JP2006012251A - 記憶装置システム及び記憶装置システム用論理基板の冷却構造 - Google Patents
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Abstract
【課題】 ヒートシンクにより多くの空気を集めて、高温になりやすいNASボードのCPUを冷却する。
【解決手段】 ディスクアレイ装置1の制御部1Dには、複数の論理基板3が装着されている。NAS機能を実現するための回路部品4Aは、高温になりやすいため、ヒートシンク5を設ける。主空気流入部(Wb)の開口面は、天板8で覆う。主空気流入部の両側には、導風部(Wa,Wc)をそれぞれ設ける。各導風部は、そのフィンピッチが狭く設定されているため、主空気流入部よりも空気の流入抵抗(通風抵抗)が高い。この通風抵抗の差により、各導風部近傍の空気は、主空気流入部に誘導される。天板8は、主空気流入部に流入した空気がヒートシンク5の外部に流出するのを抑制する。
【選択図】 図1
【解決手段】 ディスクアレイ装置1の制御部1Dには、複数の論理基板3が装着されている。NAS機能を実現するための回路部品4Aは、高温になりやすいため、ヒートシンク5を設ける。主空気流入部(Wb)の開口面は、天板8で覆う。主空気流入部の両側には、導風部(Wa,Wc)をそれぞれ設ける。各導風部は、そのフィンピッチが狭く設定されているため、主空気流入部よりも空気の流入抵抗(通風抵抗)が高い。この通風抵抗の差により、各導風部近傍の空気は、主空気流入部に誘導される。天板8は、主空気流入部に流入した空気がヒートシンク5の外部に流出するのを抑制する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、例えば、ディスクアレイ装置等のような記憶装置システム及び記憶装置システム用論理基板の冷却構造に関する。
記憶装置システムは、例えば、ハードディスクドライブ等の記憶デバイスをアレイ状に配設して大容量の記憶ボリュームを形成し、この記憶ボリュームをメインフレームやサーバ等の上位装置に提供する。ある記憶装置システムは、例えば、ファイバチャネルプロトコルに基づいて、ブロックレベルでのデータ授受を行う。また、別の記憶装置システムでは、NAS(Network Attached Storage)サーバとの間でTCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)に基づき、ファイルレベルでのデータ授受を行う。さらに、別の記憶装置システムでは、ファイバチャネルプロトコルに基づくブロックレベルのデータ授受と、TCP/IPに基づくファイルレベルのデータ授受との両方を可能としている(特許文献1)。
米国特許出願公開第2002/0152339号明細書
記憶装置システムは、上位装置とのデータ授受を制御する制御基板やハードディスクドライブとのデータ授受を制御する制御基板等のように、多数の論理基板を実装して構成されている。そして、記憶装置システムは、小型化や性能改善等の市場要求に応えるべく、実装密度を高め、回路の駆動周波数を高める。この結果、空冷に必要な空間は減少し、回路部品からの発熱量は増大する。従って、記憶装置システムでは、より効果的な冷却構造が求められている。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、本発明の一つの目的は、放熱フィンに空気を導くことにより、冷却性能を改善できるようにした記憶装置システム及び記憶装置システム用論理基板の冷却構造を提供することにある。本発明の一つの目的は、放熱フィン間の流路から空気が外部に流出するのを抑制することにより、冷却性能を改善できるようにした記憶装置システム及び記憶装置システム用論理基板の冷却構造を提供することにある。本発明の他の目的は、後述する実施形態の記載から明らかになるであろう。
上記課題を解決すべく、本発明に従う記憶装置システムは、上位装置との間のデータ授受をそれぞれ制御するための複数の上位インターフェース制御基板と、記憶デバイスとのデータ授受をそれぞれ制御するための複数の下位インターフェース制御基板と、各上位インターフェース制御基板及び各下位インターフェース制御基板によって共用されるメモリ基板と、を備えている。そして、各上位インターフェース制御基板のうち所定の上位インターフェース制御基板は、基板と、この基板に設けられた複数の回路部品と、これら各回路部品のうち所定の回路部品に設けられるヒートシンクとを備えている。さらに、ヒートシンクには、複数の放熱フィンと、これら各放熱フィンに向けて空気を導くための導風部とが設けられている。
所定の上位インターフェース制御基板としては、例えば、TCP/IPを用いてファイルレベルでのデータ授受を行う基板を挙げることができる。また、所定の回路部品としては、例えば、データ授受を制御する演算処理回路を挙げることができる。
導風部は、各放熱フィン間にそれぞれ形成される流路の空気流入側の近傍に設けられ、各流路の通風抵抗(例えば、各流路の入口側の通風抵抗)よりも相対的に高い通風抵抗を有する高通風抵抗部を含んで構成することができる。導風部は、少なくとも各流路の空気流入側を覆うようにして設けられる天板部を含んで構成することができる。ここで、通風抵抗とは、空気の流れやすさに影響を与える指標であり、通風抵抗が大きいほど空気は流れにくく、通風抵抗が小さいほど空気が流れやすい。従って、空気は、より通風抵抗の小さい方に流れ込もうとするため、通風抵抗の小さい流路には、通風抵抗が大きい流路よりも多くの空気が流入する。通風抵抗は、場合によっては、例えば、流路抵抗等と呼ぶこともできる。
所定の回路部品に対応する所定の領域に位置する各放熱フィンのピッチは、他の領域に位置する各放熱フィンのピッチよりも狭く設定することができる。
導風部は、各放熱フィンの配設方向に沿って、各放熱フィンの外側に設けてもよい。高通風抵抗部は、各放熱フィンのピッチよりも狭いピッチで他の放熱フィンを複数形成することにより構成可能である。高通風抵抗部の放熱フィンは、所定の回路部品の方向に向けて配設可能である。各放熱フィンから各他の放熱フィンに向けて、ピッチが段階的に狭くなるように設定することもできる。高通風抵抗部の空気流出側に、他の所定の回路部品を配置してもよい。また、高通風抵抗部は、空気の流入を遮断するように構成することもできる。放熱フィンの空気流出側に他の所定の回路部品を配置してもよい。
各放熱フィン間の空気流路から離間して対向する位置に、導風板を設けてもよい。ここで、導風板として、ヒートシンクの取付面に対向して所定の上位インターフェース制御基板に隣接して設けられる他の基板を用いることができる。または、導風板は、ヒートシンクの取付面に対向して所定の上位インターフェース制御基板に隣接して設けられるダミー基板であってもよい。さらに、導風板には、ヒートシンクに対向する面の反対側の面から外部に向けて突出する突部を設けてもよい。この突部により、突部が突出する空間の通風抵抗が増大するため、ヒートシンクが設けられている所定の上位インターフェース制御基板と導風板との間の通風抵抗が相対的に小さくなる。従って、ヒートシンクに、より多くの空気を導かせることができる。また、導風板は、ヒートシンクの全体を覆うようにして、ヒートシンクに取り付けてもよい。
ヒートシンクは、所定の回路部品に加えて、所定の上位インターフェース制御基板と向かい合わせ状態で設けられる別の所定の上位インターフェース制御基板に設けられた所定の回路部品も冷却できるように構成可能である。導風部は、その前面側が所定の部品に向けて傾斜するように形成してもよい。
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。本実施形態の記憶装置システムは、以下に述べるように、発熱体を冷却するためのヒートシンクに冷却用空気を導くための機構を備えている。
図1は、本実施形態の全体概念を示す説明図である。記憶装置システム1は、例えば、ディスクアレイ装置として構成される。記憶装置システム1の筐体1A内には、ファン1Bと、記憶部1Cと、制御部1Dと、電源部1Eとが設けられている。なお、図1中では省略するが、制御部1Dと記憶部1Cとの間に、別のファンを設けることができる。
記憶部1Cは、例えば、多数のハードディスクドライブ2から構成されている。制御部1Dは、複数の論理基板3を備えている。論理基板3としては、例えば、サーバ等の上位装置との間のデータ授受を制御する上位インターフェース制御基板、ディスクドライブ2とのデータ授受を制御する下位インターフェース制御基板、メモリ基板等を挙げることができる。電源部1Eは、記憶部1C及び制御部1D等の各電力消費部に所定の電力を供給するものであり、AC/DC電源ボックス4等を備えている。
所定の論理基板3に着目すると、この論理基板3の基板本体3Aには、複数の回路部品4と、ヒートシンク5とが設けられている。図1中の下側に示すように、ヒートシンク5は、回路部品4の中でも発熱量が大きく、かつ冷却の必要性がある回路部品4Aを冷却するためのものである。このヒートシンク5は、ベース6と放熱フィン(以下、「フィン」と略記)7A,7B,7Cを備えている。
ベース6は、例えば、前側ベース部6Aと後側ベース部6Bとから略T字状に形成されている。前側ベース部6Aは、長さ寸法Laと幅寸法(Wa+Wb+Wc)を有する細長い長方形状に形成することができる。後側ベース部6Bは、長さ寸法Lbと幅寸法Wbを有する長方形状に形成可能である。
上述のように、ベース6の形状に着目した場合は、ベース6を前側ベース部6Aと後側ベース部6Bとに分けて考察可能であるが、冷却機能に着目した場合は、主冷却部と導風部とに分けて考えることができる。この場合、主冷却部は、後側ベース部6Bの全部及び前側ベース部6Aの一部(長さ寸法(La+Lb)及び幅寸法Wbの領域)と、各フィン7Aとから構成される。導風部は、前側ベース部6Aの両端側(幅寸法Wa,Wcの領域)と各フィン7Bとから構成される。冷却機能に着目した場合の作用は、後述する。
続いて、フィンの構成を説明する。後側ベース部6Bから前側ベース部6Aにかけて、多数のフィン7Aが所定ピッチで列設されている。各フィン7Aは、回路部品4Aからの熱を空気中に放出するためのものであり、各フィン7A間には、冷却風が流れるための流路が形成されている。
前側ベース部6Aに位置して、各フィン7Aの両側には、各フィン7Aのピッチよりも狭いピッチで、フィン7Bがそれぞれ複数設けられている。前側ベース部6Aは、3つの領域Wa,Wb,Wcに分割して考えることができ、両端に位置する各領域Wa及びWcには、フィン7Bが狭いピッチで形成されている。中央部に位置する領域Wbには、広いピッチで形成されたフィン7Aが設けられている。
後側ベース部6Bの略中央部には、各フィン7Aのピッチよりも狭いピッチで、複数のフィン7Cが設けられている。後側ベース部6Bのうち、回路部品4Aの実装位置に対応する領域(長さ寸法Lcを有する領域)に、多数のフィン7Cが狭いピッチで設けられている。各フィン7Cは、各フィン7Aと同様に、回路部品4Aからの熱を空気中に放出するものである。
前側ベース部6Aには、各フィン7Bの全部及び各フィン7Aの一部を覆うようにして、天板8が設けられている。天板8は、各フィン7A間及び7B間に流入した空気が、流入直後に外部に流出するのを防止している。
上述のように、ヒートシンク5の冷却機能は、主冷却部と導風部とに分けて考えることができる。主として後側ベース部6Bと各フィン7A及び各フィン7Cから構成される主冷却部は、発熱量の大きな回路部品4Aを冷却するためのものである。主として前側ベース部6Aと各フィン7Bから構成される導風部は、主冷却部に外気を誘導するためのものである。なお、天板8は、主冷却部に流入した空気が外部に流出するのを抑制するための機能(流出防止機能または冷却風保持機能)を担っている。
次に、冷却風の流れについて説明する。ファン1Bの駆動により、筐体1Aの内外で圧力差が発生する。この圧力差により、筐体1Aの外気は、矢示Fa,Fb,Fcで示すように、ヒートシンク5に流入する。
導風部を構成する各フィン7Bは、その形成ピッチが各フィン7Aよりも狭いため、各フィン7Bの流入側の通風抵抗は、各フィン7Aの流入側のそれよりも大きい。従って、主冷却部を構成する各フィン7A間に流れ込む空気量の方が、各フィン7B間に流入する空気量よりも多くなる。換言すれば、本実施形態では、導風部の通風抵抗を主冷却部のそれよりも相対的に高く設定することにより、主冷却部へ流れ込む空気量を相対的に増大させている。
各フィン7A間に流入した空気は、天板8によって上方へ流出が阻止され、各フィン7A間を後方に向けて流れていく。もしも、天板8が存在しない場合、各フィン7A間に流入した空気の少なくとも一部は、抵抗の大きなフィン7A間から外部に離脱する。天板8を設けることにより、流入直後の空気が各フィン7A間から離脱するのを阻止して、フィン7A間に止めることができる。離脱を阻止された空気は、フィン7A間を流れる間に整流される。そして、この冷却風は、フィン7C間及びフィン7A間を通過しつつ回路部品4Aからの熱を奪い、筐体1A内に排出される。筐体1A内に排出された冷却風は、ファン1Bによって、筐体1Aの上方に排気される。
このように、本実施形態によれば、主冷却部(範囲Wb)の両側に、主冷却部よりも通風抵抗の大きな導風部(範囲Wa,Wc)をそれぞれ設けることにより、主冷却部に流れ込む空気量を増大させる。例えば、各フィン7Bと各フィン7Aとの境界付近に位置する空気は、より抵抗の少ないフィン7A間に流入しようとするため、導風部を設けない場合に比較して、主冷却部に流入する空気量を増大させることができる。なお、導風部にも、その通風抵抗に応じた分だけ冷却風が流れ込む。
主冷却部の流入口に流入した空気は、天板8によって外部への離脱が阻止されつつ、流れの方向が整えられる。完全に整流されるわけではないが、おおよその流れの方向は定まるであろう。後述の実施例に示すように、天板8は、前側ベース部6Aのみならず、後側ベース部6Bの一部または全部を覆うようにして設けることもできる。天板8でフィン間の流路を覆う面積を増加させるほど、フィン間の空気が外部に流出するのを阻止することができる。この反面、天板8を設けることにより、ヒートシンク5全体の通風抵抗が増大するため、外部から取り込む空気の量が低下する可能性がある。従って、例えば、要求される冷却性能や製造コスト等を考慮しながら、天板8の設置位置及び面積を設定することができる。
回路部品4Aに対応する領域には、各フィン7Cが狭いピッチで形成されている。各フィン7Cのピッチは狭いため、通風抵抗が増大する。従って、一部の冷却風は、各フィン7C間に流入せずにヒートシンク5の外部へ流出する。しかし、残りの大部分の冷却風は、フィン7C間を通過しながら、各フィン7Cとの間で熱を交換する。ヒートシンク5内に流入した冷却風は、前側ベース部6A上を流れている間に、天板8によって整流されているため、各フィン7Cの手前で外部に離脱する空気量を少なくできる。そして、狭いピッチで列設された各フィン7Cにより、回路部品4Aに対応する範囲内の放熱面積が増大する。従って、回路部品4Aをより効果的に冷却することができる。
以下、本実施形態をより詳細に説明する。最初に、記憶装置システムの論理的構造や電気的構造等を説明した後、ヒートシンクの機械的構造等を説明する。
図2は、「記憶装置システム」の一例であるディスクアレイ装置10の外観を示す概略図である。ディスクアレイ装置10の筐体11内には、ファン12,13と、記憶部20と、制御部30と、電源部40とが設けられている。ファン12は、制御部30と記憶部20との間に位置して、制御部30の上側に設けられている。ファン13は、記憶部20の上側に設けられている。筐体11の略中央部に位置するファン12は、制御部30内の空気を吸気して筐体11内に排出させる。筐体11内に排出された空気は、ファン13によって筐体11の上部から外部に排出される。
図3は、ディスクアレイ装置10のハードウェア構成に着目したブロック図である。ディスクアレイ装置10は、通信ネットワークCN1A,CN1B(以下、特に区別しない場合は「CN1」と略記)を介して、複数のサーバH1と双方向通信可能に接続することができる。
ここで、通信ネットワークCN1としては、例えば、LAN(Local Area Network)、SAN(Storage Area Network)、インターネットまたは専用回線等を採用可能である。LANを用いる場合、サーバH1とディスクアレイ装置10との間のデータ転送は、例えば、TCP/IPに従って行われる。SANを用いる場合、サーバH1とディスクアレイ装置10とは、ファイバチャネルプロトコルに従ってデータ転送を行う。
サーバH1は、上位装置の一例である。上位装置としては、サーバのほかに、例えば、メインフレーム、パーソナルコンピュータ、ワークステーション等を用いてもよい。メインフレームを用いる場合、例えば、FICON(Fibre Connection:登録商標)、ESCON(Enterprise System Connection:登録商標)、ACONARC(Advanced Connection Architecture:登録商標)、FIBARC(Fibre Connection Architecture:登録商標)等の通信プロトコルに従ってデータ転送が行われる。
各サーバH1は、図外に位置する複数のクライアント端末と別の通信ネットワーク(不図示)を介して接続されている。各サーバH1は、例えば、各クライアント端末からの要求に応じて、ディスクアレイ装置10にデータの読み書きを行うことにより、各クライアント端末へのサービスを提供する。
ディスクアレイ装置10には、例えば、LAN等の通信ネットワークCN2を介して、管理端末M1が接続されている。管理端末M1は、ディスクアレイ装置10の各種ステータス情報を取得して端末画面に表示させたり、ディスクアレイ装置10の構成を設定等するために使用されるものである。なお、管理端末M1は、複数設けることができる。
ディスクアレイ装置10は、それぞれ後述するように、複数のチャネルアダプタ(以下、CHAと略記)110と、複数のディスクアダプタ(以下、DKAと略記)120と、キャッシュメモリ130と、共有メモリ140と、スイッチ部150と、多数のディスクドライブ21と、SVP160等を備えている。
ディスクアレイ装置10には、例えば4個、8個等のように複数のCHA110を設けることができる。CHA110は、接続先の上位装置の種類(OSや通信プロトコルの種類等)に応じて、それぞれ用意することができる。例えば、図中では、一方のCHA110は、SANを利用してブロック単位のデータ授受を制御しており、他方のCHA110は、IP網を用いて、NASサーバとの間でファイル単位のデータ授受を制御する。即ち、後者のCHA110は、例えば、CIFS(Common Internet File System)やNFS(Network File System)等のようなネットワークを介してファイルを共有するプロトコルをサポートしており、NAS機能を実現している。このNAS機能を実現するCHA110は、CHNと表記することもできる。NAS機能を実現するCHAについては、さらに後述する。
各CHA110は、それぞれに接続されたサーバH1から、データの読み書きを要求するコマンド及びデータを受信し、サーバH1から受信したコマンドに従って動作する。DKA120の動作も含めて先に説明すると、例えば、CHA110は、サーバH1からデータの読出し要求を受信すると、読出しコマンドを共有メモリ140に記憶させる。DKA120は、共有メモリ140を随時参照しており、未処理の読出しコマンドを発見すると、ディスクドライブ21からデータを読み出し、キャッシュメモリ130に記憶させる。CHA110は、キャッシュメモリ130に移されたデータを読み出し、コマンド発行元のサーバH1に送信する。
また例えば、CHA110は、サーバH1からデータの書込み要求を受信すると、書込みコマンドを共有メモリ140に記憶させると共に、受信したデータ(ユーザデータ)をキャッシュメモリ130に記憶させる。CHA110は、キャッシュメモリ130にデータを記憶した後、サーバH1に対して書込み完了を報告する。そして、DKA120は、共有メモリ140に記憶された書込みコマンドに従って、キャッシュメモリ130に記憶されたデータを読出し、所定のディスクドライブ21に記憶させる。
ディスクアレイ装置10には、例えば4個や8個等のように複数のDKA120を設けることができる。各DKA120は、各ディスクドライブ21との間のデータ通信を制御するものである。各DKA120と各ディスクドライブ21とは、例えば、SAN等の通信ネットワークCN4を介して接続されており、ファイバチャネルプロトコルに従ってブロック単位のデータ転送を行う。
各DKA120は、ディスクドライブ21の状態を随時監視しており、この監視結果は内部の通信ネットワークCN3を介してSVP160に送信される。なお、各CHA110及び各DKA120は、例えば、プロセッサやメモリ等が実装されたプリント基板と、メモリに格納された制御プログラムとをそれぞれ備えており、これらのハードウェアとソフトウェアとの協働作業によって、所定の機能を実現する。
キャッシュメモリ130は、例えば、ユーザデータ等を記憶するものである。キャッシュメモリ130は、例えば、揮発または不揮発のメモリから構成される。キャッシュメモリ130は、複数のメモリから構成することができ、ユーザデータを多重で管理することができる。
共有メモリ(あるいは制御メモリ)140は、例えば、揮発または不揮発のメモリから構成される。共有メモリ140には、例えば、制御情報等が記憶される。なお、制御情報等の情報は、複数の共有メモリ140により多重管理することができる。共有メモリ140とキャッシュメモリ130は、それぞれ別々のメモリパッケージとして構成することもできるし、一つのメモリパッケージ内に収容することもできる。また、メモリの一部をキャッシュ領域として使用し、他の一部を制御情報領域として使用することもできる。
スイッチ部150は、各CHA110と、各DKA120と、キャッシュメモリ130と、共有メモリ140とをそれぞれ相互に接続するものである。これにより、全てのCHA110,DKA120は、キャッシュメモリ130及び共有メモリ140にそれぞれアクセス可能となっている。
SVP(Service Processor)160は、通信ネットワークCN3を介して、各CHA110及び各DKA120から情報を収集するものである。SVP160が収集する情報としては、例えば、装置構成、電源アラーム、温度アラーム、入出力速度(IOPS)等が挙げられる。SVP160は、通信ネットワークCN2を介して管理端末M1に接続されている。
ディスクアレイ装置10は、多数のディスクドライブ21を備えている。各ディスクドライブ21は、例えば、ハードディスク装置、半導体メモリ装置、光ディスク装置、光磁気ディスク装置等として構成することができる。そして、例えば、4個等の所定数のディスクドライブ21によって1つのRAIDグループ22を構成可能である。このRAIDグループ22の提供する物理的な記憶領域上に、論理的な記憶領域である論理ボリューム(Logical Unit)を少なくとも一つ以上設定することができる。
図3中に示す電源部40は、各パッケージ110,120,130,140やファン12,13等にそれぞれ所定の電力を供給するものである。
図4は、ディスクアレイ装置10の電力系統の概略を示すブロック図である。電源コモンバス50には、AC/DC電源41と、バッテリボックス42と、各CHA110と、各DKA120と、キャッシュメモリ130と、共有メモリ140と、各ディスクドライブ21とが、それぞれ接続されている。なお、AC/DC電源41やバッテリボックス42等は、それぞれ複数個ずつ設けられるが、図中では、それぞれ一つずつ示してある。また、電源コモンバス50も複数系統用意することができるが、図中では説明の便宜のため、一つのみ示してある。
AC/DC電源41は、ACボックス43を介して、外部の交流電源に接続されている。ACボックス43は、ブレーカー機能を備える。AC/DC電源41は、入力された交流電圧を、例えば、12Vや56V等の直流電圧に変換して、電源コモンバス50に供給する。バッテリボックス42は、例えば、鉛バッテリとして構成可能である。バッテリボックス42は、例えば、停電等によって、電源コモンバス50の電圧が所定値以下に低下した場合に、非常用電力を供給する。この非常用電力を用いて、ディスクアレイ装置10は、例えば、キャッシュメモリ130にのみ保持されているデータをディスクドライブ21に退避させたり(ディステージ制御)、あるいは、キャッシュメモリ130及び共有メモリ140にのみ少ない電力を長時間にわたって供給する(メモリバックアップ制御)。
図5は、論理基板(CHA110やDKA120)内の電力供給系統を模式的に示す説明図である。以下、CHA110を例に挙げて説明するが、DKA120の場合も同様である。図5(a)に示すように、CHA110の電気回路は、例えば、DC/DCコンバータ111と、一般論理回路112と、CPU113と、メモリ114とに大別することができる。
ここで、例えば、一般論理回路112は電圧V1で作動し、CPU113は電圧V2で作動し、メモリ114は電圧V3で作動するものとする。DC/DCコンバータ111には、それぞれ異なるAC/DC電源からそれぞれ電圧V4,V5が供給されている。
DC/DCコンバータ111は、AC/DC電源から入力された電圧V4,V5から電圧V1、V2,V3をそれぞれ生成し、各部112,113,114に供給する。即ち、DC/DCコンバータ111は、マルチ出力型のコンバータであり、複数種類の電圧を出力する。
図5(b)に示すように、複数種類のDC/DCコンバータ111A,111B,111Cを用いてもよい。DC/DCコンバータ111Aは、AC/DC電源から入力された電圧V6を電圧V1に変換し、一般論理回路112に供給する。同様に、DC/DCコンバータ111Bは、AC/DC電源からの電圧V6を電圧V2に変換し、CPU113に供給する。同様に、DC/DCコンバータ111Cは、AC/DC電源からの電圧V6を電圧V3に変換し、メモリ114に供給する。
このように、各CHA110には、それぞれDC/DCコンバータが搭載されており、各部112,113,114に所定の電力を供給する。図5(a)に示したように、一つのDC/DCコンバータ111から複数種類の電圧を出力させる構成でもよいし、図5(b)に示したように、複数種類のDC/DCコンバータ111A〜111Cからそれぞれ異なる電圧を出力させる構成でもよい。また、図5に示す以外の構成を採用することもできる。本実施例におけるCHA内の電力供給構造は、図6と共に後述する。
図6は、NAS機能を実現するCHA110の回路構成の一例を示す回路図である。NAS機能を実現するCHA110は、サーバH1からのファイルアクセス要求を受け付けて、NASとしてのサービスをサーバH1に提供する。
このCHA110は、例えば、ネットワークインターフェース部210(以下、インターフェースを「I/F」と略記)と、入出力制御部220と、ファイルサーバ部230と、バス240と、ボード接続用コネクタ250と、通信コネクタ260と、電源回路270とを含んで構成することができる。
NAS用のCHA110は、前記各部210〜270を単一のユニットにまとめて構成することができる。このユニット化されたNAS用のCHA110を、以下の説明では、NASボードと呼ぶ場合がある。NASボードは、少なくとも一つ以上の回路基板を含んで構成される。
ネットワークI/F部210は、サーバH1との間でデータ通信を行うものである。ネットワークI/F部210は、通信コネクタ260に接続されている。ネットワークI/F部210は、この通信コネクタ260からLANケーブルやスイッチ(いずれも不図示)等を介して、サーバH1に接続される。そして、ネットワークI/F部210は、例えば、TCP/IPやUDP/IP(User Datagram Protocol/Internet Protocol)等のプロトコルに基づいて、ファイルレベルのデータ通信を行う。
入出力制御部220は、各DKA120,キャッシュメモリ130,共有メモリ140及びSVP160との間で通信を行うものである。入出力制御部220は、例えば、I/O(Input/Output)プロセッサ221と、NVRAM(Non Volatile RAM)222とを備えて構成することができる。I/Oプロセッサ221は、例えば、1チップマイクロコンピュータ等から構成される。I/Oプロセッサ221は、論理ボリューム23に対するデータの書込み要求及び読出し要求等を制御したり、後述のCPU231とDKA120との間の通信を中継するようになっている。NVRAM222は、I/Oプロセッサ221により実行されるプログラムコード等を記憶する。NVRAM222の記憶内容は、SVP160を介して、書き換えることができる。
ファイルサーバ部230は、例えば、CPU231と、メモリ232と、NVRAM233と、BIOS(Basic Input/Output System)234とを含んで構成可能である。CPU231は、CHA110をNASボードとして機能させるための制御を実行する。例えば、CPU231は、NFSやCIFS等のファイル共有プロトコルやTCP/IP等のプロトコルを制御する。また、CPU231は、サーバH1から指定されたファイルアクセス要求を解析し、指定されたファイルを論理ブロックアドレスに変換等する。
メモリ232は、例えば、DIMM(Dual In-line Memory Module)等から構成されるもので、例えば、ファイルアクセスを排他制御するためのロックテーブルや、ファイルシステムが管理する各ファイルに関するメタデータ等を記憶している。メタデータには、例えば、各ファイルのデータが記憶されている論理ボリューム23上のブロックアドレスやデータサイズ、ファイルサイズ、ファイルの所有者等の情報を含めることができる。
BIOS234は、NASボードの起動時に最初にメモリ232にロードされて実行されるソフトウェアであり、例えば、フラッシュメモリ等の不揮発メモリに格納されて、NASボード上に実装されている。CPU231は、BIOS234によってメモリ232にロードされた各種プログラムを実行することにより、初期化処理や自己診断等を実行する。また、BIOS234は、I/Oプロセッサ221に対して所定の指示を発行することにより、所定のディスクドライブ21に記憶されているOSのブート部等をメモリ232にロードさせる。メモリ232に読み込まれたブート部は、OSの本体をディスクドライブ21から読出して、メモリ232に読み込ませる。これにより、CPU231上でOSが起動され、ファイルサーバとしての機能が実現される。なお、ファイルサーバ部230は、例えば、PXE(Preboot eXecution Environment)等のネットワークブート規格に基づくネットワークブートを実現することもできる。
バス240は、ネットワークI/F部210,入出力制御部220,ファイルサーバ部230及び各ボード接続用コネクタ250を相互に接続する。なお、バス240に代えて、例えば、内部LANにより所定の各部を接続する構成としてもよい。
ボード接続用コネクタ250は、NASボード(NAS用CHA110)をスイッチ部150に接続させるためのものである。
電源回路270は、例えば、少なくとも一つ以上のDC/DCコンバータを含んで構成することができる。図示の例では、3種類のDC/DCコンバータ271,272,273を含んで電源回路270を構成している。
入力側に位置するDC/DCコンバータ271は、AC/DC電源から入力された電圧V11(例えば、DC56V)を電圧V12(例えば、DC12V)に変換して出力する。このDC/DCコンバータ271から出力される電圧V12は、次段のDC/DCコンバータ272,273にそれぞれ入力されるほか、入出力制御部220にも供給される。
次段のDC/DCコンバータ272は、CPU231専用のコンバータであり、入力された電圧V12を2種類の電圧V13及びV14に変換し、CPU231にそれぞれ供給する。ここで、電圧V13は、例えば、DC1〜1.5V程度に設定可能であり、電圧V14は、例えば、DC3.3V程度に設定可能である。CPU231は、要求される処理性能に応じて、作動電圧及び駆動周波数を調節可能に構成されており、そのために複数種類の電圧V13,V14を必要とする。
他のDC/DCコンバータ273は、DC/DCコンバータ271から入力された電圧V12を、例えば、DC3.3V程度の電圧V15に変換し、ネットワークI/F部210及び入出力制御部220に供給する。
各電圧V11〜V15の値は一例であって、他の値に設定可能である。要するに、補実施例のNASボードには、作動電圧がそれぞれ異なる複数種類の回路部品が実装されており、これら各回路部品が必要とする電圧を、複数のDC/DCコンバータ271〜273によって提供している。
図7は、NAS用CHA110(NASボード)の有するソフトウェア構造の概略を示すブロック図である。NASボードは、例えば、ネットワークプロトコル層310と、ファイルアクセスプロトコル層320,330と、ファイルシステム340と、論理ボリュームマネージャ(以下、「LVM」)350と、デバイスドライバ群360と、複数のLU23(一つのみ図示)等を備えて構成することができる。
ネットワークプロトコル層310は、例えば、TCP/IPやUDP/IP等のようなプロトコルをサポートしており、これらのプロトコルに従ってデータの送受信を行う。ファイルアクセスプロトコル層320,330は、ファイルアクセスのためのファイル共有プロトコルをサポートする。例えば、一方のファイルアクセスプロトコル320はNFSであり、他方のファイルアクセスプロトコル330はCIFSである。ここで、例えば、サーバH1上で稼働するクライアントH1AはNFSクライアントであり、他のサーバH1上で稼働するクライアントH1Bは、CIFSクライアントである。
ファイルシステム340は、各LU23へのファイルの入出力等を制御するプログラムである。ファイルシステム340は、クライアントH1A,H1Bからディレクトリ名及びファイル名を明示したコマンドを受領する。ファイルシステム340は、受領したコマンドに基づいて、各クライアントH1A,H1Bから要求されたファイルをボリューム位置情報に変換し、LVM350にデータアクセスを要求する。
LVM350は、LU23の管理機能を提供するプログラムである。LVM350は、例えば、複数のLU23を束ねて、ユーザが使用し易い容量のボリュームに分割等する。また、LVM350は、スナップショット機能を備えることもできる。スナップショットとは、ある時点におけるデータの静止化イメージである。LVM350は、ファイルシステム340からのアクセス要求を受領すると、LU23上のブロックアドレスに変換し、デバイスドライバ群360に渡す。
デバイスドライバ群360は、ストレージアクセスの単位であるLU23を上位のLVM350にアクセスさせるために、スペシャルファイルの形式でデータを提供する。デバイスドライバ群360は、LVM350から受領したブロックアドレスに基づいてLU23にアクセスし、ファイルのデータを読み出す。読み出されたファイルデータは、クライアントH1A,H1Bに送信される。
次に、図8を参照し、NASボード110の冷却構造について説明する。図8は、NASボード110の概略平面図である。NASボード110上には、図6と共に述べた各回路部品等が実装されている。図8中では、主な回路部品のみを示している。
NASボード110の前側には、CPU231、メモリ232、DC/DCコンバータ271〜273等が配置されており、NASボード110の後側には、入出力制御部220等が配置されている。また、NASボード110の最後部には、各コネクタ250,260がそれぞれ設けられている。
CPU231の上面には、ヒートシンク400が取り付けられている。上述の通り、CPU231は、NAS機能を実現するための各種制御を実行するもので、処理負荷が大きい。従って、CPU231の発熱量は、例えば、いわゆるブレードサーバで使用されるようなCPUの発熱量よりも大きい。
ブレードサーバとは、例えば、3Uまたは4U(1Uは、44.45mm)等の高さ寸法を有するエンクロージャ内に、複数のサーバブレード(サーバ機能を実現する制御基板)を装着して構成されるものである。そして、例えば、19インチ幅のラックに複数のエンクロージャを装着することにより、ラック全体としては、多数のサーバブレードを収容することができる。このように、ブレードサーバでは、限られた空間内に多数のサーバブレードを収容して、サーバ機能を集積化している。このように、ブレードサーバでは、個々のサーバブレードの性能よりも、その搭載数の方を重視する。これに対し、NASボード110を搭載するディスクアレイ装置10では、NASボード110の搭載数も重要であるが、個々のNASボード110の性能も重視される。このような理由から、NASボード110には、高機能のCPU231が実装され、比較的高い周波数で駆動される。このため、CPU231の発熱量は特に大きくなりやすい。そこで、本実施例では、発熱量の多い発熱体であるCPU231を冷却するために、特徴的な構造を備えたヒートシンク400を採用する。
図8に示すように、ヒートシンク400を上から見下ろした場合、ヒートシンク400の左側には、CPU231専用のDC/DCコンバータ272が配置されており、ヒートシンク400の右側には、メモリ232が配置されている。また、ヒートシンク400の下側には、CPU231の前方に位置して、他のDC/DCコンバータ271,273がそれぞれ配置されている。なお、後述の実施例からも明らかなように、図8に示す回路配置は一例であり、他の回路配置を採用することもできる。
ヒートシンク400は、例えば、後側冷却部410と前側冷却部420とからT字状に形成可能であり、前側冷却部420の開口面を天板430で施蓋することができる。ヒートシンク400は、例えば、複数のネジ440を介して、NASボード110上に取り付けることができる。
ここで、ヒートシンク400は、例えば、アルミニウム、ステンレス、銅またはこれらの合金等のような熱伝導性の比較的良い金属材料から構成可能である。または、例えば、セラミックスやエンジニアリングプラスチック等の他の材料であっても、所定の熱伝導性及び耐熱性を備えた材料であれば、ヒートシンク400の素材として採用可することができる。本実施例では、特に材質を問わない。
ヒートシンク400は、その全体を同一材料から構成することもできるし、複数種類の材料を用いて構成することもできる。例えば、各ベース部411,421を構成する材料と、各フィン412,422を構成する材料と、天板430を構成する材料とを、それぞれ違えることもできる。または、前側冷却部420及び天板430を構成する材料と、後側冷却部410を構成する材料とを、それぞれ違えることもできる。あるいは、後述の導風部425,426を構成する材料と主冷却部を構成する材料とを、それぞれ違えることもできる。少なくとも、CPU231からの熱が伝導されやすい後側冷却部410は、金属材料等の熱伝導性の高い材料から構成するのが望ましい。また、前側冷却部420及び天板430からの熱発散効果を低く設定する場合は、前側冷却部420及び天板430を合成樹脂やセラミックス等から構成してもよい。
後側冷却部410は、CPU231を冷却するための主冷却部として機能する。後側冷却部410は、例えば、略平板状の後側ベース部411と、後側ベース部411の一方の面に所定のピッチp1で形成された多数のフィン412と、これら各フィン412間にそれぞれ形成された流路413とを備えて構成することができる。
また、後側冷却部410の略中央部には、フィン412をピッチp1よりも狭いピッチp2で形成した主放熱部414が形成されている。即ち、後側ベース部411の全領域のうち、CPU231の実装位置に対応する領域では、フィン412のピッチを狭く設定してあり、これにより、主放熱部414の合計放熱面積を高めている。なお、比較的広いピッチp1で形成されたフィン412にもCPU231の熱は伝導するため、これら広いピッチp1で形成されたフィン412もCPU231の冷却に寄与する。
前側冷却部420は、後側冷却部410により多くの冷却風を供給するための導風部として機能する。前側冷却部420は、例えば、前側ベース部421と、前側ベース部421の一方の面にピッチp1で形成された多数のフィン422と、各フィン422間にそれぞれ形成された流路423とを備えて構成することができる。ここで、各ベース部411,421は一体的に形成することができ、フィン412に連なるフィン422は、フィン412と一体的に形成することができる。
前側ベース部421の下側には、DC/DCコンバータ271,273が、ヒートシンク400の幅方向(図8中の左右方向)に離間して、それぞれ配置されている。
前側冷却部420は、2つの機能部分に分けることができる。第1の機能部分は、中央部に位置する主空気流入部424である。第2の機能部分は、主空気流入部424の左右両側にそれぞれ配置された導風部425,426である。
主空気流入部424は、前側ベース部421の中央部分と、この中央部分に広いピッチp1で形成された複数のフィン422とから構成可能である。主空気流入部424は、外気F1を取り込んで、後方の後側冷却部410に供給する。
各導風部425,426は、前側ベース部421の左右両側部分と、これら左右両側部分に狭いピッチp2で形成された複数のフィン422とから構成可能である。各導風部425,426は、そのフィンピッチが狭く設定されているため、主空気流入部424よりも通風抵抗が高くなっている。従って、各導風部425,426にそれぞれ流入する外気F2,F3の量は、主空気流入部424に流入する外気F1よりも相対的に少ない。
換言すれば、主空気流入部424の近傍に、通風抵抗が相対的に高い導風部425,426が設けられているため、導風部425,426の近傍に位置する空気は、より通風抵抗の少ない主空気流入部424に流入しようとする。この結果、主空気流入部424に流入する空気量が増大する。このように、各導風部425,426は、消極的に(または静的に)、主空気流入部424に向けて空気を誘導する。
前側冷却部420は、NASボード110への空気の侵入経路(外気F1〜F3の進行方向)を塞ぐようにして、NASボード110の幅方向の略全長にわたって形成されている。即ち、各導風部425,426は、後側冷却部410等から構成可能な主冷却部の左右両側から大きく張り出すようにして形成されている。従って、各導風部425,426をそれぞれ比較的大きく形成することができ、導風部425,426の放熱面積を増大させることができる。
各導風部425,426には、主冷却部よりも少ない空気がそれぞれ流入する。この空気は、導風部425,426のフィン422から熱を奪い、後方に流出する。導風部425から流出した空気は、DC/DCコンバータ272の熱を奪いながら通過して、入出力制御部220に到達し、入出力制御部220を冷却して筐体11内に流入する。同様に、他方の導風部426から流出した空気は、メモリ232及び入出力制御部220を冷却した後、筐体11内に流入する。各導風部425,426には、CPU231からの熱が伝導するため、各導風部425,426をそれぞれ通過する冷却風によっても、CPU231が冷却されることになる。
主空気流入部424に取り込まれた相対的に多量の空気は、前側冷却部420から後側冷却部410の各流路423内にそれぞれ流入し、各流路423を通過しながらCPU231の熱を奪って、後方に流出する。ヒートシンク400の後方に流出した空気は、入出力制御部220を冷却した後、筐体11内に流入する。
NASボード110の各部を冷却して筐体11内に流れ込んだ空気は、制御部30の近傍に設けられた冷却ファン12を介して、筐体11の上方に送り込まれる。そして、この空気は、筐体11の上方に設けられた冷却ファン13を介して、筐体11の上面から外部に排出される。
図9は、ヒートシンク400の斜視図である。上述の通り、ヒートシンク400は、例えば、長さ寸法(奥行寸法)L2及び幅寸法W2を有する後側冷却部410と、長さ寸法L1及び幅寸法(W1+W2+W3)を有する前側冷却部420とからT字状に形成されており、前側冷却部420の開口面(図9中の上側)は、天板430によって施蓋されている。
そして、後側冷却部410の中央部には、CPU231の実装位置に対応して、フィンピッチの狭い主放熱部414が設けられている。主放熱部414は、長さ寸法L3及び幅寸法W2の領域に形成することができる。もっとも、CPU231の熱は、主放熱部414のみから空気中に発散されるわけではない。CPU231の熱は、主として、主放熱部414及び各フィン412から空気中に放出される。これに加えて、CPU231の熱は、前側冷却部420にも伝導するので、前側冷却部420の各フィン422や天板430を介して、空気中に放出される。
前側冷却部420には、長さ寸法L1及び幅寸法W2を有する主空気流入部424と、主空気流入部424の左右両側には、導風部425,426がそれぞれ形成されている。他の回路部品の実装位置や大きさ等を考慮して、各導風部425,426の幅寸法をそれぞれ違えて設定することができる。なお、後述の実施例からも明らかなように、導風部425,426を主冷却部410の前方に設ける必要は必ずしもなく、必要に応じて、他の場所に設けることができる。
図10は、図9中の矢示X−X方向から見たヒートシンク400の断面図である。図10を用いて、天板430の役割等を説明する。天板430は、例えば、フィン422よりも寸法L4だけ外部に突出するようにして設けることができる。逆に言えば、前側冷却部420の各フィン422は、天板430及び前側ベース部421よりも寸法L4だけ奥に位置するように設けることができる。但し、これに限らず、例えば、天板430の前端と、前側ベース部421の前端と、各フィン422の前端(ここで前方とは、図10中の左方向をいう)とを揃えるように形成してもよい。または、各フィン422の前端を、天板430及び前側ベース部421よりも前方に突出させるように構成してもよい。
空気流の流れを概説すると、前側冷却部420内に流入した空気のうち一部の空気F1Aは、天板430により、各流路423からの離脱を阻止されて、流路423を流通すると考えられる。他の空気F1Bは、流路423をそのまま直進すると考えられる。もし、天板430が存在しない場合、図10中に二点鎖線矢印で示したように、一部の空気F1Aは、抵抗の少ない外部に向けて流出するであろう。
しかし、本実施例では、天板430によって、流入直後の空気の離脱を未然に阻止するため、風量低下を抑制することができる。天板430により流路内に戻された空気F1Aは、流路423及び流路413を通過する間に整流され、主放熱部414等を通過しながら熱を奪い、後方に流出する。
天板430の下面側を通過した後で、空気F1Aの一部は、流路423,413から外部(図10中の上方)に離脱するかも知れない。しかし、各流路423,413による整流効果により、離脱量は少なくなると考えられる。また、CPU231からの熱は、前側冷却部420及び天板430にも伝導しているので、前側冷却部420内においてCPU231の熱を奪うことができる。
後述の実施例にも示すように、天板430をヒートシンク400の全体または過半部分を覆うようにして設けることもできる。この場合は、ヒートシンク400内に流入した空気が熱を奪う前に外部に離脱するのを阻止可能である。但し、ヒートシンク400内の抵抗が増大するため、天板430の面積を大きくするほど、流入空気量は低下すると考えられる。
なお、図10中に示すように、本実施例では、CPU231の高さ寸法をH1、ヒートシンク400の高さ寸法(厚さ)をH2としている。NASボード110からヒートシンク400の上面までの高さ(H1+H2)は、後述の実施例で注目される。
図11は、ヒートシンク400の正面図である。既に述べたように、ヒートシンク400は、2種類のピッチを採用する。第1のピッチp1は、主冷却部に使用される。第2のピッチp2は、導風部425,426及び主放熱部414で採用される。主冷却部に連なる主空気流入部424のフィンピッチをp1に設定し、各導風部425,426のフィンピッチをp2に設定することで、主空気流入部424の通風抵抗を相対的に少なくすることができ、これにより流入空気量を相対的に増加させることができる。また、主放熱部414では、狭いピッチp2を採用することにより、フィン数を増加させて放熱面積を大きくすることができる。
本実施例は、上述のように構成されるので、以下の効果を奏する。本実施例では、ヒートシンク400に導風部425,426を備えているので、主空気流入部424に空気を導くことができ、冷却空気の量を増加させて、冷却性能を高めることができる。即ち、本実施例では、主空気流入部424の近傍に導風部425,426をそれぞれ設け、導風部425,426の通風抵抗を主空気流入部424のそれよりも相対的に高く設定するため、主空気流入部424へ流入する空気量を増加させることができる。
本実施例では、主空気流入部424の開口面を天板430で施蓋するため、流入直後の空気が流路423から外部に向けて直ちに離脱するのを防止でき、また、流入した冷却風を整流することができる。これにより、ヒートシンク400内を流れる冷却風の流量が低下するのを抑制し、冷却性能を維持することができる。
本実施例では、狭いピッチp2で主放熱部414を形成したため、CPU231近傍の放熱面積を増大させることができ、CPU231の熱をより効果的に空気中に発散させることができる。
本実施例では、各フィン422,412の配設方向に沿って、その外側に導風部425,426を設けるため、ヒートシンク400の厚さ寸法を増加させることなく、冷却性能を向上させることができる。なお、ヒートシンク400の厚さ寸法が増加しても構わない場合等には、主空気流入部424の周囲を導風部で取り囲むように構成してもよい。
本実施例では、導風部425,426のフィンピッチp2を主空気流入部424のフィンピッチp1よりも狭く設定することにより、導風部425,426の通風抵抗を相対的に高く設定する。即ち、導風部425,426は、空気の流入を遮断する構成ではなく、空気の流入を許可する構成のため、導風部425,426の後方に配置した回路部品を冷却することができる。例えば、発熱量が少なく、耐熱性のある回路部品であれば、少ない空気量で冷却することができる。このような回路部品を導風部425,426の後方に配置することにより、NASボード110の実装面を有効に利用することができる。
本実施例の変形例を以下に説明する。図12の平面図に示すように、例えば、前側冷却部420の開口面を天板430で覆うだけでなく、後側冷却部410の一部まで天板431Aで覆うこともできる。
図13は、フィンピッチの設定方法を示す別の変形例である。図中の縦軸はフィンのピッチを、横軸は導風部425の最も外側(図中の左側)を原点としたときの距離を、それぞれ示す。
図13(a)に示すように、相対的に広いピッチp1と相対的に狭いp2とを採用することができる。ピッチを広げるほどフィン間の隙間(即ち、流路)は広くなり、ピッチを狭めるほどフィン間の隙間は狭くなる。各導風部425,426は狭いピッチp2に設定し、主空気流入部424は広いピッチp1に設定する。これにより、前側冷却部420の前面には、開口部(各流路の流入口)に疎密が生じる。なお、図中のC1は、主空気流入部424の中心線を示し、C2は、CPU231の中心線を示す。C2は、C1よりも導風部425側にΔWだけずれているが、両中心線C1,C2を一致させてもよい。
図13(b)に示すように、第3のピッチp3を採用することもできる。各導風部425,426には、最も狭いピッチp2と中間のピッチp3との2種類のピッチを設定することができる。そして、主空気流入部424の中心に向かうに連れて、開口部の面積を増加させることができる。
図14(a)に示すように、いずれか一方の導風部のフィンピッチのみを複数段階で変化させることもできる。また、図14(b)に示すように、各導風部425,426のフィンピッチをそれぞれ異ならせることも可能である。例えば、導風部425には、フィンの位置に応じてピッチp2とピッチp4とを設定し、導風部426には、フィンの位置に応じてピッチp2とピッチP3とを設定する。ここで、各ピッチp1〜p4は、p1>p3>p4>p2の関係にある。
図15に示すように、各導風部425,426からそれぞれ主空気流入部424に向かうに連れて、フィンピッチを段階的に変化させることもできる。
図16は、別の変形例に係るヒートシンクの正面図である。この例では、主空気流入部424と各導風部425,426とのフィンピッチを全て一定値(例えば、p1)に設定している。そして、各導風部425,426の前面に、メッシュ状の通風抵抗体450を設けることにより、主空気流入部424と各導風部425,426との間の通風抵抗に差を発生させている。通風抵抗体450は、例えば、金属材料、樹脂材料またはセラミックス材料等に多数の小さな孔を形成することにより、得ることができる。なお、例えば、孔を有さない金属板等から通風抵抗体450を形成し、空気の流入を遮断するように構成してもよい。導風部425,426への空気流入を遮断する場合、導風部425,426からは冷却風が流れ出ないので、導風部425,426の後方に配置されていたDC/DCコンバータ272及びメモリ232を、後側冷却部410の後方に移す構成としてもよい。
図17は、CPU231の実装位置とヒートシンク400との関係を模式的に示す説明図である。図17(a)に示すように、CPU231を後側冷却部410の略中央部に設けることもできる。この場合は、CPU231の位置に合わせて、主空気流入部424及び主放熱部414の形成位置を設定する。同様に、図17(b)に示すように、CPU231が後側冷却部410の端部寄りに設けられる場合も、CPU231の位置に合わせて、主空気流入部424及び主放熱部414の形成位置を設定する。
図18に基づいて第2実施例を説明する。本実施例の特徴は、導風部425,426のフィンを所定方向に傾けて配設した点にある。なお、以下の各実施例は、第1実施例の変形例に相当する。
図18は、ヒートシンク400の平面図である。各導風部425,426のフィン422Aは、それぞれ後側冷却部410の中心を指向するように、傾けて形成される。導風部425,426の各フィン422A間に流入した空気は、導風部425,426の後方に流出するのではなく、後側冷却部410の流路413にそれぞれ流入する。これにより、後側冷却部410に、より多くの冷却風を送り込むことができ、冷却性能を高めることができる。
図19は、変形例である。第1実施例において、導風部425,426の後方に配置されていたDC/DCコンバータ272及びメモリ232は、後側冷却部410の後方にそれぞれ設けることができる。本実施例では、導風部425,426に流入した空気を後側冷却部410に集めるため、導風部425,426の後方に回路部品を配置せず、後側冷却部410の後方に回路部品を実装する。
図20〜図22に基づいて第3実施例を説明する。図20は、本実施例を説明するための説明図である。図20には、制御部30の平面図が模式的に示されている。
NASボード110に進入する空気Fは、その一部がヒートシンク400内に流入し、他の一部は、NASボード110に隣接する他の論理基板31NとNASボード110との間の空気間に流入する。
ところで、制御部30には、ディスクアレイ装置10に要求される仕様(上位装置の接続数等)に応じて、必要な論理基板31が必要なだけ装着される。従って、ヒートシンク400の開口面側(図20中の右側)に隣接する論理基板31Nが、常に存在するとは限らない。
図20(b)に示すように、もしもヒートシンク400に隣接する論理基板31Nが存在しない場合、NASボード110と他の論理基板との間の空間が広くなる。そして、この基板間の空間は、ヒートシンク400や回路部品が設けられたNASボード110よりも通風抵抗が小さい。従って、基板間の空間に多くの空気が流入し、CPU231の冷却に寄与しないまま、筐体11内に吸い込まれることとなる。即ち、隣接基板31Nは、ヒートシンク400の第2の天板として機能している。
そこで、図21(a)に示すように、要求仕様等の関係でヒートシンク400の開口面側に論理基板31Nが装着されない場合は、この論理基板31Nに代えて、ダミー基板500を取り付ける。なお、ダミー基板500は、プリント基板から形成する必要はなく、例えば、金属材料や樹脂材料等から略平板状に形成するだけでよい。
図21(b)に示すように、ヒートシンク400の高さ寸法をH、NASボード110とダミー基板500との間の離間寸法をBとすると、ヒートシンク400の上面(開口側の面)とダミー基板500との間の離間寸法は、H−Bとなる。
図22は、ダミー基板500の設定高さ寸法Bと熱伝達率との関係を模式的に示す特性図である。この特性図では、ヒートシンク400の高さ寸法Hを1とした場合に、ダミー基板500の設置高さ寸法Bをどのような値にすると、ヒートシンク400の冷却性能がどのように変化するかを予測したものである。
この特性図によれば、ダミー基板500の設置高さ寸法Bをヒートシンク400の高さ寸法Hの1.5倍程度に設定した場合に、冷却性能が高くなると考えられる。従って、例えば、BをHの1.3〜1.7倍程度の値に設定すれば、ヒートシンク400側に多くの冷却風を集めることができるであろう。
ここで、開口比を(B−H)/Hと定義すると、例えば、開口比が0.3程度になるように、ダミー基板500の位置を設定すれば、ダミー基板500を第2の天板として機能させることができ、ヒートシンク400により多くの冷却風を導くことができると考えられる。
図23,図24に基づいて第4実施例を説明する。本実施例では、ダミー基板510に突起部512を設けている。即ち、図23に示すように、ダミー基板510は、例えば、平板部511と、平板部511の一方の端部寄りに設けられ、幅方向の全体にわたって外部に突出して形成された平板状の突起部512とから構成される。
図24(a)の平面図に示すように、突起部512は、ヒートシンク400に対向する空間(NASボード110とダミー基板510との間の空間)とは反対側の空間(ダミー基板510とダミー基板510に隣接する論理基板31N2との間の空間)に突出するようにして、設けられる。そして、突起部512は、論理基板31N2と干渉しなように、その突出寸法が設定されている。
図24(b)に示すように、突起部512は、ヒートシンク400側とは反対側の空間に突出し、ダミー基板510と論理基板31N2との間に形成される空間の通風抵抗を大きくする。このため、ダミー基板510と論理基板31N2との間の隙間に流入する空気量は低下し、この分だけ、ヒートシンク400側に流入する空気量が増大する。即ち、ダミー基板510の近傍に位置する空気F1Cは、その一部がダミー基板510とヒートシンク400との間の空間に流入し、残りがヒートシンク内に流入する。
図25に基づいて第5実施例を説明する。図25は、制御部30の平面図である。この実施例では、2枚のNASボード110,110Rを用い、これら各NASボード110,110Rを向かい合わせにして制御部30に装着する。
ここで、NASボード110Rは、そのヒートシンク400Rが相手方のヒートシンク400と向き合うように、NASボード110と対称に構成されている。これにより、一方のヒートシンク400にとっては、相手方のヒートシンク400が第2の天板としての機能を果たし、他方のヒートシンク400Rにとっては、相手方のヒートシンク400が第2の天板としての機能を果たす。従って、冷却に寄与せずに筐体11内に吸い込まれる空気量を低減し、冷却性能を高めることができる。
図26に基づいて第6実施例を説明する。図26(a)は、制御部30の平面図を示し、本実施例では、ヒートシンク400の上側に、シャッター部520を設けている。図26(b)の断面図に示すように、シャッター部520は、例えば、平板部521と、平板部521を複数箇所で支持する支持部522とを備えている。各支持部522の基端側はヒートシンク400にそれぞれ固定され、各支持部522の先端側は平板部521にそれぞれ固定されている。なお、各支持部522は、シャッター部520とヒートシンク400との間の空間を流れる冷却風を阻害しないように(大きな通風抵抗とならないように)、例えば、細径の棒等から構成される。また、各支持部522及びシャッター部520を熱伝導性の高い材料から構成することにより、ヒートシンク400の熱をシャッター部520に伝導させることができる。これにより、シャッター部520を放熱板として作用させることができる。
シャッター部520をヒートシンク400の開口面(図23(b)中の上側)に離間して設けることにより、NASボード110に隣接する論理基板31Nが存在しない場合でも、ヒートシンク400により多くの冷却風を誘導することができる。なお、シャッター部520とヒートシンク400との間の空間を流れる冷却風も、少なくともその一部は、ヒートシンク400の冷却に寄与する。
なお、図27に示すように、ダミー基板500とシャッター部520とを併用する構成でもよい。この場合は、ダミー基板500によって論理基板間の空間に冷却風を導くことができると共に、シャッター部520によってヒートシンク400側に冷却風を集めることができる。そして、天板430は、流路423から空気が剥離するのを抑制し、発熱部(CPU231の取付位置)に向けて冷却風を誘導する。
図28〜図31に基づいて第7実施例を説明する。図28の平面図に示すように、本実施例では、2枚のNASボード110,110Rを一体化して1枚のNASボード110Dに構成する。そして、共通のヒートシンク400Dにより、各NASボード110,110RのCPU231F,231Bを冷却するようになっている。
図29は、2つのCPU231F,231Bを同時に冷却可能なヒートシンク400Dの斜視図である。後側冷却部410Dの後方(通風方向の後側)には、ベース部411Fが設けられ、このベース部411FにCPU231Fが取り付けられる。
図30の背面図及び図31の側面図に示すように、ヒートシンク400Dの裏側にも別のベース部411Bが設けられ、このベース部411Bに別のCPU231Bが取り付けられている。そして、これらCPU231Fは主放熱部414B等により、CPU231Bは主放熱部414F等により、それぞれ冷却される。
このように、2つのNASボード110,110Rを一つのNASボード110Dとして一体化し、一つのヒートシンク400Dによって、2つのCPU231F,231Bをそれぞれ冷却することができる。これにより、互いの基板をそれぞれ第2の天板として利用しながら、全体構造を簡素化することができる。
図32〜図37に基づいて、フィンピッチの疎密と天板の有無等の組合せについて、簡単に説明する。図32(a)に示すように、天板430によってヒートシンクの開口面の全体を覆うこともできる。図32(b)に示すように、天板430によって全体を覆うと共に、フィンピッチを一定にすることもできる。
図33に示すように、導風部425,426をヒートシンクの両側に突出させて設けるのではなく、ヒートシンク内にそれぞれ形成してもよい。この場合、ヒートシンクの全体を天板430で覆ってもよい。
図34に示すように、ヒートシンクから天板を取り除いてもよい。この場合、図34(a)に示すように、フィンのピッチを違えることもできるし、図34(b)に示すようにピッチを一定にすることもできる。
図35に示すように、ヒートシンクから天板を取り除くと共に、導風部425,426を外部に突出しないように構成することもできる。
図36に示すように、前側冷却部420の一部にのみ設けることもできる。この場合は、通風方向の上流側寄りに天板430を部分的に設けることができる。そして、図36(a)に示すように、フィンのピッチを違えることもできるし、図36(b)に示すように、ピッチを一定にすることもできる。
図37に示すように、導風部425,426が突出しないように構成すると共に、天板430を通風方向の上流側寄りの部分にのみ設けることもできる。そして、図37(a)に示すように、フィンのピッチを違えることもできるし、図37(b)に示すように、ピッチを一定にすることもできる。
図38〜図42に基づいて、導風部425,426の設置方法の変形例を幾つか簡単に説明する。図38(a)に示すように、通風方向の上流側に位置して、主空気流入部424の左右両側にそれぞれ導風部425,426を設けることができる。この構成は、第1実施例で述べた。図38(b)に示すように、一方の導風部425の位置を下流側にずらし、ヒートシンクの略中央部に設けることもできる。図38(c)に示すように、他方の導風部426の位置を、さらに下流側にずらし、ヒートシンクの後側に設けてもよい。
図39(a)に示すように、一方の導風部425を廃止し、他方の導風部426のみを設けることもできる。図39(b)に示すように、他方の導風部426を通風方向の下流側にずらし、ヒートシンクの略中央部に設けてもよい。図39(c)に示すように、各導風部425,426をヒートシンクの略中央部にそれぞれ設けることもできる。
図40(a)に示すように、一方の導風部425を通風方向の下流側にずらしてヒートシンクの後側に設け、他方の導風部426をヒートシンクの略中央部に設けてもよい。図40(b)に示すように、一方の導風部425を廃止し、他方の導風部426をヒートシンクの略中央部に設けてもよい。図40(c)に示すように、一方の導風部425をヒートシンクの前側に設け、他方の導風部426をヒートシンクの後側に設けてもよい。
図41(a)に示すように、一方の導風部425をヒートシンクの略中央部に設け、他方の導風部426をヒートシンクの後側に設けてもよい。図41(b)に示すように、各導風部425,426をヒートシンクの後側にそれぞれ設けることもできる。図41(c)に示すように、一方の導風部425を廃止し、他方の導風部426をヒートシンクの後側に設けることもできる。
図43に基づいて第10実施例を説明する。図43(a)に示すように、本実施例では、導風部425,426を、その外側から内側に向かうに連れて後側冷却部410側に入り込むような湾曲形状に形成している。
各導風部425,426の通風方向上流側の面、つまり、空気が流入する面は、ヒートシンクの外側から中心部に向かうに連れて滑らかに湾曲しながら、後側冷却部410側に入り込むような形状を有する。そして、導風部425,426の各フィン422Aは、後側冷却部410の略中央部を指向するようにそれぞれ傾けて形成されている。
また、後側冷却部410の各フィン412は、導風部425,426の空気流入面の形状に合わせて形成されている。即ち、各フィン412は、外側(平面図の左右両側)から中央部に向かうに連れて、流入側端部の形成位置が徐々に下流側にずれるようにして形成されている。
このように構成することにより、導風部425,426に衝突した空気を主空気流入部424に向けて誘導することができ、また、導風部425,426内に流入した空気をフィン412間の流路413に供給することができる。なお、主空気流入部424及び導風部425,426の空気流入面を円弧状、湾曲状に形成する場合に限らず、三角形状(平面図において)に形成してもよい。
図43(b)は、変形例を示す。この変形例では、後側冷却部410の各フィン412を、中央部から外側に向かうに連れて、流入側端部の形成位置が徐々に下流側にずれるようにして形成している。
以上のように、主空気流入部424の左右両側に設けられる導風部425,426の空気流入側の面を、主空気流入部424の略中央部に向かう湾曲面として形成することにより、導風部425,426の空気流入面に接触した空気の一部を、湾曲面を介して、主空気流入部424に誘導することができる。なお、後側冷却部410のフィン412は、第1実施例で述べたと同様に、同一位置同一長さに揃えて形成することもできる。また、導風部425,426または/及び主空気流入部424の全部または一部を覆う天板を設ける構成としてもよい。
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されない。当業者であれば、本発明の範囲内で、種々の追加や変更等を行うことができる。
1…記憶装置システム、1A…筐体、1B…ファン、1C…記憶部、1D…制御部、1E…電源部、2…ディスクドライブ、3…論理基板、3A…基板本体、4…回路部品、 4…電源ボックス、4…回路部品、4A…発熱体(回路部品)、5…ヒートシンク、
6…ベース、6A…前側ベース部、6B…後側ベース部、7A,7B,7C…放熱フィン、8…天板、10…ディスクアレイ装置、11…筐体、12,13…冷却ファン、20…記憶部、21…ディスクドライブ、22…RAIDグループ、23…論理ボリューム、30…制御部、31…論理基板、31N…NASボードに隣接する論理基板、40…電源部、41…AC/DC電源、42…バッテリボックス、43…ACボックス、50…電源コモンバス、110…チャネルアダプタ、111…DC/DCコンバータ、111A〜111C…DC/DCコンバータ、112…一般論理回路、113…CPU、114…メモリ、120…ディスクアダプタ、130…キャッシュメモリ、140…共有メモリ、150…スイッチ部、160…SVP、210…ネットワークI/F部、220…入出力制御部、221…I/Oプロセッサ、222…NVRAM、230…ファイルサーバ部、231…CPU、232…メモリ、233…NVRAM、234…BIOS、240…バス、250…ボード接続用コネクタ、260…通信コネクタ、270…電源回路、271〜273…DC/DCコンバータ、310…ネットワークプロトコル層、320,330…ファイルアクセスプロトコル層、340…ファイルシステム、360…デバイスドライバ群、400,400D,400R…ヒートシンク、410,410D…後側冷却部、411,411B,411F…後側ベース部、412…放熱フィン、413…流路、414,414B,414F…主放熱部、420…前側冷却部、421…前側ベース部、422,422A…放熱フィン、423…流路、424…主空気流入部、425,426…導風部、430,430A…天板、440…ネジ、450…通風抵抗体、500,510…ダミー基板、511…平板部、512…突起部、520…シャッター部、521…平板部、522…支持部、F…冷却風、p1〜P4…フィンピッチ
6…ベース、6A…前側ベース部、6B…後側ベース部、7A,7B,7C…放熱フィン、8…天板、10…ディスクアレイ装置、11…筐体、12,13…冷却ファン、20…記憶部、21…ディスクドライブ、22…RAIDグループ、23…論理ボリューム、30…制御部、31…論理基板、31N…NASボードに隣接する論理基板、40…電源部、41…AC/DC電源、42…バッテリボックス、43…ACボックス、50…電源コモンバス、110…チャネルアダプタ、111…DC/DCコンバータ、111A〜111C…DC/DCコンバータ、112…一般論理回路、113…CPU、114…メモリ、120…ディスクアダプタ、130…キャッシュメモリ、140…共有メモリ、150…スイッチ部、160…SVP、210…ネットワークI/F部、220…入出力制御部、221…I/Oプロセッサ、222…NVRAM、230…ファイルサーバ部、231…CPU、232…メモリ、233…NVRAM、234…BIOS、240…バス、250…ボード接続用コネクタ、260…通信コネクタ、270…電源回路、271〜273…DC/DCコンバータ、310…ネットワークプロトコル層、320,330…ファイルアクセスプロトコル層、340…ファイルシステム、360…デバイスドライバ群、400,400D,400R…ヒートシンク、410,410D…後側冷却部、411,411B,411F…後側ベース部、412…放熱フィン、413…流路、414,414B,414F…主放熱部、420…前側冷却部、421…前側ベース部、422,422A…放熱フィン、423…流路、424…主空気流入部、425,426…導風部、430,430A…天板、440…ネジ、450…通風抵抗体、500,510…ダミー基板、511…平板部、512…突起部、520…シャッター部、521…平板部、522…支持部、F…冷却風、p1〜P4…フィンピッチ
Claims (20)
- 上位装置との間のデータ授受をそれぞれ制御するための複数の上位インターフェース制御基板と、
記憶デバイスとのデータ授受をそれぞれ制御するための複数の下位インターフェース制御基板と、
前記各上位インターフェース制御基板及び前記各下位インターフェース制御基板によって共用されるメモリ基板と、を備え、
前記各上位インターフェース制御基板のうち所定の上位インターフェース制御基板は、基板と、この基板に設けられた複数の回路部品と、これら各回路部品のうち所定の回路部品に設けられるヒートシンクとを備え、
前記ヒートシンクには、複数の放熱フィンと、これら各放熱フィンに向けて空気を導くための導風部とを設けた記憶装置システム。 - 前記導風部は、前記各放熱フィン間にそれぞれ形成される流路の空気流入側の近傍に設けられ、前記各流路の通風抵抗よりも相対的に高い通風抵抗を有する高通風抵抗部を含んで構成される請求項1に記載の記憶装置システム。
- 前記導風部は、少なくとも前記各流路の空気流入側を覆うようにして設けられる天板部を含んで構成される請求項1に記載の記憶装置システム。
- 前記所定の回路部品に対応する所定の領域に位置する各放熱フィンのピッチは、他の領域に位置する各放熱フィンのピッチよりも狭く設定されている請求項1に記載の記憶装置システム。
- 前記導風部は、前記各放熱フィンの配設方向に沿って、前記各放熱フィンの外側に設けられる請求項1に記載の記憶装置システム。
- 前記高通風抵抗部は、前記各放熱フィンのピッチよりも狭いピッチで他の放熱フィンを複数形成することにより構成される請求項2に記載の記憶装置システム。
- 前記高通風抵抗部の放熱フィンは、前記所定の回路部品の方向に向けて配設されている請求項6に記載の記憶装置システム。
- 前記各放熱フィンから前記各他の放熱フィンに向けて、ピッチが段階的に狭くなるように設定されている請求項6に記載の記憶装置システム。
- 前記高通風抵抗部の空気流出側に、他の所定の回路部品を配置する請求項6に記載の記憶装置システム。
- 前記高通風抵抗部は、空気の流入を遮断するように構成されている請求項2に記載の記憶装置システム。
- 前記放熱フィンの空気流出側に他の所定の回路部品を配置する請求項2に記載の記憶装置システム。
- 前記各放熱フィン間の流路から離間して対向する位置に、導風板を設ける請求項1に記載の記憶装置システム。
- 前記導風板として、前記ヒートシンクの取付面に対向して前記所定の上位インターフェース制御基板に隣接して設けられる他の基板を用いる請求項12に記載の記憶装置システム。
- 前記導風板は、前記ヒートシンクの取付面に対向して前記所定の上位インターフェース制御基板に隣接して設けられるダミー基板である請求項12に記載の記憶装置システム。
- 前記導風板には、前記ヒートシンクに対向する面の反対側の面から外部に向けて突出する突部を設けた請求項12に記載の記憶装置システム。
- 前記導風板は、前記ヒートシンクの全体を覆うようにして、前記ヒートシンクに取り付けられている請求項12に記載の記憶装置システム。
- 前記ヒートシンクは、前記所定の回路部品に加えて、前記所定の上位インターフェース制御基板と向かい合わせ状態で設けられる別の所定の上位インターフェース制御基板に設けられた所定の回路部品も冷却するものである請求項1に記載の記憶装置システム。
- 前記導風部は、その前面側が前記所定の部品に向けて傾斜するように形成されている請求項1に記載の記憶装置システム。
- 前記所定の上位インターフェース制御基板は、TCP/IPを用いてファイルレベルでのデータ授受を行うものであり、前記所定の回路部品は、前記データ授受を制御する演算処理回路である請求項1に記載の記憶装置システム。
- 記憶装置システム用論理基板に用いられる冷却構造であって、
主冷却部と、この主冷却部に隣接して設けられる導風部とを備えており、
前記主冷却部は、所定の回路部品に接触するベースと、このベースに第1のピッチで列設された複数の第1放熱フィンとを備えて構成され、
前記導風部は、ベースと、このベースに第2のピッチで列設された複数の第2放熱フィンとを備えて構成され、
前記第1のピッチよりも第2のピッチの方が狭くなるように設定されている記憶装置システム用論理基板の冷却構造。
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