CN102520774A - 刀片服务器的散热系统及散热控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明披露了刀片服务器的散热系统及散热控制方法，其中散热系统包括刀片服务器设备机箱内的监控模块和整合在该机箱内电源模块机壳中的风扇，其中，监控模块根据对机箱内的电源模块及刀片单元实时监测的两个温度采样值输出调速信号；风扇根据监控模块输出的调速信号运行。本发明在刀片服务器设备的机箱中整合设计供电系统和散热系统，由此节约机箱空间，缩小机箱尺寸，并提高服务器密度；通过将散热的风扇调速采用双温采样竞争策略保证可散热系统和供电系统的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及刀片服务器装置，尤其涉及刀片服务器的散热系统及散热控制方法。
背景技术
刀片服务器是在标准尺寸的机架式机箱内插座上插入的多个卡式服务器单元，是一种为高密度计算环境而专门设计的实现高可用、高密度的服务器平台。
刀片服务器由于占用空间小，这种高密度计算的方式有效地节约了空间，故对于机房空间紧张或者服务器托管的企业来说无疑节约了很多空间成本，因此刀片服务器的高密度、小尺寸是一个重要指标。
在传统的刀片服务器基础架构设计中，通常电源系统和散热系统都是独立设计，即在机箱中分别占据独立的空间，由此限制了刀片服务器机箱向更小尺寸发展。
因此需要针对以上问题提供一种刀片服务器的散热系统及散热控制方法，能够减小电源和风扇在机箱中所占空间，进一步缩小机箱尺寸，在保证其它技术性能指标的前提下提高服务设备的器件密度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种刀片服务器的散热系统及散热控制方法，能够保证其它技术性能指标的前提下提高服务设备的器件密度。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种刀片服务器的散热系统，包括刀片服务器设备机箱内的监控模块和整合在该机箱内电源模块机壳中的风扇，其中：
监控模块，用于根据对机箱内的电源模块及刀片单元实时监测的两个温度采样值输出调速信号；
风扇，用于根据监控模块输出的调速信号运行。
进一步地，
监控模块在正常的监控状态下，选择对电源模块及刀片单元实时监测的两个温度采样值所分别对应的风扇转速较大的调速信号，并通过一温控容错电路输出该调速信号；
风扇根据该温控容错电路输出的调速信号调速运行。
进一步地，
监控模块当两个温度采样值中有任一温度采样值出现故障，并通过一温控容错电路输出最大调速信号；
风扇根据该温控容错电路输出的最大调速信号全速运行。
进一步地，
监控模块若正常监测到所述两个温度采样值，且选择对两个温度采样值所分别对应的风扇转速较大的调速信号输出时，若调速信号输出异常，则通过一温控容错电路输出最大调速信号；
风扇根据该温控容错电路输出的最大调速信号全速运行。
进一步地，监控模块内的所述温控容错电路包括一电容、一钳位二极管、第一电阻、第二电阻以及一个开关管，其中：
电容的一端输入监控模块调速信号输出电路输出的调速信号，电容的另一端连接二极管的阴极，二极管的阳极接地，二极管的两端并联第二电阻，二极管的阴极同时连接开关管的栅极或基极，该开关管的漏极或集电极通过串联第一电阻连接至直流电源正端，并且漏极或集电极连接至风扇的调速端，该开关管的源极或射极接地。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种刀片服务器的散热方法，包括：
将散热风扇整合在刀片服务器设备机箱内的电源模块机壳中；
通过监控模块根据对机箱内的电源模块及刀片单元实时监测的两个温度采样值控制风扇运行。
进一步地，通过监控模块根据对机箱内的所述电源模块及刀片单元实时监测的两个温度采样值控制风扇运行，具体包括：
监控模块在正常的监控状态下，选择对电源模块及刀片单元实时监测的两个温度采样值所分别对应的风扇转速较大的调速信号输出，控制风扇调速运行。
进一步地，通过监控模块根据对机箱内的电源模块及刀片单元实时监测的两个温度采样值控制风扇运行，具体包括：
监控模块当两个温度采样值中有任一温度采样值出现故障，则输出最大调速信号，控制风扇全速运行。
进一步地，通过监控模块根据对机箱内的所述电源模块及刀片单元实时监测的两个温度采样值控制风扇运行，具体包括：
监控模块若正常监测到所述两个温度采样值，且选择对两个温度采样值所分别对应的风扇转速较大的调速信号输出时，若调速信号输出异常，则控制风扇全速运行。
本发明通过在刀片服务器设备的机箱中整合设计供电系统和散热系统，由此可节约机箱空间，缩小机箱尺寸，并提高服务器密度；通过将散热系统的风扇调速采用双温采样竞争策略，即根据服务刀片单元和电源模块的双温采样比较结果采用对应风扇速度大的进行调速，由此保证可散热系统和供电系统的可靠性；采用风扇散热温控的容错设计，在风扇调速信号异常时自动全速运行风扇，从而保证刀片服务器设备运行的可靠性。
附图说明
图1为本发明的刀片服务器的散热系统实施例的结构示意图；
图2为本发明的刀片服务器散热控制方法中温度采样点的布局示意图；
图3为图1所示的散热系统中监控模块的温控容错电路原理图；
图4为本发明的刀片服务器的散热控制方法实施例的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和优选实施例对本发明的技术方案进行详细地描述。应该理解，以下例举的实施例仅用于说明和解释本发明，而不构成对本发明技术方案的限制。
如图1所示，为本发明的在刀片服务器设备机箱内的散热系统实施例，包括监控模块6和整合在电源模块4机壳中的风扇3，其中：
监控模块6，用于根据对设备机箱内的电源模块4及刀片单元8实时监测的温度采样值，输出调速信号给风扇3；
风扇3，用于根据监控模块6输出的调速信号运行。
上述散热系统从设备的机箱前部进风，从该机箱后部出风，背板1上下部分各开有通风孔2，为风流提供通路。
各刀片单元8之间通过背板2连接，并通过交换模块6进行相互通信。本发明为了充分利用设备机箱空间，将原来置于传统设备机箱内的风扇置于电源模块4的机壳内，同时为刀片单元8和电源模块4提供散热风。每一个电源模块4内部设计装配两块印制电路板7，分别固定在电源模块4机壳的底部和顶部，由此，两块印制电路板7使得电源模块4的器件密度减小，更有利于风流通过。同时电源模块4内器件采用矮小的元器件，在两块电路板中间会留出较大间隙，使风流流通顺畅，保证系统散热。由于散热系统风扇3集成在电源模块4中，不必在机箱中再额外安排空间，因此刀片服务器设备的机箱可以设计的更小，在不影响其它性能指标的前提下提高了刀片服务器设备的密度。
由于将散热系统的风扇3集成在电源模块4中，风扇3同时为服务器的刀片单元8和电源模块4送风散热，因此需要为此制定风扇转速的控制策略，来同时保证刀片单元8和电源模块4的散热。
图2表示出本发明为上述散热系统制定的风扇转速控制策略，风扇3的转速控制由监控模块6来完成，散热系统中会设置两种温度采样点，一种为设置在刀片单元8内处理器上的温度采样点9，相应的温度采样值为Tcpu；另一种为设置在电源模块4中的温度采样点10，相应的温度采样值为Tpsu。这两种采样点分别实时地将温度采样值Tcpu、Tpsu传输给监控模块6。
本发明制定的风扇转速控制策略如下：
(1)监控模块6在正常的温度-转速监控状态下，选择两个温度采样值Tcpu、和Tpsu中所对应风扇转速较大的调速信号输出，来调整风扇3的转速。
(2)当有任一温度采样出现故障，即监控模块6未采样到两个温度中的任一温度，则会输出最大调速信号，控制风扇3全速运行，以保证设备系统散热。
(3)当监控模块6正常采样到两个温度，但如果调速信号输出异常，则会输出最大调速信号，控制风扇3全速运行。
通过上述风扇转速控制容错设计，可以保证在各种正常或异常情况下均满足服务器设备内刀片单元8和电源模块4的散热需求。
在上述散热系统实施例中，监控模块6通过内部的一个温控容错电路实现上述风扇转速控制策略，如图3所示，电容C1的一端引入监控模块6调速信号输出电路输出的调速信号，该电容C1的另一端D1连接钳位二极管D1的阴极，二极管D1的阳极接地，二极管D1的两端并联电阻R2，二极管D1的阴极同时连接一个MOS管的栅极G，该N-MOS管Q1的漏极通过串联电阻R1连接至12V直流电源正端，并且该漏极连接至风扇3的调速端，该N-MOS管Q1的源极S接地。
监控模块6调速信号输出电路输出的调速信号正常时为频率为几百KHz的方波信号，由于电容C1的隔直通交作用使得调速信号正常通过电容C1；由于二极管D1的钳位作用和电阻R1上拉作用，使得管Q1的栅极电压会是和调速信号占空比相同且高电平为12V的方波信号，该方波信号输出到风扇3的调速端，使得风扇3调速运行。
监控模块6有任一温度采样出现故障，则调速信号输出电路输出恒高电平或恒低电平信号，或者调速信号输出电路输出的调速信号异常(譬如调速信号为恒高电平、恒低电平以及悬空)时，由于电容C1的隔直通交作用，无信号通过C1，由于R2的放电作用使得管Q1栅极为低电平，则管Q1关断；通过电阻R1将管Q1的漏极上拉至12V高电平，该高电平信号输出到风扇3的调速端，使得风扇3全速运行。
上述温控容错电路中的MOS管Q1当然也可以用开关三极管替换。
本发明针对上述散热系统实施例，相应地还提供了刀片服务器的散热控制方法实施例，其流程如图4所示，包括如下步骤：
110：监控模块分别输入温度采样值Tcpu、Tpsu；
120：输入的温度采样值是否正常，是则执行步骤130，否则执行步骤160；
130：输出温度采样值Tcpu、Tpsu所对应的风扇转速中较大的转速；
监控模块首先对输入的温度采样值Tcpu、Tpsu查询对应的风扇转速，比较两个转速哪一个更大，则输出较大风扇转速的调速信号。
140：输出的调速信号是否正常，是则执行步骤150，否则执行步骤160；
150：风扇按照监控模块输出的转速运行。
监控模块输出的转速若为正常调速信号，则则风扇调速运行；监控模块输出的转速若为最大转速的调速信号，则风扇全速运行。
对于本领域的专业人员来说，在了解了本发明内容和原理后，能够在不背离本发明的原理和范围的情况下，根据本发明的方法进行形式和细节上的各种修正和改变，但是这些基于本发明的修正和改变仍在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (9)
1.一种刀片服务器的散热系统，其特征在于，包括刀片服务器设备机箱内的监控模块和整合在该机箱内电源模块机壳中的风扇，其中：
监控模块，用于根据对所述机箱内的所述电源模块及刀片单元实时监测的两个温度采样值输出调速信号；
风扇，用于根据监控模块输出的调速信号运行。
2.按照权利要求1所述的散热系统，其特征在于，
所述监控模块在正常的监控状态下，选择对所述电源模块及所述刀片单元实时监测的两个温度采样值所分别对应的风扇转速较大的调速信号，并通过一温控容错电路输出该调速信号；
所述风扇根据该温控容错电路输出的调速信号调速运行。
3.按照权利要求1所述的散热系统，其特征在于，
所述监控模块当两个温度采样值中有任一温度采样值出现故障，并通过一温控容错电路输出最大调速信号；
所述风扇根据该温控容错电路输出的最大调速信号全速运行。
4.按照权利要求1所述的散热系统，其特征在于，
所述监控模块若正常监测到所述两个温度采样值，且选择对所述两个温度采样值所分别对应的风扇转速较大的调速信号输出时，若调速信号输出异常，则通过一温控容错电路输出最大调速信号；
所述风扇根据该温控容错电路输出的最大调速信号全速运行。
5.按照权利要求2至4任一项所述的散热系统，其特征在于，所述监控模块内的所述温控容错电路包括一电容、一钳位二极管、第一电阻、第二电阻以及一个开关管，其中：
所述电容的一端输入所述监控模块调速信号输出电路输出的调速信号，所述电容的另一端连接所述二极管的阴极，所述二极管的阳极接地，所述二极管的两端并联第二电阻，所述二极管的阴极同时连接所述开关管的栅极或基极，该开关管的漏极或集电极通过串联第一电阻连接至直流电源正端，并且所述漏极或集电极连接至所述风扇的调速端，该开关管的源极或射极接地。
6.一种刀片服务器的散热方法，其特征在于，包括：
将散热风扇整合在刀片服务器设备机箱内的电源模块机壳中；
通过监控模块根据对所述机箱内的所述电源模块及刀片单元实时监测的两个温度采样值控制风扇运行。
7.按照权利要求6所述的散热方法，其特征在于，通过监控模块根据对所述机箱内的所述电源模块及刀片单元实时监测的两个温度采样值控制风扇运行，具体包括：
所述监控模块在正常的监控状态下，选择对所述电源模块及所述刀片单元实时监测的两个温度采样值所分别对应的风扇转速较大的调速信号输出，控制所述风扇调速运行。
8.按照权利要求6所述的散热方法，其特征在于，通过监控模块根据对所述机箱内的所述电源模块及刀片单元实时监测的两个温度采样值控制风扇运行，具体包括：
所述监控模块当两个温度采样值中有任一温度采样值出现故障，则输出最大调速信号，控制所述风扇全速运行。
9.按照权利要求6所述的散热方法，其特征在于，通过监控模块根据对所述机箱内的所述电源模块及刀片单元实时监测的两个温度采样值控制风扇运行，具体包括：
所述监控模块若正常监测到所述两个温度采样值，且选择对所述两个温度采样值所分别对应的风扇转速较大的调速信号输出时，若调速信号输出异常，则控制所述风扇全速运行。
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