CN101755248A - 模块化高密度计算机系统 - Google Patents

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Abstract

一种模块化高密度计算机系统具有基础架构，所述基础架构包括形成多个机柜的框架部件并且具有一个或多个冷却部件(148、120a-b、125a-b)。所述计算机系统还具有一个或多个计算部件(121、123)，其包括机架组件(300)和安装在所述机架组件中的多个服务器(128、130)。所述一个或多个计算部件(121、123)的每一个都被组装好并且与所述基础架构分开地运送到安装场所，并且然后在所述场所安装了基础架构之后被安装到所述多个机柜的一个机柜中。

Description

模块化高密度计算机系统
背景技术
随着企业应用在复杂性方面的持续增加，计算能力需要同等的增加以执行这些应用。因为面对一直增加的部署服务器的数目，数据中心不断地争取实现在占地面积、功率和数据分配以及系统管理方面的效率，出现了以更密集的方式在物理上配置这些服务器的趋势。例如，具有可以部署在机架(rack)结构中的非常低档(low-profile)配置的多个处理器的服务器当前可用。一个实例是可以从惠普公司获得的 1DL360G4服务器，其具有一个机架单元的高度并且使用两个处理器。因此，单个42U(单元)机架可以包含多达42个这样的服务器。可以使用来自惠普公司的1/2U
Figure G2008800251765D00012
BL p级刀片服务器甚至可以实现更密集的配置，其中多达96个这样的刀片服务器可以组装到42U机架。
随着处理功率的密度的增加，还带来了计算部件以热量形式耗散的功率的量和密度的同等增加。部署这些密集配置的服务器的数据中心所面对的一个挑战是如何为这些密集组装的机架提供充分冷却。如果没有充分冷却，服务器以及尤其是它们的部件倾向于性能降低、寿命缩短并且完全失效，这可能导致更高的成本以及对于数据中心的甚至灾难性的后果。
在过去，面向房间的冷却基础架构足以处理该冷却问题。这样的基础架构通常由被设计成将房间冷却到某一平均温度的一个或多个大的空调单元构成。这种类型的冷却基础架构是基于如下假设发展的：计算机设备是相对均匀(homogeneous)的并且功率密度是每机架大约1-2千瓦。然而，前面提到的高密度机架可以是每机架大约20千瓦并且更高。功率密度的这种增加，以及该设备可能相当异类(heterogeneous)的事实导致产生利用简单的面向房间的冷却系统已不再能够充分冷却的热点。
局部功率密度的这种增加已经导致了开发许多局部化的冷却部件，所述局部化的冷却部件可以被部署成更接近包含计算部件本身的机架。这些基础架构部件包括采用风扇和热交换器的冷却单元，这些风扇和热交换器可以局部地分布在各行机架中以满足在该行中的计算部件的特定冷却需求。冷却部件也已经被集成在各个机架组件中。这些较新的冷却部件允许数据中心建立这样的冷却基础架构，该冷却基础架构被局部地分布在整个计算部件中，并且针对由数据中心部署的特定计算部件进行定制(tailor)。由于数据中心的计算部件的往往异类的性质，其总体冷却基础架构可以包括面向房间的、面向行的和/或位于机架中心(rack-centric)的冷却部件的组合。
由计算机部件的密集化形成的另一趋势是数据中心已经开始寻找经过完全组装和测试的计算系统部件，来代替购买单独的服务器、将它们现场组装到机架中、装载操作系统软件、以及使该系统达到运行条件。他们甚至可能试图在收货之前在该系统上安装他们自己的应用软件并且进行完全测试。此外，现在的数据中心正在试图使得必需的冷却基础架构配有其购买的(一个或多个)计算部件。为高密度机架开发的行内和面向机架的冷却部件(例如那些采用使用水或制冷剂的热交换器的冷却部件)构成了被添加到要冷却的计算部件的复杂庞大的基础架构。
与已经很重的计算部件的机架相结合的该冷却基础架构产生了非常大的、非常笨重的集成系统，其对运送到数据中心并且然后安装它们带来了巨大挑战。数据中心的走廊(hallway)、门和通道(isle)完全没有被专门设计成促进以这种新的期望的集成等级来递送(delivery)以及安装它们。此外，在安装时高密度计算部件在提供功率和数据分配基础架构方面也呈现出重大挑战。这些密集配置所需的大量连接可以产生巨大数量的电缆布线。最后，因为当今递送的基础架构与计算部件完全集成，所以在递送之后仍需要相当大量的时间来启动(bring up)该系统。在可以使该系统达到运行水平之前，电源线、数据线、通风道和冷却剂管线所有都必须仍与基础架构对接。
附图说明
现在将参考附图对本发明的实施例进行详细的说明，其中：
图1是根据本发明的实施例的可能被安装在数据中心中的模块化高密度计算机系统的前视图图示；
图2是根据本发明实施例的图1的模块化高密度计算机系统的模块化冷却基础架构部件从上面看的剖视图图示；
图3是根据本发明实施例的图1的模块化高密度计算机系统的模块化机架组件的后透视图；
图4是合作构成根据本发明实施例的模块化高密度计算机系统的一部分的图3的基础架构框架(framework)部件和模块化机架组件的后透视图。
具体实施方式
下面的讨论涉及本发明的各种实施例。尽管这些实施例的一个或多个可能是优选的，但是所公开的实施例不应该被解释为或者以其它方式用来限制本公开(包括权利要求书)的范围，除非在本文另有明确指定。此外，本领域技术人员将会理解下面的描述具有广泛的应用，并且任何特定实施例的讨论仅意味着该实施例的示例性说明，并且不打算引起本公开(包括权利要求书)的范围限于该实施例的推断。
此外，在下面整个说明书和权利要求书中使用某些术语来指代特定特征、装置、程序、处理和由其产生的动作。本领域技术人员可以通过不同的名称来指代装置、程序、处理、结果或其特征。本文不打算区别名称不同但功能相同的部件、程序或结果。在下面的讨论和权利要求书中，以开放的方式使用术语“包括”和“包含”，并且因此术语“包括”和“包含”应该被解释成意味着“包括但不限于”。
本发明的实施例包括模块化计算部件和基础架构部件以实现优于现有技术的许多益处。该计算部件在运送之前可以按照用户提供的规范进行完全组装和测试。本发明的计算部件和必需基础架构部件可以被分开运送到用户以促进它们的安全且较低成本的运输，并且使得它们在递送后作为分开的部件被更容易地调运到位于用户场所的安装位置。在组装和测试本发明的计算部件的同时，本发明的冷却和容纳(housing)基础架构部件可以被运送到用户的场所并且在那里安装。冷却和容纳基础架构部件以及功率和数据分配基础架构部件的安装通常是高密度计算机系统的安装的最耗时的并且劳动最密集的方面。提供冷却、功率和数据分配基础架构部件的预安装，防止了计算部件的试运行的延迟。本发明的计算部件容易耦合到本发明的冷却、功率和数据分配基础架构部件以提供非常简单的安装并且以短得多的时间实现高密度计算机系统的完全操作。
图1示出了根据本发明实施例的可能安装在用户场所(例如数据中心)的模块化高密度计算机系统100。该模块化高密度计算机系统包括用于容纳、冷却该计算机系统的计算部件、以及分配功率和数据到该计算机系统的计算部件的基础架构部件。在实施例中，基础架构部件包括形成一行机柜(bay)110、112、114a、114b、116和118的结构框架。每个机柜都被配置成容纳计算部件和/或基础架构部件，并且包括在正常操作期间通常关闭的门132。
例如，机柜110可以被用来容纳功率分配部件(未示出)，其将功率分配到容纳在一个或多个其它机柜中的冷却和计算部件。机柜112可以被用来容纳一个或多个相对低功率密度的计算部件，可以使用由标准的面向房间的冷却基础架构(未示出)生成的冷空气通过门通孔(perforation)148来将这些相对低功率密度的计算部件充分冷却。机柜112a和112b可以通过强制空气冷却基础架构为两个中等功率密度的计算部件(未示出)提供行内冷却，该强制空气冷却基础架构接收来自例如地板下面的压力通风系统(plenum)的冷空气，冷空气从那里向上通过机柜112a和112b的底部，并且然后作为热空气分别通过顶板管道120a和120b排出。机柜118可以被用来容纳热交换冷却部件125a、125b以为分别容纳在机柜126和122中的高功率密度计算部件123、121提供行内冷却。本领域技术人员将会认识到，基础架构框架可以被完全集成或者可以作为在线140和142处分开的模块化基础架构框架部件而被递送。
在实施例中，诸如高密度部件121和123之类的计算部件被组装并且与诸如形成容纳它们的机柜120和121的框架之类的基础架构部件分开地被递送。这些计算部件可以包括具有插槽的机架组件，该插槽用于纳入(receive)构成计算部件的服务器。插槽为服务器提供结构支持以及到底板的耦合，所述底板提供到功率和数据I/O(输入和输出)的连接性。高密度计算部件可以由高度为例如一个或两个机架单元的服务器(例如计算部件123的服务器130)构成。这些服务器可以是例如可以从惠普公司获得的
Figure G2008800251765D00041
DL360G4服务器。高密度计算部件的另一个实例可以是构成图1的计算部件121的一组刀片服务器128。这些服务器例如可以是可从惠普公司获得的
Figure G2008800251765D00042
BL p级刀片服务器。将在下面给出对计算部件的机架组件的实施例的更详细描述。
本领域技术人员将会认识到，冷却基础架构部件125a和125b尽管被认为是高密度计算机系统100的冷却基础架构的部分，但是还可以被配置成可以被组装并与基础架构框架分开递送以促进运送、递送和安装的模块化组件，如同驻留于机柜110中的功率分配基础架构部件(未示出)可以的那样。还将认识到，在实施例中，高密度计算机系统100可以具有一种均匀类型的冷却基础架构部件，以及一种类型的计算部件，而不是如图1所示的不同冷却和计算部件的异类混合。
图2示出了从基础架构框架上面并且特别地从机柜116、118和120上面看的剖视图。驻留于机柜118中的冷却基础架构部件124a和124b通常包括风扇(未示出)，所述风扇通过将机柜118前面的冷空气212a和212b分别吸入(source)机柜120和116内，产生循环气流模式。随着冷空气被高密度计算部件126和122加热，这些风扇还分别将热空气210a和210b从机柜120和116的后部抽到机柜118的后部并且回到冷却部件124a和124b中。热空气然后由热交换器(未示出)冷却，所述热交换器被提供有冷却剂(例如本领域中公知的冷水或制冷剂)。可以通过穿过形成机柜118的基础架构框架的后壁耦合到其的循环供给管线214a和214b来给冷却部件124a和124b提供冷却剂。
如之前所提到的，冷却部件124a和124b可以被提供为模块化组件，该模块化组件可以被运(wheel)到机柜118中，并且然后耦合到功率和冷却剂供给管线，或者一旦基础架构框架已被定位在安装场所就可以从必需部件将它们组装在基础架构框架的机柜中。在每个机柜120、118和116前面的密封结构220防止热空气返回到机柜的前面并与冷空气混合。在操作期间门132通常是关闭的以防止冷空气从机柜120、118和116的前面泄漏。
图3示出了在将服务器部件安装到本发明的计算部件机架组件300之前该计算部件机架组件300的实施例。机架组件300可以包括在该机架组件的后部的AC功率分配带312，该AC功率分配带312提供导电接触，当将服务器部件插入机架的一个插槽中时，所述导电接触物理耦合到服务器部件的电源接触(contact)。功率分配带312包括可以物理耦合到配对(mating)连接器的连接器314，该配对连接器形成AC功率分配基础架构的部分，其驻留于形成它被安装且容纳在其中的机柜的基础架构框架的后壁上或其中。
机架组件300的后部还可以包括提供到服务器部件上的I/O接触的接触的数据I/O带316。当服务器部件被槽插到机架组件中时，这些接触还彼此物理耦合。数据I/O带316还可以包括可以物理耦合到配对连接器的连接器310，该配对连接器形成数据I/O分配基础架构的部分其驻留于形成它被安装且容纳在其中的机柜的基础架构框架的后壁上或其中。该机架组件可以包括轮子136，轮子136促进了容易地将装载有服务器部件的机架组件300定位且安装在基础架构框架的机柜中。
图4是从本发明的基础架构框架400的实施例的后部看的透视图，示出了机架组件300的实施例如何可以与AC功率基础架构416和数据I/O分配基础架构412配合并且被容纳在基础架构框架400的机柜450内。在实施例中，已装载有服务器部件的机架组件300可以被运到基础架构框架400的机柜450中。机柜组件300的配对连接器314和310可以沿着场所线(site line)420和422分别与基础架构框架的连接器414和410配合。这促进了分别通过基础架构框架400的AC功率分配基础架构部件416和数据I/O分配基础架构部件412将AC功率和数据I/O简单地且整齐地提供给组装到机架组件300的服务器部件。
本领域的技术人员应该认识到，通过将高密度计算机系统的计算部件与必需的冷却、功率分配、数据I/O分配以及容纳基础架构部件分离，本发明的实施例相比这样的计算机系统的当前配置可以实现重要优点。计算部件可以被组装并对适当的操作进行测试，同时基础架构部件可以在计算部件之前被分开运送。因此，可以递送基础架构冷却部件、数据和功率分配部件以及框架部件，并且它们的耗时安装更容易地在纳入经过测试的计算部件之前完成。此外，与基础架构部件分开运送计算部件不是很费力并且在部件的递送和处理方面比较便宜。最后，这使得计算中心更容易将附加的基础架构和基础架构部件升级或添加到当前安装。

Claims (10)

1.一种模块化高密度计算机系统(100)，包括：
基础架构(400)，所述基础架构包括：
形成多个机柜(110、112、114a-b、116、118、120)的框架部件；
一个或多个冷却部件(148、120a-b、125a-b)；
一个或多个计算部件(121、123)，所述计算部件包括：
机架组件(300)；以及
安装在所述机架组件(300)中的多个服务器(128、130)；以及
其中所述一个或多个计算部件的每一个都被组装并与所述基础架构(400)分开地被运送到安装场所，并且然后在所述安装场所安装了所述基础架构(400)之后被安装到所述多个机柜(110、112、114a-b、116、118、120)中的一个机柜中。
2.根据权利要求1所述的模块化高密度计算机系统(100)，其中所述基础架构(400)还包括功率分配部件(416)和耦合到其的连接器(414)；以及
所述机架组件(300)还包括耦合到所述多个服务器(128、130)的功率分配带(312)；以及耦合到所述功率分配带(312)的连接器(314)，用于在被安装到所述多个机柜(110、112、114a-b、116、118、120)中的一个中时与所述功率分配部件(416)的连接器(414)耦合。
3.根据权利要求1所述的模块化高密度计算机系统(100)，其中所述基础架构(400)还包括数据I/O分配部件(412)和耦合到其的连接器(410)；以及
所述机架组件(300)还包括耦合到所述多个服务器(128、130)的数据I/O分配带(316)；以及耦合到所述数据I/O分配带(316)的连接器(310)，用于在被安装到所述多个机柜(110、112、114a-b、116、118、120)中的一个中时与所述数据I/O分配部件(412)的连接器(410)耦合。
4.根据权利要求1所述的模块化高密度计算机系统(100)，其中至少其中一个所述冷却部件(148、120a-b、125a-b)是容纳在所述多个机柜(110、112、114a-b、116、118、120)中的一个内的热交换冷却系统(120a-b)。
5.一种制造高密度计算机系统(100)的方法，包括：
组装包括下述各项的基础架构(400)：
形成多个机柜(110、112、114a-b、116、118、120)的框架部件；
一个或多个冷却部件(148、120a-b、125a-b)；
组装一个或多个计算部件(121、123)，所述组装还包括将多个服务器(128、130)安装在机架组件(300)中；
与所述一个或多个计算部件分开地并且在其之前将所述基础架构(400)运送到安装场所；
在所述安装场所处安装所述基础架构(400)；
将所述一个或多个计算部件(121、123)运送到所述安装场所；以及
在所述安装场所处安装了所述基础架构(400)之后，将所述一个或多个计算部件(121、123)的每一个安装到所述多个机柜(110、112、114a-b、116、118、120)中的一个机柜中。
6.根据权利要求5所述的制造高密度计算机系统(100)的方法，其中所述安装基础架构(400)还包括将热交换冷却系统(120a-b)安装在所述多个机柜(110、112、114a-b、116、118、120)的一个或多个中。
7.根据权利要求5所述的制造高密度计算机系统(100)的方法，其中所组装的基础架构(400)还包括功率分配部件(416)和耦合到其的连接器(414)；以及
所组装的计算部件(121、123)的机架组件(300)还包括耦合到所述多个服务器的功率分配带(312)；以及耦合到所述功率分配带(312)的连接器(314)，用于在被安装到所述多个机柜(110、112、114a-b、116、118、120)中的一个机柜中时与所述功率分配部件(416)的连接器(414)耦合。
8.根据权利要求7所述的制造高密度计算机系统(100)的方法，其中所组装的基础架构(400)还包括数据I/O分配部件(412)和耦合到其的连接器(410)；以及
所组装的计算部件(121、123)的机架组件(300)还包括耦合到所述多个服务器(128、130)的数据I/O分配带(316)；以及耦合到所述数据I/O分配带(316)的连接器(310)，用于在被安装到所述多个机柜(110、112、114a-b、116、118、120)中的一个机柜中时与所述数据I/O分配部件(412)的连接器(410)耦合。
9.根据权利要求7所述的制造高密度计算机系统(100)的方法，其中所述组装一个或多个计算部件(121、123)还包括在所述运送和所述安装计算部件(121、123)之前测试所述一个或多个计算部件(121、123)是完全能使用的。
10.根据权利要求8所述的制造高密度计算机系统(100)的方法，其中所述将所述一个或多个计算部件(121、123)的每一个安装到所述多个机柜(110、112、114a-b、116、118、120)中的一个机柜中还包括将所述功率分配带(312)的连接器(314)耦合到所述功率分配部件(416)的连接器(414)以及将所述数据I/O分配带(316)的连接器(310)耦合到所述数据I/O部件(412)的连接器(410)。
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