CN101344807A

CN101344807A - 风扇控制架构

Info

Publication number: CN101344807A
Application number: CNA2007100438162A
Authority: CN
Inventors: 平井智则; 李宠
Original assignee: Mitac International Corp
Current assignee: Huanda Computer Shanghai Co Ltd; Mitac International Corp
Priority date: 2007-07-13
Filing date: 2007-07-13
Publication date: 2009-01-14

Abstract

一种风扇控制架构用以控制位于多节点计算系统、系统管理网络，及风扇控制模块的系统风扇。管理模块上的每一个节点用以收集系统信息。在主风扇的控制架构下，系统管理节点依据其它节点的管理模块，透过系统管理网络所传回的温度数据，透过风扇控制模块而控制系统风扇。风扇控制架构包含备份(redundant)路径，连接在所有节点和风扇控制模块之间，直接送出一高温信号给风扇控制模块。依据高温信号，当该高温信号到达高温门槛值时，风扇控制模块将设定系统风扇运转于预定的高转速。

Description

风扇控制架构

【技术领域】

本发明有关一种系统管理架构，特别是一种用在包含多个计算节点的计算系统的备份风扇控制架构。

【背景技术】

一般来说，传统的计算系统像是个人计算机，包含多个冷却风扇，与废热产生组件像是CPU，设置于相同的模块中。例如，位于上述系统中的主机板通常具有多个风扇，专用于多个CPU或绘图卡；而这些风扇基本上由主机板的板级(board-level)管理所控制。

然而，在多模块系统中，系统的冷却风扇有时会设置在与废热产生组件不同模块的另一模块中。也就是说，此处的风扇是为了冷却整个系统的需求，而取代了原本只冷却特定的主机板、CPU或绘图卡等。这样的系统，在每个主要的模块(像是，主机板或计算节点)下，有些使用基板管理控制器(BMC)，且基板管理控制器通常使用一个标准接口(如，以太网络等)，用以沟通系统管理层的不同级别。要达到不同级别的管理层，以及由顶端层级来控制一个设备，需要透过许多软件/韧体堆栈区，因此有时会无法满足可靠度的要求。于某一系统中具有极度的高温点，特别是针对包含多个CPU的高计算表现(HPC)系统，风扇控制即成为关键的区域。

请参照图1，该图所示为现有计算系统，拥有多个模块型态的硬盘架构。该系统中包含：系统管理节点110、系统管理网络开关120、多个记算节点130、风扇控制模块140及系统风扇150。有些系统可能具有特定的输入/输出模块，和其它功能模块(图中为示)。

系统使用BMC型态，区域化管理微控制器去处理区域化管理任务。每一个主要的模块，包含系统管理节点110、记算节点130及风扇控制模块140，分别拥有专用的BMC112、132与142。系统管理节点110为此型态管理架构的顶端层级。每一个BMC透过系统管理网络开关120互相连接，且系统管理节点110透过系统管理网络开关120，收集全计算系统的系统信息。每一个记算节点130具有一个或多个CPU设置于其上。通常CPU是系统中温度最高的点(热点)。独立的风扇控制模块140是由系统管理节点110所管理，用以控制系统风扇150为整个记算系统运转。

于此系统中，风扇的速度通常是依据系统热点的温度来控制。记算节点130中，每一个区域的BMC132将监控区域内热点(CPU134)的温度感应器。系统管理节点110需要通过系统管理网络开关120以取得温度数据。然后，依据最热点的温度，系统管理节点110将决定系统风扇150的运转速度。速度的信息首先由系统管理节点110所收集，再透过系统管理网络开关120传送至风扇控制模块140。

在正常的运作期间，此架构将顺利运转。然而，要达到风扇的管理，温度信息与风扇速度信息需通过许多层级与软件堆栈区(software stacks)。图1中，温度信息需由区域的多个BMC132收集而来，然后传送经由系统管理网络、系统管理网络开关120，及系统管理节点110。风扇速度信息一开始先通过系统管理节点110所收集，然后传送经由系统管理网络、系统管理网络开关120，然后到达风扇控制模块140。且信息传送经过软件/韧体不同的区域、BMC韧体，及主操作系统(host OS)，位于系统管理节点110与系统管理应用程序上。在上述的例子中，当管理架构中的任何一部分发生错误，都将导致风扇控制循环的崩毁。系统管理节点110可能因没有察觉位在记算节点130的高温点，使得风扇速度无法设定在高速或最高速以实时降低温度。结果将导致系统不稳定、关机或损坏。

【发明内容】

有鉴于此，本发明提出一种风扇控制架构用以克服现有技术的多种问题以及限制。本发明提出备份风扇控制架构，通过绕过不同的软件层来改善系统的可靠度。

于本发明一较佳实施例中，风扇控制架构控制具有多个节点的计算系统的系统风扇。风扇控制架构包含：管理模块分别设置于每一个节点，用以监控每一个节点中热点的操作温度；系统管理网络连接管理模块，传送节点中热点操作温度的数据；风扇控制模块包含另一个管理模块，依据操作温度用以控制系统风扇；备份路径直接由节点传送高温信号到风扇控制模块。

于本发明一较佳实施例中，备份风扇控制架构，操作于具有多个节点的计算系统上，具有一个主风扇控制架构用以控制系统风扇。其中，主风扇控制架构包含：管理模块分别设置于每一个节点，用以监控每一个节点中热点的操作温度；系统管理网络连接管理模块，传送节点中热点操作温度的数据；风扇控制模块包含另一个管理模块，依据操作温度用以控制系统风扇；备份架构包含备份路径，连接于节点与风扇控制模块之间，因此，直接由节点传送高温信号到风扇控制模块。

与现有技术相比较，本发明通过备份路径控制系统风扇，可减少引起系统错误或产生问题的机会。

为对本发明的目的、构造特征及其功能有进一步的了解，兹配合附图详细说明如下：

【附图说明】

图1为现有技术中风扇控制架构的示意图。

图2为本发明第一实施例的风扇控制架构的示意图。

图3为本发明获得高温信号的示意图(一)。

图4为本发明获得高温信号的示意图(二)。

图5为本发明获得高温信号的示意图(三)。

图6为本发明风扇控制模块的示意图。

【具体实施方式】

以下举出具体实施例以详细说明本发明的内容，并以图示作为辅助说明。说明中提及的符号参照图式符号。

参照图2，根据本发明一实施例，改良式的风扇控制架构，应用于具有多个节点的计算系统。由图中所示，计算系统主要包含：多个节点(系统管理节点210，及多个计算节点230)、系统管理网络220、风扇控制模块240及一个或多个系统风扇250。为方便说明，计算系统中的其它组件省略。

每一个节点210、230通常位于主机板上。每一个节点210、230包含一个或多个热点214、234。其中，热点214、234像是多个CPU或绘图芯片，会产生大量的废热。专用的管理模块212、232及242分别设置于各个节点210、230及风扇控制模块240，用以监控各个节点210、230或风扇控制模块240中一个或多个热点的操作温度。管理模块212、232及242收集系统的信息，像是组件状态及运作情况，可以通过基板管理控制器(BMC)或其它管理控制器/遥控逻辑/系统控制来实现。

系统管理网络220连接管理模块212、232及242。目前系统管理网络220遵守内部和外部通信的标准协议，例如智能型平台管理接口(IntelligentPlatform Management Interface，IPMI)规范。由计算节点230与风扇控制模块240的管理模块232与242收集系统信息，可透过系统管理网络220，将系统信息传送回系统管理节点(所以又称为主节点)210的管理模块212。

风扇控制模块240根据操作温度，控制系统风扇250。也就是说，如果热点214、234的操作温度升高或降低时，风扇控制模块240便会设定和改变系统风扇250的运转速度。系统风扇250并非可以由任意的热点或节点所控制。而系统风扇250主要是由系统管理节点210及风扇控制模块240，透过系统管理网络220所控制。

一个或多个备份路径260，可以由连接板、弹性化电路板或电缆等来实现，连接在所有的节点210、230及风扇控制模块240之间。备份路径260允许直接由节点210、230传送热点214/234的高温信号到风扇控制模块240。高温信号基本上是一个连接线信号(hardwired signal)，用以指示一个或多个的热点214、234到达高温的门坎值。而高温的门坎值需设定低于热点214、234正常操作的最大温度。因为，当热点温度到达最大温度时，对系统而言，风扇速度的控制将不是那么的关键。于此时，热点的过热功能，像是CPU的过热跳脱(thermaltrip)功能，将被启动。

在正常操作和主风扇控制架构下，计算节点230中热点234的操作温度数据，经由管理模块232收集后，回传至系统管理节点210上的管理模块212。系统管理节点210中热点214的操作温度数据，经由自身的管理模块212所收集。根据热点214、234所收集的操作温度数据，系统管理节点210透过系统管理网络220传送指令给风扇控制模块240，以处理风扇控制任务。风扇控制模块240可使用管理模块242直接/间接控制系统风扇250的转速。

上述的正常风扇控制循环与主风扇控制架构，需通过特定的软件/韧体堆栈区与一些通信路径层。如果循环中任一个特定的点发生故障，热点214、234的操作温度将大幅升高，而导致严重的系统损坏。因此，当任何热点214、234的操作温度到达高温门坎值时，连接线的高温信号将由节点210、230，透过备份路径260传送至风扇控制模块240。当风扇控制模块240接收到任何高温信号时，将设定系统风扇250运转于预先设定的转速，例如系统风扇250采用全转速运转。如此，备份风扇的控制架构基本上提供了一个备份风扇控制循环，可以绕过软件/韧体堆栈区与通信路径层，方便在系统发生紧急情况时，直接控制系统风扇。

至于如何获得高温信号，参照图3、4及5。

图3中，在任何的节点310，不论是系统管理节点或计算节点(图中未示)，温度传感器318感测热点314的操作温度，且固定回传信号到硬件监视控制器(hardware monitor controller，HMC)316。一般来说，硬件监视控制器316接收系统操作数据的多种型态，例如：CPU的温度、风扇速度等，且透过系统管理总线(System Management Bus，SMBus，可与IPMI规范兼容)320(或其它IPMI兼容的链接)将数据传送给管理模块312，达到遥控/系统管理。于本实施例中，硬件监视控制器316包含一个或多个通用输入/输出(general purposeinput/output，GPIO)接脚。如果操作温度到达高温门坎值时，硬件监视控制器316的通用输入/输出接脚317可用以指示。硬件监视控制器316用以判断操作温度是否到达高温门坎值，然后由通用输入/输出接脚317来指示。通用输入/输出接脚317的简单逻辑高/低电压标准，就足够指示高温信号的状态。

如果硬件监视控制器316没有足够的通用输入/输出接脚317来指示高温信号，通用输入/输出装置(图中未示)可被连接于系统管理总线320(或其它IPMI兼容的链接)来使用，且通用输入/输出装置的其中一个通用输入/输出接脚(图中未示)，将指示硬件监视控制器316的通用输入/输出接脚317的状态。其中，通用输入/输出装置可以是GPIO扩充器或具有多个GPIO接脚且允许在同一个通用输入/输出接脚317可多重输入/输出的I/O控制器。如果有超过一个的热点设置于同一个节点上，理论上当操作温度到达高温门坎值时，每一个热点应可提供相对应的高温信号。也就是说，每一个热点有专用的温度传感器，且有一个专用的GPIO接脚用以指示是否到达高温门坎值。因此，通用输入/输出装置的使用将愈显重要。

对于硬件监视控制器不具备GPIO接脚，或无法判断操作温度到达高温门坎值，管理模块可提供设定，如中断型态指令的功能。

如图4中所示，节点410中具有温度传感器418感测热点414的操作温度，且固定回传信号到硬件监视控制器416。一般来说，硬件监视控制器416将透过系统管理总线420，将热点414操作温度的数据与伴随其它系统操作的数据，传送给管理模块412，达到遥控/系统管理。于本实施例中，管理模块412包含一个或多个通用输入/输出接脚。如果操作温度到达高温门坎值时，管理模块412的通用输入/输出接脚417可用以指示。管理模块412用以判断热点414的操作温度是否到达高温门坎值，然后由通用输入/输出接脚417来指示。同样的，利用通用输入/输出接脚417的逻辑高/低电压标准，就足够指示高温信号的状态。

如果管理模块没有足够的GPIO接脚，或有更多的热点需要被监控，如上所述的通用输入/输出装置(图中未示)可被使用，如图5中的路径A所示。基本上，上述的实施例使用单一循环经由硬件监视控制器，或经由硬件监视控制器和管理模块。输入/输出装置透过可与IPMI兼容的链接，像是系统管理总线，用以连接位在硬件监视控制器或管理模块上的GPIO接脚。

图5揭露提供高温信号的另一实现方法：路径B。因为，管理架构和监控信息最常被主机板或系统所固定或限制，因此可创造逻辑装置，通过需求和改善客制化能力来收集更多的系统信息，达到遥控/系统管理。如图5中所示，节点510具有监控逻辑511，与系统管理总线520连接，而监控逻辑511与系统管理总线520之间更连接一个具有GPIO接脚517的通用输入/输出装置513。多个状态信号Ss和事件信号Se传送到监控逻辑511，而热点514的操作温度信息同样传送到监控逻辑511。于此，可使用一个额外的温度传感器518’或使用原本的温度传感器518，用以感测热点514的操作温度。

监控逻辑511基本上包含状态监控器和事件监控器(图中未示)，可由正反器(flip-flops)、逻辑闸或类似的电路来实现。系统信息由监控逻辑511所收集，将透过通用输入/输出装置513和系统管理总线520，被传送至管理模块512尚有限的GPIO接脚。到达高温门坎值的状态可被处理为系统事件，且通用输入/输出接脚517’将被闩锁在特定的状态。

请参照图6，风扇控制模块的内部控制架构。风扇控制模块640包含：风扇控制逻辑641、管理模块642及通用输入/输出装置643。类似于上述的监控逻辑，风扇控制逻辑641基本上包含状态监控器及/或事件监控器(图中未示)可由正反器(flip-flops)、逻辑闸或类似的电路来实现。管理模块642及通用输入/输出装置643的定义，与上述提及相同。由节点的热点(图中未示)而来的高温信号，首先传送至风扇控制逻辑641。风扇控制逻辑641设计为起初的判断，用以判断任何热点的高温信号到达高温门坎值。然后，将单一的信号透过通用输入/输出装置643传送至管理模块642。管理模块642将传送脉冲宽度调变(pulse width modulation，PWM)型态的信号，去设定系统风扇650以预定的高转速运转，而对热点降温。此外，硬件监视控制器(图中未示)可连接于管理模块642与系统风扇650之间。硬件监视控制器可根据管理模块642的指令，设定系统风扇650的运转速度。

如果高温信号设计由管理模块642所掌控，那么风扇控制逻辑641可省略。所有的高温信号将被传送至通用输入/输出装置643，而通用输入/输出装置643可允许在管理模块642有限的GPIO接脚下，多重输入。也就是说，高温信号将透过通用输入/输出装置，传送到风扇控制模块的管理模块。

如果高温信号设计由风扇控制逻辑641所掌控，通用输入/输出装置643可能可以省略。因为，风扇控制逻辑641可以先判断任何的高温信号指示热点已到达高温门坎值，然后将单一的指示信号传送至管理模块642。如果管理模块642可保留GPIO接脚，将不需要通用输入/输出装置643。也就是说，高温信号将透过风扇控制逻辑，传送到风扇控制模块的管理模块。

不论如何，风扇控制模块将观看/监控高温信号，且以高温信号的状态为基础，设定预定的高转速。

本发明所揭露的风扇控制架构，风扇控制循环可绕过一些软件/韧体堆栈区及通信路径层，像是系统管理网络、系统管理网络开关、管理节点主操作系统(OS)及应用。同时也减少了风扇速度信息的路径。且本发明所提出的备份路径也较传统控制路径来的可靠。

本发明的改良处，概括整理如下所述：

■在高温状态下，即使正常的风扇控制路径(循环)出现问题，备份路径可控制系统风扇。可减少引起系统错误或产生问题的机会。

■以全系统信息为基础，正常的控制路径可控制风扇。且该控制风扇的方式更有效率。但是如果系统只有备份路径，也很难有效率的控制。

■增加了备份路径，可绕过一些层。而所需增加的装置可采用现成型态的装置。因此，本架构不需任何特殊的组件即可达成。

■具有两条不同的路径用以控制系统风扇，但如此的架构下并不须避免竞争的状况发生，因为在两个不同的初始器(initiators)之间，速度会被设定为一样；也不需仲裁(arbitration)或其它类似的机制。

Claims

1.一种风扇控制架构，用以控制位于多个节点的一计算系统的至少一系统风扇，其特征在于该风扇控制架构包括：

一管理模块，分别设置于每一节点，监控每一节点的至少一热点的一操作温度；

一系统管理网络，连接该管理模块，传送这些节点上这些热点的这些操作温度；

一风扇控制模块，具有另一该管理模块，用以根据这些操作温度，控制该系统风扇；以及

至少一备份路径，直接由该节点传送至少一高温信号至该风扇控制模块。

2.如权利要求1所述的风扇控制架构，其特征在于：该风扇控制模块依据该高温信号，设定该系统风扇运转于预定的高转速。

3.如权利要求1所述的风扇控制架构，其特征在于：该高温信号为一连接线信号，用以指示至少一该热点到达一高温门坎值。

4.如权利要求3所述的风扇控制架构，其特征在于：该高温门坎值设定低于该热点正常操作的最大温度。

5.如权利要求1所述的风扇控制架构，其特征在于：这些节点其中之一为一系统管理节点，透过该系统管理网络主控该风扇控制模块。

6.如权利要求1所述的风扇控制架构，其特征在于：该高温信号由设置于该节点的该管理模块或一硬件监视控制器的一通用输入/输出接脚所提供。

7.如权利要求6所述的风扇控制架构，其特征在于：该高温信号由一通用输入/输出装置的另一该通用输入/输出接脚所提供，而该通用输入/输出装置透过一与智能型平台管理接口兼容的链接与该硬件监视控制器或该管理模块的该通用输入/输出接脚相连接。

8.如权利要求1所述的风扇控制架构，其特征在于：该节点上该热点的该操作温度传送至一监控逻辑，且该高温信号由该监控逻辑的通用输入/输出接脚所提供。

9.如权利要求1所述的风扇控制架构，其特征在于：该风扇控制模块更包含一通用输入/输出装置，该高温信号透过该通用输入/输出装置，传送至该风扇控制模块的该管理模块。

10.如权利要求1所述的风扇控制架构，其特征在于：该风扇控制模块更包含一风扇控制逻辑，该高温信号透过该风扇控制逻辑，传送至该风扇控制模块的该管理模块。

11.一种备份风扇控制架构，操作于具有多个节点的一计算系统上，具有一个主风扇控制架构用以控制至少一系统风扇，其特征在于该主风扇控制架构包含：

一系统管理网络，连接该管理模块，传送这些节点上这些热点的这些操作温度；以及

一风扇控制模块，具有另一该管理模块，用以根据这些操作温度，控制该系统风扇；

其中，该备份风扇控制架构包含至少一备份路径，连接于该节点与该风扇控制模块之间，用以直接由该节点传送至少一高温信号至该风扇控制模块。

12.如权利要求11所述的备份风扇控制架构，其特征在于：该风扇控制模块依据该高温信号，设定该系统风扇运转于预定的高转速。

13.如权利要求11所述的备份风扇控制架构，其特征在于：该高温信号为一连接线信号，用以指示至少一该热点到达一高温门坎值。

14.如权利要求13所述的备份风扇控制架构，其特征在于：该高温门坎值设定低于该热点正常操作的最大温度。

15.如权利要求11所述的备份风扇控制架构，其特征在于：该备份路径由连接板、弹性化电路板或电缆来实现。

16.如权利要求11所述的备份风扇控制架构，其特征在于：该高温信号由设置于该节点的该管理模块或一硬件监视控制器的一通用输入/输出接脚所提供。

17.如权利要求16所述的备份风扇控制架构，其特征在于：该高温信号由一通用输入/输出装置的另一该通用输入/输出接脚所提供，而该通用输入/输出装置透过一与智能型平台管理接口兼容的链接与该硬件监视控制器或该管理模块的该通用输入/输出接脚相连接。

18.如权利要求11所述的备份风扇控制架构，其特征在于：该节点上该热点的该操作温度传送至一监控逻辑，且该高温信号由该监控逻辑的通用输入/输出接脚所提供。

19.如权利要求11所述的备份风扇控制架构，其特征在于：该风扇控制模块更包含一通用输入/输出装置，该高温信号透过该通用输入/输出装置，传送至该风扇控制模块的该管理模块。

20.如权利要求11所述的备份风扇控制架构，其特征在于：该风扇控制模块更包含一风扇控制逻辑，该高温信号透过该风扇控制逻辑，传送至该风扇控制模块的该管理模块。