待时间延迟，整体机械结构大大简化，降低了产品的生产成本。