CN107102709A - 一种提高多服务器管理信号的可靠性架构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种提高多服务器管理信号的可靠性架构，通过管理单元实现多服务器管理功能。I2C差分隔离模块使中央处理器与服务器节点的数据通信采用差分I2C信号传输，增强I2C信号驱动能力，避免信号传输过程中的干扰，提高管理信号可靠性。Pmbus信号隔离模块使中央处理器与电源模块的连接采用Pmbus热插拔隔离线路，通过Pmbus信号传输，增强Pmbus信号驱动能力，避免信号干扰，提高管理信号可靠性。中央处理器通过风扇监控模块与风扇组件之间传输PWM信号、Tach信号。避免风扇热插拔时正负噪声脉冲对管理芯片造成的损伤，提高管理信号可靠性。

Description

一种提高多服务器管理信号的可靠性架构

技术领域

本发明涉及服务器领域，尤其涉及一种提高多服务器管理信号的可靠性架构。

背景技术

随着云计算的发展，数据中心对存储量的要求越来越高，更高密度、更高性价比、更节能的服务器不断推陈出新。衡量一个数据中心处理能力的一个重要指标是其是否能够平衡服务器数量增长带来的空间密度问题与数据中心高性能扩展之间的矛盾。充分利用现有机房空间，尽可能提高占用有限空间的服务器系统数据处理能力，来暂时满足自身业务的发展需要成为一种趋势。

多服务器顺应客户的数据处理需求，在有限空间内署多个服务器，有效地提高机房的空间利用率。但多服务器存在没有统一管理系统的缺点，导致多服务器管理信号通信可靠性低。

发明内容

为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供及一种提高多服务器管理信号的可靠性架构，包括：管理单元，多个服务器，用于给每个服务器散热的风扇组件，用于给每个服务器供电的电源模块；

管理单元包括：中央处理器，与服务器数量相对应，使中央处理器与服务器建立数据通信的服务器节点，I2C差分隔离模块，Pmbus信号隔离模块，风扇监控模块；

I2C差分隔离模块的数量与服务器节点的数量相对应，I2C差分隔离模块与服务器节点连接，I2C差分隔离模块使中央处理器与服务器节点的数据通信采用差分I2C信号传输；

Pmbus信号隔离模块与电源模块连接，Pmbus信号隔离模块使中央处理器与电源模块的连接采用Pmbus热插拔隔离线路，通过Pmbus信号传输；

风扇监控模块与风扇组件连接，使中央处理器通过风扇监控模块与风扇组件之间传输PWM信号、Tach信号。

优选地，I2C差分隔离模块包括：第一热插拔缓冲器，第一热插拔控制IC，第一电阻R1，第二电阻R2，第三电阻R3，第四电阻R4，第五电阻R5，第六电阻R6；

第一热插拔缓冲器分别通过SCL信号线和SDA信号线与中央处理器连接，第一热插拔缓冲器还通过SCL信号线和第二电阻R2连接P3V3电源，第一热插拔缓冲器还通过SDA信号线和第一电阻R1连接P3V3电源；

第一热插拔缓冲器还分别通过SCL_DP信号线，SCL_DN信号线，SDA_DP信号线，SDA_DN信号线连接服务器节点；

第一热插拔控制IC与第一热插拔缓冲器连接，第一热插拔控制IC用于当热插拔控制IC检测到中央处理器的热插拔I2C信号与服务器的I2C信号完成握手的Ready信号后，发出Enable信号使第一热插拔缓冲器工作；

第一热插拔缓冲器还通过SDA_DN信号线和第三电阻R3连接P12V电源，第一热插拔缓冲器还通过SDA_DP信号线和第四电阻R4连接P12V电源，第一热插拔缓冲器还通过SCL_DN信号线和第五电阻R5连接P12V电源，第一热插拔缓冲器还通过SCL_DP信号线和第六电阻R6连接P12V电源。

优选地，Pmbus信号隔离模块包括：第二热插拔缓冲器，第二热插拔控制IC；

第二热插拔缓冲器分别通过Pmbus CLK信号线和Pmbus DATA信号线与中央处理器连接，第二热插拔缓冲器还分别通过CLK信号线和DATA信号线连接电源模块；

第二热插拔控制IC与第二热插拔缓冲器连接，第二热插拔控制IC用于当第二热插拔控制IC检测到中央处理器与电源模块完成握手的Ready信号后，发出Enable信号使第二热插拔缓冲器工作。

优选地，风扇监控模块包括： MOS管，使能控制电路；

中央处理器与MOS管的D极连接， MOS管的S极与风扇组件连接，使能控制电路与MOS管的G极连接；

中央处理器和风扇组件通信的PWM信号、Tach信号通过MOS管进行信号隔离，通过使能控制电路控制Mos管的G极实现信号通断隔离。

优选地，管理单元还包括：网络监控模块；

网络监控模块用于监控架构的数据通信流量信息，网络状态信息，IP信息，通信协议信息。

优选地，管理单元还包括：供电电路；

供电电路用于使外电源通过供电电路给管理单元供电，供电电路包括：第一电阻R1，第二电阻R2，第三电阻R3，第四电阻R4，第五电阻R5，第六电阻R6，第七电阻R7，第八电阻R8，第九电阻R9，第十电阻R10，第十一电阻R11，第十二电阻R12，第一电容C1，第二电容C2，第三电容C3，第四电容C4，第五电容C5，第一二极管D1，第二二极管D2，第三二极管D3，第四二极管D4，第一三极管Q1，第二三极管Q2，第三三极管Q3，第四三极管Q4，第一场效应管QD1，第二场效应管QD2，放大器LM；

第一电阻R1第一端连接供电隔离单元的输入端，供电隔离单元的输入端与电源连接板连接；

第一电阻R1第二端分别与通过第一电容C1接地以及与第二电阻R2第一端连接，第二电阻R2第二端分别连接第一场效应管QD1的G极，第二场效应管QD2的G极，放大器LM的三脚，外接电源正极分别与第一二极管D1阳极，第五电阻R5第一端，第六电阻R6第一端连接以及通过第二电容C2接地，第一二极管D1阴极通过第四电阻R4接第一三极管Q1基极以及与第三电阻R3第一端连接；第五电阻R5第二端接第一三极管Q1发射极，第六电阻R6第二端接第二三极管Q2集电极，第三电阻R3第二端接第七电阻R7第一端，第二二极管D2阳极，第七电阻R7第二端接第三三极管Q3基极，第二二极管D2阴极分别连接第八电阻R8第二端，第九电阻R9第二端，通过第五电容C5接地以及接外接电源负极；第八电阻R8第一端接第三三极管Q3发射极，第九电阻R9第一端接第四三极管Q4集电极；第一三极管Q1集电极分别接第二三极管Q2基极，第三电容C3第一端，第三二极管D3阴极，第三电容C3第二端，第三二极管D3阳极分别接第一场效应管QD1D极，第一场效应管QD1S极与放大器LM一脚、二脚连接，通过第十二电阻R12接供电隔离单元的输出端以及通过第十一电阻R11连接第二场效应管QD2S极；放大器LM一脚通过第十电阻R10连接五脚，第二三极管Q2发射极与第二场效应管QD2S极，第十一电阻R11，放大器LM七脚以及第十电阻R10的滑动端连接；第二场效应管QD2 D极连接第四电容C4第一端以及第四三极管Q4阴极，第四电容C4第二端，第四三极管Q4阳极，第三三极管Q3集电极，第四三极管Q4基极连接；第四三极管Q4发射极与放大器LM四脚，第一场效应管QD1S极，第十一电阻R11连接。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

提高多服务器管理信号的可靠性架构中，通过管理单元实现多服务器管理功能。I2C差分隔离模块使中央处理器与服务器节点的数据通信采用差分I2C信号传输，增强I2C信号驱动能力，避免信号传输过程中的干扰，提高管理信号可靠性。

Pmbus信号隔离模块使中央处理器与电源模块的连接采用Pmbus热插拔隔离线路，通过Pmbus信号传输，增强Pmbus信号驱动能力，避免信号干扰，提高管理信号可靠性。

中央处理器通过风扇监控模块与风扇组件之间传输PWM信号、Tach信号。避免风扇热插拔时正负噪声脉冲对管理芯片造成的损伤，提高管理信号可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为提高多服务器管理信号的可靠性架构的整体示意图；

图2为I2C差分隔离模块示意图；

图3为Pmbus信号隔离模块示意图；

图4为风扇监控模块的示意图；

图5为供电电路的电路图。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将运用具体的实施例及附图，对本发明保护的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利保护的范围。

本实施例提供一种提高多服务器管理信号的可靠性架构，如图1所示，包括：管理单元1，多个服务器2，用于给每个服务器散热的风扇组件3，用于给每个服务器供电的电源模块4；

管理单元1包括：中央处理器11，与服务器2数量相对应，使中央处理器11与服务器2建立数据通信的服务器节点5，I2C差分隔离模块6，Pmbus信号隔离模块7，风扇监控模块8；

I2C差分隔离模块6的数量与服务器节点5的数量相对应，I2C差分隔离模块6与服务器节点5连接，I2C差分隔离模块6使中央处理器11与服务器节点5的数据通信采用差分I2C信号传输；增强I2C信号驱动能力，避免信号传输过程中的干扰，提高管理信号可靠性；Pmbus信号隔离模块7与电源模块4连接，Pmbus信号隔离模块7使中央处理器11与电源模块4的连接采用Pmbus热插拔隔离线路，通过Pmbus信号传输；增强Pmbus信号驱动能力，避免信号干扰，提高管理信号可靠性。风扇监控模块8与风扇组件3连接，使中央处理器11通过风扇监控模块8与风扇组件3之间传输PWM信号、Tach信号。

本实施例中，如图2所示，I2C差分隔离模块6包括：第一热插拔缓冲器12，第一热插拔控制IC13，第一电阻R1，第二电阻R2，第三电阻R3，第四电阻R4，第五电阻R5，第六电阻R6；

第一热插拔缓冲器12分别通过SCL信号线和SDA信号线与中央处理器11连接，第一热插拔缓冲器12还通过SCL信号线和第二电阻R2连接P3V3电源，第一热插拔缓冲器12还通过SDA信号线和第一电阻R1连接P3V3电源；

第一热插拔缓冲器12还分别通过SCL_DP信号线，SCL_DN信号线，SDA_DP信号线，SDA_DN信号线连接服务器节点；

第一热插拔控制IC13与第一热插拔缓冲器12连接，第一热插拔控制IC13用于当热插拔控制IC检测到中央处理器的热插拔I2C信号与服务器的I2C信号完成握手的Ready信号后，发出Enable信号使第一热插拔缓冲器工作；

第一热插拔缓冲器还通过SDA_DN信号线和第三电阻R3连接P12V电源，第一热插拔缓冲器还通过SDA_DP信号线和第四电阻R4连接P12V电源，第一热插拔缓冲器还通过SCL_DN信号线和第五电阻R5连接P12V电源，第一热插拔缓冲器还通过SCL_DP信号线和第六电阻R6连接P12V电源。

采用I2C Hot Swap Buffer实现中央处理器的芯片端与服务器插拔端信号隔离，将中央处理器和服务器插拔端利用I2C信号传输， 管理单元与服务器之间具备长距离传输能力和较强的抗干扰能力。同时将输出端的差分信号的上拉电压设计为P12V，进一步提高信号驱动能力和抗干扰能力，提高管理板到节点服务器的管理信号可靠性。

本实施例中，如图3所示，Pmbus信号隔离模块7包括：第二热插拔缓冲器21，第二热插拔控制IC22；

第二热插拔缓冲器21分别通过Pmbus CLK信号线和Pmbus DATA信号线与中央处理器11连接，第二热插拔缓冲器21还分别通过CLK信号线和DATA信号线连接电源模块4；

第二热插拔控制IC22与第二热插拔缓冲器21连接，第二热插拔控制IC22用于当第二热插拔控制IC22检测到中央处理器11与电源模块4完成握手的Ready信号后，发出Enable信号使第二热插拔缓冲器21工作。

管理单元和电源模块的通信信号加入隔离线路，采用I2C Hot Swap Buffer实现管理单元和电源模块信号隔离，Pmbus信号隔离模块7实现Pmbus管理信号的热插拔功能，同时起到隔离Pmbus信号热插拔时噪声干扰，提高管理单元和电源模块之间管理信号的可靠性。

本实施例中，如图4所示，风扇监控模块8包括： MOS管31，使能控制电路32；

中央处理器11与MOS管31的D极连接， MOS管31的S极与风扇组件3连接，使能控制电路32与MOS管31的G极连接；

中央处理器11和风扇组件3通信的PWM信号、Tach信号通过MOS管进行信号隔离，通过使能控制电路控制Mos管的G极实现信号通断隔离。从而隔离PWM、Tach信号热插拔时的噪声，提高管理板到风扇的管理信号可靠性。

管理单元1还包括：网络监控模块；网络监控模块用于监控架构的数据通信流量信息，网络状态信息，IP信息，通信协议信息。

本实施例中，如图5所示，管理单元还包括：供电电路；

供电电路用于使外电源通过供电电路给管理单元供电，供电电路包括：第一电阻R1，第二电阻R2，第三电阻R3，第四电阻R4，第五电阻R5，第六电阻R6，第七电阻R7，第八电阻R8，第九电阻R9，第十电阻R10，第十一电阻R11，第十二电阻R12，第一电容C1，第二电容C2，第三电容C3，第四电容C4，第五电容C5，第一二极管D1，第二二极管D2，第三二极管D3，第四二极管D4，第一三极管Q1，第二三极管Q2，第三三极管Q3，第四三极管Q4，第一场效应管QD1，第二场效应管QD2，放大器LM；

第一电阻R1第一端连接供电隔离单元的输入端，供电隔离单元的输入端与电源连接板连接；

第一电阻R1第二端分别与通过第一电容C1接地以及与第二电阻R2第一端连接，第二电阻R2第二端分别连接第一场效应管QD1的G极，第二场效应管QD2的G极，放大器LM的三脚，外接电源正极分别与第一二极管D1阳极，第五电阻R5第一端，第六电阻R6第一端连接以及通过第二电容C2接地，第一二极管D1阴极通过第四电阻R4接第一三极管Q1基极以及与第三电阻R3第一端连接；第五电阻R5第二端接第一三极管Q1发射极，第六电阻R6第二端接第二三极管Q2集电极，第三电阻R3第二端接第七电阻R7第一端，第二二极管D2阳极，第七电阻R7第二端接第三三极管Q3基极，第二二极管D2阴极分别连接第八电阻R8第二端，第九电阻R9第二端，通过第五电容C5接地以及接外接电源负极；第八电阻R8第一端接第三三极管Q3发射极，第九电阻R9第一端接第四三极管Q4集电极；第一三极管Q1集电极分别接第二三极管Q2基极，第三电容C3第一端，第三二极管D3阴极，第三电容C3第二端，第三二极管D3阳极分别接第一场效应管QD1D极，第一场效应管QD1S极与放大器LM一脚、二脚连接，通过第十二电阻R12接供电隔离单元的输出端以及通过第十一电阻R11连接第二场效应管QD2S极；放大器LM一脚通过第十电阻R10连接五脚，第二三极管Q2发射极与第二场效应管QD2S极，第十一电阻R11，放大器LM七脚以及第十电阻R10的滑动端连接；第二场效应管QD2 D极连接第四电容C4第一端以及第四三极管Q4阴极，第四电容C4第二端，第四三极管Q4阳极，第三三极管Q3集电极，第四三极管Q4基极连接；第四三极管Q4发射极与放大器LM四脚，第一场效应管QD1S极，第十一电阻R11连接。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等（如果存在）是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

Claims (6)

1.一种提高多服务器管理信号的可靠性架构，其特征在于，包括：管理单元，多个服务器，用于给每个服务器散热的风扇组件，用于给每个服务器供电的电源模块；

管理单元包括：中央处理器，与服务器数量相对应，使中央处理器与服务器建立数据通信的服务器节点，I2C差分隔离模块，Pmbus信号隔离模块，风扇监控模块；

I2C差分隔离模块的数量与服务器节点的数量相对应，I2C差分隔离模块与服务器节点连接，I2C差分隔离模块使中央处理器与服务器节点的数据通信采用差分I2C信号传输；

Pmbus信号隔离模块与电源模块连接，Pmbus信号隔离模块使中央处理器与电源模块的连接采用Pmbus热插拔隔离线路，通过Pmbus信号传输；

风扇监控模块与风扇组件连接，使中央处理器通过风扇监控模块与风扇组件之间传输PWM信号、Tach信号。

2.根据权利要求1所述的提高多服务器管理信号的可靠性架构，其特征在于，

I2C差分隔离模块包括：第一热插拔缓冲器，第一热插拔控制IC，第一电阻R1，第二电阻R2，第三电阻R3，第四电阻R4，第五电阻R5，第六电阻R6；

第一热插拔缓冲器分别通过SCL信号线和SDA信号线与中央处理器连接，第一热插拔缓冲器还通过SCL信号线和第二电阻R2连接P3V3电源，第一热插拔缓冲器还通过SDA信号线和第一电阻R1连接P3V3电源；

第一热插拔缓冲器还分别通过SCL_DP信号线，SCL_DN信号线，SDA_DP信号线，SDA_DN信号线连接服务器节点；

第一热插拔控制IC与第一热插拔缓冲器连接，第一热插拔控制IC用于当热插拔控制IC检测到中央处理器的热插拔I2C信号与服务器的I2C信号完成握手的Ready信号后，发出Enable信号使第一热插拔缓冲器工作；

第一热插拔缓冲器还通过SDA_DN信号线和第三电阻R3连接P12V电源，第一热插拔缓冲器还通过SDA_DP信号线和第四电阻R4连接P12V电源，第一热插拔缓冲器还通过SCL_DN信号线和第五电阻R5连接P12V电源，第一热插拔缓冲器还通过SCL_DP信号线和第六电阻R6连接P12V电源。

3.根据权利要求1所述的提高多服务器管理信号的可靠性架构，其特征在于，

Pmbus信号隔离模块包括：第二热插拔缓冲器，第二热插拔控制IC；

第二热插拔缓冲器分别通过Pmbus CLK信号线和Pmbus DATA信号线与中央处理器连接，第二热插拔缓冲器还分别通过CLK信号线和DATA信号线连接电源模块；

第二热插拔控制IC与第二热插拔缓冲器连接，第二热插拔控制IC用于当第二热插拔控制IC检测到中央处理器与电源模块完成握手的Ready信号后，发出Enable信号使第二热插拔缓冲器工作。

4.根据权利要求1所述的提高多服务器管理信号的可靠性架构，其特征在于，

风扇监控模块包括： MOS管，使能控制电路；

中央处理器与MOS管的D极连接， MOS管的S极与风扇组件连接，使能控制电路与MOS管的G极连接；

中央处理器和风扇组件通信的PWM信号、Tach信号通过MOS管进行信号隔离，通过使能控制电路控制Mos管的G极实现信号通断隔离。

5.根据权利要求1所述的提高多服务器管理信号的可靠性架构，其特征在于，

管理单元还包括：网络监控模块；

网络监控模块用于监控架构的数据通信流量信息，网络状态信息，IP信息，通信协议信息。

6.根据权利要求1所述的提高多服务器管理信号的可靠性架构，其特征在于，

管理单元还包括：供电电路；

供电电路用于使外电源通过供电电路给管理单元供电，供电电路包括：第一电阻R1，第二电阻R2，第三电阻R3，第四电阻R4，第五电阻R5，第六电阻R6，第七电阻R7，第八电阻R8，第九电阻R9，第十电阻R10，第十一电阻R11，第十二电阻R12，第一电容C1，第二电容C2，第三电容C3，第四电容C4，第五电容C5，第一二极管D1，第二二极管D2，第三二极管D3，第四二极管D4，第一三极管Q1，第二三极管Q2，第三三极管Q3，第四三极管Q4，第一场效应管QD1，第二场效应管QD2，放大器LM；

第一电阻R1第一端连接供电隔离单元的输入端，供电隔离单元的输入端与电源连接板连接；

第一电阻R1第二端分别与通过第一电容C1接地以及与第二电阻R2第一端连接，第二电阻R2第二端分别连接第一场效应管QD1的G极，第二场效应管QD2的G极，放大器LM的三脚，外接电源正极分别与第一二极管D1阳极，第五电阻R5第一端，第六电阻R6第一端连接以及通过第二电容C2接地，第一二极管D1阴极通过第四电阻R4接第一三极管Q1基极以及与第三电阻R3第一端连接；第五电阻R5第二端接第一三极管Q1发射极，第六电阻R6第二端接第二三极管Q2集电极，第三电阻R3第二端接第七电阻R7第一端，第二二极管D2阳极，第七电阻R7第二端接第三三极管Q3基极，第二二极管D2阴极分别连接第八电阻R8第二端，第九电阻R9第二端，通过第五电容C5接地以及接外接电源负极；第八电阻R8第一端接第三三极管Q3发射极，第九电阻R9第一端接第四三极管Q4集电极；第一三极管Q1集电极分别接第二三极管Q2基极，第三电容C3第一端，第三二极管D3阴极，第三电容C3第二端，第三二极管D3阳极分别接第一场效应管QD1D极，第一场效应管QD1S极与放大器LM一脚、二脚连接，通过第十二电阻R12接供电隔离单元的输出端以及通过第十一电阻R11连接第二场效应管QD2S极；放大器LM一脚通过第十电阻R10连接五脚，第二三极管Q2发射极与第二场效应管QD2S极，第十一电阻R11，放大器LM七脚以及第十电阻R10的滑动端连接；第二场效应管QD2 D极连接第四电容C4第一端以及第四三极管Q4阴极，第四电容C4第二端，第四三极管Q4阳极，第三三极管Q3集电极，第四三极管Q4基极连接；第四三极管Q4发射极与放大器LM四脚，第一场效应管QD1S极，第十一电阻R11连接。