CN102473108B - 外壳气流控制器 - Google Patents

Abstract

在本文中描述了一种用于控制计算机系统外壳中的气流的系统和方法。计算机系统包括外壳（124）和气流控制器（108）。该外壳（124）被配置为包含多个计算节点（102-106）。该气流控制器（108）被配置为控制提供给所述多个计算节点（102-106）中的每一个的空气的流动。该气流控制器（108）被配置为从所述多个计算节点（102-106）中的每一个接收对气流的非请求。该气流控制器（108）还被配置为基于从包括给定节点（102）的计算节点的子集（102，104）接收到的非请求气流请求来控制提供给定计算节点（102）的气流。所述计算节点的子集（102，104）被气流控制器（108）分配给相同的气流区。

Description

外壳气流控制器

技术领域

本发明涉及计算机冷却系统，具体涉及对外壳气流的控制。

背景技术

在计算机系统中使用的集成电路及其它电气设备在操作期间产生热量。这样的设备被额定为用于在指定温度范围内的操作。在指定温度范围之外的操作可能导致性能降低、损坏或故障。计算机利用冷却系统来将内部温度（即，内部电路的温度）保持在额定工作温度范围内。许多计算机冷却系统使用风扇来使空气移动到计算机外壳中和/或从其中出来，并且提供跨越计算机部件的气流。部件温度可以遍及计算机而变化，并且因此，用来保持适当部件工作温度的风扇引发的气流也可以跨越该计算机而变化。

发明内容

本发明公开一种用于控制外壳气流的系统，其包括：外壳，其被配置为包含多个计算节点；

气流控制器，其被配置为控制提供给所述多个计算节点中的每一个的空气的流动；其中，所述气流控制器被配置为从所述多个计算节点中的每一个接收对气流的自发的请求；以及其中，所述气流控制器被配置为基于从包括给定计算节点的所述多个计算节点的子集接收到的自发的气流请求来控制提供给所述给定计算节点的气流，所述多个计算节点的子集被所述气流控制器分配给相同的气流区。

本发明还公开了一种用于控制外壳气流的方法，其包括：从安装在外壳中的多个计算节点中的每一个接收自发的气流请求；依照提供所述气流请求的计算节点定位于其中的外壳内气流区来对每个气流请求进行分类；基于在预定时间间隔期间从定位于包括给定计算节点的气流区中的计算节点接收到的所有的气流请求来控制所述外壳中的风扇向所述给定计算节点提供气流。

附图说明

为了对本发明的示例性实施例的详细说明，现在将对附图进行参考，在附图中：

图1示出了依照各种实施例的包括集中式气流控制的计算机系统的方框图；

图2示出了依照各种实施例的用于计算机系统气流控制的方法的流程图；

图3示出了依照各种实施例的用于经由共享气流请求通信链路来接收气流请求的方法的流程图；以及

图4示出了依照各种实施例的用于经由共享气流请求通信链路来传输气流请求的方法的流程图。

注释和命名

遍及以下说明和权利要求书使用某些术语来指代特定的系统部件。如本领域的技术人员将认识到的，计算机公司可以用不同的名称来指代一个部件。此文档不意图对在名称而非功能方面不同的部件之间进行区分。在以下论述中以及在权利要求书中，以可扩充方式来使用术语“包括”和“包含”，并且因此应将其解释为意味着“包括但不限于…”。并且，术语“耦合”或“耦连”意图意味着直接、间接、光学或无线的电气连接。因此，如果第一设备耦合到第二设备，则该连接可以是通过直接电气连接、通过经由其它设备和连接的间接电气连接、通过光学电气连接或通过无线电气连接。此外，术语“软件”包括无论用来存储该软件的介质如何都能够在处理器上运行的任何可执行代码。因此，存储在存储器（例如非易失性存储器）中且有时称为“嵌入式固件”的代码被包括在软件的定义内。

具体实施方式

以下论述针对本发明的各种实施例。虽然这些实施例中的一个或多个可以是优选的，但不应将公开的实施例解释为或以其它方式被用作限制包括权利要求书在内的本公开内容的范围。另外，本领域的技术人员将理解的是以下说明具有广泛的应用，并且任何实施例的论述仅仅意味着是该实施例的示例性的，并且并不意图暗示把包括权利要求书在内的本公开内容的范围局限于该实施例。

部件的过热是计算机系统故障的一个原因。过热可能引起间歇性的临时或永久性故障。为了减少温度相关故障，计算机系统利用风扇和/或其它气流控制机制来通过该计算机系统吸取冷空气，从而用较冷空气替换被计算机部件加热了的空气并提供用于热量从部件到空气的传输的更好的温度梯度。本公开内容的实施例通过用于外壳（例如，计算机外壳）的集中式气流控制系统来提供计算机系统部件的高效且经济的冷却。实施例被配置成基于由计算节点提供的自发的（unsolicited）气流请求向被容纳在该外壳内的计算节点提供定制气流。

图1示出了依照各种实施例的包括集中式气流控制的计算机系统100的方框图。计算机系统100包括外壳124。该外壳124被配置为容纳多个计算节点102、104、106、多个风扇110、112、114以及集中式气流/风扇控制器108。该外壳124还可以包括或容纳其它部件，诸如电源、计算机系统外围设备（例如，储存器、联网部件等）等等。

该外壳124可以是被配置为容纳一个或多个计算节点102、104、106（例如，刀片计算机、计算机主板等）以及其它计算机相关设备的机架。在一些实施例中，该外壳124允许依照该系统100和/或该系统100的用户的需要来安装和/或从该外壳移除计算节点102-106。该外壳124的一些实施例可以是可机架安装的（例如，被配置为是19英寸机架的安装），以及一些实施例可以是独立的（例如，台式或塔式计算机情况）。

风扇110、112、114被设置为向计算节点102-106的部件和被容纳在该外壳124内的其它计算机100部件提供冷却气流。在至少一些实施例中，风扇110-114是该外壳124的部件（即，被构建到该外壳中），而在一些实施例中，可以作为组件将风扇110-114安装在该外壳124中和/或从该外壳124移除。可以将风扇110-114设置在该外壳124内并控制其在该外壳内提供一个或多个气流区。气流区指的是该外壳内的独特空间，在其中，由被风扇控制器108选择并控制向该空间提供气流的多个风扇中的一个来提供空气的流动。在一些实施例中，可以通过气流障碍和/或风扇的放置来定义气流区。在一个气流区内提供的气流可以不同于在不同气流区中提供的气流（例如，空气速率可以不同）。多个计算节点102-106可以存在于一个气流区内。例如，可以将计算节点102和104的至少一部分定位于第一气流区中。此外，一个计算节点可以存在于多个气流区中。例如，可以将计算节点102的一部分定位于第一气流区中，并且可以将该计算节点102的不同部分定位于第二气流区中。因此，实施例可以基于计算节点102-106的子部分的冷却需要来提供气流。

风扇控制器108被耦合到风扇110-114和计算节点102-106。风扇控制器108被配置为通过单独地控制风扇110-114中的每一个的速度来控制经由风扇110-114提供给计算节点102-106的气流。风扇控制器108的实施例包括风扇控制电路112、处理器120、用于存储风扇控制软件118的存储器144和多路复用器116。在计算机系统100的至少一些实施例中，风扇控制器108是外壳124的部件。

每个计算节点102-106被配置为测量该计算节点的一个或多个位置处的工作温度，并且请求向该计算节点提供特定量的气流。在一些计算节点102-106中，气流请求可以基于存储在该计算节点102-106中的气流对比温度信息。在一些实施例中，计算节点102-106可以请求针对该计算节点的特定部分的气流，并且因此可以请求经由该计算节点的该部分定位于其中的气流区提供的气流。例如，如果该计算节点102在第一节点位置处测量到在标称值以上20度的内部温度，并且还在第二节点位置处测量到标称工作温度，则该计算节点102可以请求被计算为降低第一位置处的温度的第一气流区中的气流的增加，并请求为第二位置提供服务的气流区中的气流无改变。在至少一些实施例中，计算节点102-106可以检测该外壳124并且基于该检测确定对该外壳124的气流控制能力。因此，基于对该外壳124的检测，计算节点102-106向风扇控制器108提供自发的气流请求。

计算节点102-106经由通信链路128、130、132向风扇控制器108提供气流请求。可以通过不同的通信链路将风扇控制器108的实施例耦合到每个计算节点102-106。在一些实施例中，通信链路128-132是串行通信链路且更具体地，每个通信链路128-132可以是IC间（“Inter-IC, I²C”）总线。

还可以经由为每个计算节点102-106提供的一对许可和请求信号将每个计算节点102-106耦合到风扇控制器108。计算节点102提供通信链路请求信号并接收通信链路许可信号。在图1中单独的许可和请求信号被共同地示为信号组126。风扇控制器108使用许可和请求信号来仲裁对共享气流请求通信链路134的计算节点访问。当计算节点102请求气流时，该节点102首先使其通信链路请求信号有效。风扇控制器108检测到该请求信号有效并且在响应中使该计算节点102的许可信号有效。该计算节点102检测到被有效的许可信号并且将其气流请求传输至风扇控制器108。

通信链路128-132中的每一个被耦合至风扇控制器108的多路复用器116。该多路复用器116被耦合到处理器120。该多路复用器116被配置为基于由该处理器120提供的选择控制信号136来选择通信链路128-132中的一个。在一些实施例中，上面提及的通信链路请求和许可信号被耦合到处理器120。当该处理器120使特定计算节点（例如，节点102）的许可信号有效时，该处理器120还经由多路复用器控制信号136将该多路复用器116配置为将通信链路128选择为经由链路134连接到该处理器120。在一些实施例中，链路134是I²C总线。

风扇控制器108可以在预定时间间隔内对计算节点102-106气流请求进行累积。可以依照对应于所请求气流的气流区来对在该时间间隔期间接收到的气流请求进行分类。可以基于所请求气流来选择用于向气流区提供气流的每个或数个风扇的风扇速度。如图1中所示，风扇控制器108包括被耦合到处理器120的风扇控制电路122。该处理器120向风扇控制电路122提供风扇速度信息。该风扇控制电路向每个风扇110、112、114提供风扇控制信号138、140、142。每个风扇控制信号138-142控制相应风扇110-114的速度。在一些实施例中，该风扇控制电路可以包括产生风扇控制信号138-142的脉宽调制器。

处理器120例如可以是通用处理器、微控制器、数字信号处理器等。该存储器144被耦合到处理器120。该处理器从存储器114进行检索并执行风扇控制软件系统118的指令以提供本文所描述的各种气流控制功能中的至少一些。该存储器144（即，计算机可读介质）可以是半导体存储器（例如，随机存取存储器（“RAM”）、只读存储器（“ROM”）、闪速存储器、等）、磁储存器、光学储存器等。处理器120还可以使用存储器144以进行数据存储。例如，可以将从计算节点102-106接收到的气流请求存储在存储器144中以进行处理。

图2示出了依照各种实施例的用于计算机系统100气流控制的方法的流程图。虽然为了方便起见而顺序地描绘，但可以按照不同的次序实行和/或并行地实行所示出动作中的至少一些。另外，一些实施例可以仅实行所示出动作中的一些。可以将所示出操作中的至少一些实现为在由处理器120执行的风扇控制软件118中提供的指令。

在方框202中，该计算机系统100正在操作且风扇110-114正在向计算节点102-106提供气流。风扇控制器108通过将气流请求寄存器设置为最小气流值来开始气流更新确定。该气流请求寄存器可以是其中确定更新气流值的存储位置（例如，存储器144中的位置）。在一些实施例中，该最小气流值可以对应于风扇转动的最小速度（例如，最大风扇速度的20%）。

在方框204中，风扇控制器108接收由计算节点102-106提供的自发的气流请求。在一些实施例中，计算节点102使通信链路请求信号有效，响应于此，该处理器120使对应的通信链路许可信号有效并且配置多路复用器116。该计算节点102识别该许可信号的有效并且向风扇控制器108传输气流请求。

在方框206中，该处理器120确定针对特定气流区或与该特定气流区有关的风扇110-114进行分类的接收到的气流请求是否超过当前存储在对应的气流请求寄存器中的值。如果该接收到的气流值大于存储在该对应的气流请求寄存器中的值（指示对更大气流的请求），则该处理器120在方框208中将接收到的气流值写入到该气流请求寄存器中。如果接收到的气流值不大于存储在对应的气流请求寄存器中的值，则不更新该气流请求寄存器。

在方框210中，该处理器120确定是否已经从每个计算节点102-104接收到针对计算节点存在于其中的每个气流区的气流请求。如果对于每个计算节点102-106和对应的气流区而言尚未接收到气流请求，则该处理器120在方框212中确定气流请求间隔是否已经期满。该气流请求间隔是这样的时间间隔：经过该时间间隔实行气流更新。例如，在一些实施例中，风扇控制器120可以每五秒更新一次风扇速度，这使气流请求间隔为五秒。如果处理器120确定气流请求间隔尚未期满，则在方框204处继续计算节点102-106气流请求的接收。处理器120还可以在等待气流请求时在方框204处针对气流请求间隔期满进行检查。

如果在方框210中，该处理器120确定已经从每个计算节点102-106接收到针对每个相干气流区的气流请求，或者如果在方框212中确定该气流请求间隔已经期满，则在方框214中操作继续。在方框214中，处理器120依照对应的气流请求寄存器值来设置风扇110-114中的每一个的速度。处理器120可以通过向风扇控制电路122传输风扇速度控制值来设置风扇速度。

图3示出了依照各种实施例的用于经由共享气流请求通信链路134来接收气流请求的方法的流程图。虽然为了方便起见而顺序地描绘，但可以按照不同的次序实行和/或并行地实行所示出动作中的至少一些。另外，一些实施例可以仅实行所示出动作中的一些。可以将所示出操作中的至少一些实现为在由处理器120执行的风扇控制软件118中提供的指令。

在方框302中，计算机系统100正在操作且风扇110-114正在向计算节点102-106提供气流。风扇控制器108正在接收由计算节点102-106提供的自发的气流请求。风扇控制器108将节点计数（NC）变量设置为初始值（例如，零）。

在方框304中，风扇控制器108确定对于所选计算节点102-106（被标识为NODE SEL（NS）节点）而言通信链路许可信号是否正被有效。如果对于所选计算节点而言许可信号正被有效，则在方框306中，风扇控制器108确定所选计算节点102-106是否正使通信链路请求信号有效。如果在方框306中，所选计算节点102-106正使请求信号有效，则该共享通信链路处于使用中。

如果在方框306中所选计算节点102-106并非正使请求信号有效，则共享通信链路134的先前发起的使用完成，并且风扇控制器108在方框308中使被有效的许可信号无效。

在方框312中，风扇控制器108更新（例如，递增）该节点计数和节点选择值（更新节点选择选择了不同的计算节点102-106）。在方框316中，风扇控制器108确定该节点计数是否已达到预定终止（例如，最大）值。本领域的技术人员将理解的是可以在方框302中将该节点计数设置为最大值，在方框312中将其递减并在方框316中与最小值相比较以达到期望的控制。如果该节点计数等于预定终止值，则该接收流程完成。如果在方框316中，该节点计数不等于预定终止值，则在方框310中操作继续。

在方框310中，风扇控制器108确定对应于节点选择的计算节点是否正在使通信链路请求信号有效。如果该节点选择计算节点正使请求信号有效，则在方框314中，风扇控制器108使对应于该节点选择计算节点的许可信号有效并将该多路复用器配置为经由共享通信链路134将与该计算节点相关联的通信链路路由到处理器120。然后所选计算节点可以向风扇控制器108传输气流请求。

如果风扇控制器108在方框310中确定对应于节点选择的计算节点并非正使通信链路请求信号有效，则在方框312中操作继续，其中，不递增节点选择和节点计数。

图4示出了依照各种实施例的用于经由共享气流请求通信链路134来传输气流请求的方法的流程图。虽然为了方便起见而顺序地描绘，但可以按照不同的次序实行和/或并行地实行所示出动作中的至少一些。另外，一些实施例可以仅实行所示出动作中的一些。可以将所示出操作中的至少一些实现为在存储在计算节点102上的软件中提供且被计算节点102-106处理器执行的指令。

在方框402中，计算机系统100正在操作且风扇110-114正在向计算节点102-106提供气流。计算节点（例如，节点102）测量该计算节点102的部件的温度，并且基于该温度测量结果生成气流请求以提供给风扇控制器108。该计算节点102使请求信号有效以请求对共享气流请求通信链路134的访问。

在方框404中，该计算节点102通过使许可信号有效来确定风扇控制器108是否已经将该通信链路的控制传输到该计算节点102。如果尚未使许可信号有效，则在方框406中，该计算节点102确定定义最大时间的定时器是否已经期满，在所述最大时间期间该计算节点102等待许可信号的有效。如果该定时器尚未超时（即，超时尚未期满），则该计算节点102在方框404中继续监视许可有效。如果该定时器已经超时（即，超时已经期满），则该计算节点102在方框410中使该请求信号无效。

如果在方框404中该计算节点102确定风扇控制器108已经使许可信号有效，从而将该通信链路134的控制传输到该计算节点102，则该计算节点102在方框408中经由通信链路128/134将气流请求传输到风扇控制器108。当气流请求传输完成时，该计算节点102在方框410中使该请求信号无效。

上面论述示意味着说明本发明的原理和各种实施例。一旦完全理解本公开内容，许多变体和修改对于本领域的技术人员来说将变得显而易见。目的是将下列权利要求解释为涵盖所有这样的变体和修改。

Claims (10)

1.一种用于控制外壳气流的系统，其包括：

外壳（124），其被配置为包含多个计算节点；

气流控制器（108），其被配置为控制提供给所述多个计算节点中的每一个的空气的流动；

其中，所述气流控制器（108）被配置为从所述多个计算节点中的每一个接收对气流的自发的请求；以及

其中，所述气流控制器（108）被配置为基于从包括给定计算节点的所述多个计算节点的子集接收到的自发的气流请求来控制提供给所述给定计算节点的气流，所述多个计算节点的子集被所述气流控制器（108）分配给相同的气流区。

2.如权利要求1所述的系统，其中，所述外壳包括被配置为向所述多个计算节点提供气流的多个风扇（110-114），并且所述气流控制器（108）被配置为基于从所述多个计算节点接收到的自发的气流请求来单独地控制所述多个风扇（110-114）中的每一个。

3.如上述权利要求中任一项所述的系统，还包括将所述多个计算节点耦合到所述气流控制器（108）的共享通信链路，其中，所述通信链路包括由所述气流控制器（108）接收的指示给定计算节点具有气流请求的通信链路访问请求信号（128）、响应于所述请求信号（128）而由所述气流控制器（108）使有效的通信链路许可信号（126）以及被配置为从所述多个计算节点向所述气流控制器（108）传播自发的气流请求的串行数据链路（134）。

4.如权利要求1-2中任一项所述的系统，其中，所述多个计算节点被配置为检测所述外壳（124）并且响应于所述检测而向所述气流控制器（108）提供气流请求。

5.如权利要求1-2中任一项所述的系统，其中，所述气流控制器（108）被配置为调整以预定间隔提供给所述多个计算节点中的每一个的空气的流动，所述调整包括向所述给定计算节点提供由包括所述给定节点的所述多个计算节点的子集中的计算节点请求的最大气流。

6.一种用于控制外壳气流的方法，其包括：

从安装在外壳（124）中的多个计算节点中的每一个接收自发的气流请求；

依照提供所述气流请求的计算节点定位于其中的外壳内气流区来对每个气流请求进行分类；

基于在预定时间间隔期间从定位于包括给定计算节点的气流区中的计算节点接收到的所有的气流请求来控制所述外壳（124）中的风扇（110）向所述给定计算节点提供气流。

7.如权利要求6所述的方法，还包括在气流更新间隔开始时将气流请求寄存器设置（202）为预定最小非零气流值。

8.如权利要求6-7中任一项所述的方法，还包括仅基于对大于当前气流值的气流的请求来确定（206）提供给所述给定计算节点的气流。

9.如权利要求6-7中任一项所述的方法，还包括基于在预定间隔内从气流区内的计算节点接收到的最大气流请求来确定要提供的气流。

10.如权利要求6-7中任一项所述的方法，还包括：

由所述外壳（124）中的气流控制器（108）从所述多个计算节点中给定的一个接收针对气流请求通信链路的控制的请求；

由所述气流控制器（108）向所述给定计算节点许可对所述通信链路的控制；以及

由所述气流控制器（108）从所述给定计算节点接收气流请求。