CN107239115B - 架装模块化计算单元 - Google Patents

Abstract

架装模块化计算单元。本发明公开了一种用于执行计算操作的系统，其包括机架、耦接到所述机架的一个或多个搁架和两个或更多个计算模块。每个计算模块可以包括机箱、主垂直方向上的一个或多个电路板总成和主垂直方向上的一个或多个硬盘驱动器。所述电路板总成和所述硬盘驱动器耦接到所述计算模块的所述机箱。

Description

架装模块化计算单元

本申请是申请号为201280014271.1、发明名称为“架装模块化计算单元”、国际申请日为2012年3月20日的专利申请的分案申请，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明涉及架装模块化计算单元。

背景技术

诸如联机零售商、互联网服务供应商、搜索供应商、金融机构、高校和其它计算密集型组织的组织通常由大型计算设施进行计算机操作。此类计算设施容置且容纳大量服务器、网络和计算机设备以处理、存储和交换实行组织操作所需的数据。通常，计算设施的机房包括许多服务器机架。每个服务器机架又包括许多服务器和相关的计算机设备。

计算机系统通常包括产生余热的多个组件。此类组件包括印刷电路板、大容量存储装置、电源供应器和处理器。例如，具有多个处理器的某些计算机可以产生250瓦特的余热。某些已知计算机系统包括被配置在机架式组件中且紧接着定位在机架系统内的多个此类较大的多处理器计算机。某些已知的机架系统包括40个此类机架式组件，且此类机架系统将因此产生多达10千瓦特的余热。此外，某些已知数据中心包括多个此类机架系统。

某些服务器包括多个硬盘驱动器(例如，8个或更多个硬盘驱动器)以提供适当的数据存储。通常，用于服务器的硬盘驱动器是标准的成品类型。因为可以相对较低的成本获得标准的成品硬盘驱动器，所以此类硬盘驱动器通常是一种解决存储需要的具有成本效益的方案。然而，在使用此类标准硬盘驱动器的服务器设计中，硬盘驱动器的配置可能浪费服务器机箱中的大量空间。尤其当机架中许多服务器上浪费的空间成倍增加时，该浪费的空间可能导致系统的计算或存储容量不足。

硬盘驱动器包括产生热量的发动机和电子组件。必须消除来自硬盘驱动器的一些或所有这种热量以维持服务器的连续操作。尤其当始终给所有硬盘驱动器完全通电时，由数据室内的硬盘驱动器产生的热量可能会很大。

正如其它组件，硬盘驱动器在服务中经常出故障。此类故障减小系统的存储容量。为了恢复容量，可能需要让服务器断电并从机架中移除服务器，使得可更换或修复有缺陷的硬盘驱动器。

在某些系统(诸如存档系统、备份系统或灾难恢复系统)中，可能需要存储大量数据，但是可能很少访问存储数据的任何特定片段。磁带系统通常用来存储存档数据。然而，磁带驱动器可能易碎且易受诸如高温潮湿的不利环境条件影响。此外，某些磁带驱动器具有相对高的故障率。

发明内容

本发明涉及一种系统，包括：机架；一个或多个安装组件，耦接到所述机架；两个或多个计算模块，其中每个计算模块包括：机箱，被配置为与安装组件中的至少一个安装组件耦接；以及一个或多个电路板总成，在主垂直方向上耦接到所述机箱，其中所述两个或多个计算模块彼此相邻地安装在所述至少一个安装组件上，以及其中所述两个或多个计算模块能独立从所述至少一个安装组件中移除，使得当移除所述两个或多个计算模块中的相应的一个计算模块时，所述机箱和所述一个或多个电路板总成一起移动，而安装在安装组件上的一个或多个相邻的计算模块保持在所述机架中。

附图说明

图1示出了包括具有垂直导向的硬盘驱动器和电路板总成的4个计算模块的搁架模块的一个实施方案。

图2示出了包括相应的具有垂直方向上的一排存储装置的两个计算单元的计算模块。

图3是示出了计算模块的一个实施方案的部分分解图。

图4示出了用于计算模块的右侧机箱构件的一个实施方案。

图5示出了用于计算模块的左侧机箱构件的一个实施方案。

图6示出了通过一个实施方案中的计算模块的气流。

图7示出了包括搁架上的计算模块的机架系统的一个实施方案。

图8是示出了相邻计算模块之间的间隔突片的一个实施方案的详细视图。

图9示出了包括垂直搁架构件的搁架总成的一个实施方案。

图10和图11示出了嵌套在另一搁架总成上的一个搁架总成的实施方案。

图12示出了消除来自机架系统中数据存储模块的热量的一个实施方案。

图13示出了使用机架中的搁架上的计算模块提供并维持计算容量。

虽然本发明可具有各种修改和替代形式，但是其某些实施方案在附图中按示例的方式被示出且将在本文中予以详述。然而，应了解不附图及对附图的详细描述不旨在将本发明限于所公开的特定形式，而是相反，本发明涵盖在由随附权利要求书定义的本发明的精神和范围内的所有修改、等效物和替代。本文使用的标题仅出于组织性目的且并非意指用来限制描述或权利要求书的范围。如在本申请各处所使用，词“可以”代表允许意义(即，意指具有可能性)，而非强制意义(即，意指必须)。类似地，词“包括(include,including,includes)意指包括但不限于。

具体实施方式

本发明公开了计算机系统的各个实施方案和用于执行计算操作的系统和方法。根据一个实施方案，用于执行计算操作的系统包括机架、耦接到机架的一个或多个搁架和两个或更多个计算模块。每个计算模块可以包括机箱、主垂直方向上的一个或多个电路板总成和主垂直方向上的一个或多个硬盘驱动器。电路板总成和硬盘驱动器耦接到计算模块的机箱。计算模块的机箱与搁架中的一个相耦接。

根据一个实施方案，计算模块包括机箱、一个或多个电路板总成和一个或多个硬盘驱动器。电路板总成和硬盘驱动器是在主垂直方向上耦接到机箱。机箱可安装在机架中的搁架上。

根据一个实施方案，一种提供计算容量的方法包括在搁架上提供两个或更多个计算模块。计算模块包括主垂直方向上的一个或多个电路板总成和主垂直方向上的一个或多个硬盘驱动器。计算操作是使用计算模块而予以执行。

如本文中所使用，“空气处理系统”意指将空气提供或移动到一个或多个系统或组件或者从一个或多个系统或组件中移除空气的系统。

如本文中所使用，“空气移动装置”包括可移动空气的任何装置、元件、系统或其组合。空气移动装置的实例包括风扇、风箱和压缩空气系统。

如本文中所使用，“过道”意指靠近一个或多个元件、装置或机架的空间。

如本文中所使用，关于系统或设施的“环境的”意指包围系统或设施的至少一部分的空气。例如，关于数据中心，环境空气可以是数据中心外(例如，用于数据中心的空气调节系统的进气罩处或附近)的空气。

如本文中所使用，“电缆”包括任何电缆、导管或导线，其承载一个或多个导体且其长度的至少一部分上方是柔性的。电缆可以包括位于其多个端中的一个或多个处的耦接器部分，诸如插头。

如本文中所使用，“机箱”意指支撑另一元件或其它元件可安装到其的结构或元件。机箱可以具有任何形状或构造，包括框架、薄板、平板、箱子、通道或其组合。在一个实施方案中，机箱是由一个或多个钣金部件制成。计算机系统的机箱可以支撑电路板总成、电源供应器单元、数据存储装置、风扇、电缆和计算机系统的其它组件。

如本文中所使用，“计算”包括可由计算机执行的任何操作，诸如计算、数据存储、数据检索或通信。

如本文中所使用，“计算机系统”包括任何不同的计算机系统或其组件。计算机系统的一个实例是机架式服务器。如本文中所使用，术语计算机不限于仅在本领域中被称作计算机的集成电路，而是泛指处理器、服务器、微控制器、微计算机、可编程逻辑控制器(PLC)、专用集成电路和其它可编程电路，且此类术语可在本文中交换使用。在各个实施方案中，存储器可以包括(但不限于)计算机可读介质，诸如随机存取存储器(RAM)。或者，还可以使用光碟-只读存储器(CD-ROM)、磁光碟(MOD)和/或数字多功能光碟(DVD)。而且，额外的输入通道可以包括与操作员接口相关的计算机外围设备，诸如鼠标和键盘。或者，还可以使用可以包括(例如)扫描仪的其它计算机外围设备。此外，在某些实施方案中，额外的输出通道可以包括操作员接口监控器和/或打印机。

如本文中所使用，“数据中心”包括其中实行计算机操作的任何设施或设施的部分。数据中心可以包括专用于特定功能或服务多个功能的服务器。计算机操作的实例包括信息处理、通信、测试、模拟、配电控制和运算控制。

如本文中所使用，“数据中心模块”意指包括或适于容置和/或物理地支撑可为数据中心提供计算资源的一个或多个计算机系统的模块。

如本文中所使用，“引导”空气包括将空气引导或传导到(诸如)空间中的区域或点。在各个实施方案中，为了引导空气，可以通过创建高压区、低压区或其两者组合引起空气移动。例如，可以通过在机箱底部创建低压区而在机箱内向下引导空气。在某些实施方案中，使用叶片、面板、平板、挡板、管道或其它结构元件引导空气。

如本文中所使用，“构件”包括单个元件或者两个或更多个元件的组合(例如，构件可包括彼此紧固的两个或更多个钣金部件)。

如本文中所使用，“模块”是组件或彼此物理耦接的组件的组合。模块可以包括功能元件和系统，诸如计算机系统、电路板、机架、风箱、输送管和配电单元以及结构元件，诸如底座、框架、外壳或容器。

如本文中所使用，“主水平”意指水平多于垂直。在已安装元件或装置的背景下，“主水平”包括其安装宽度大于其安装高度的元件或装置。

如本文中所使用，“主垂直”意指垂直多于水平。在已安装元件或装置的背景下，“主垂直”包括其安装高度大于其安装宽度的元件或装置。在硬盘驱动器的背景下，“主垂直”包括硬盘驱动器，其经安装使得硬盘驱动器的安装高度大于硬盘驱动器的安装宽度。

如本文中所使用，“机架”意指机架、容器、框架、或者其它元件或可包括或物理支撑一个或多个计算机系统的元件组合。

如本文中所使用，“房间”意指建筑物的房间或空间。如本文中所使用，“机房”意指在其中运行诸如机架式服务器的计算机系统的建筑物的房间。

如本文中所使用，“空间”意指空间、区域或容积。

如本文中所使用，“搁架”意指上面可搁置物件的任何元件或元件的组合。搁架可以包括(例如)平板、薄板、托盘、圆盘、方块、方格或箱子。搁架可以是矩形、正方形、圆形或另一形状。在某些实施方案中，搁架可以是一个或多个导轨。

在某些实施方案中，计算系统包括具有垂直导向的硬盘驱动器和垂直导向的电路板总成的架装计算模块。在某些实施方案中，数据中心包括机房中的许多机架，每个机架包括多个搁架模块。

图1示出了用于计算系统的搁架模块的一个实施方案。搁架模块102包括计算模块106、底部搁架构件108和顶部搁架构件110。计算模块106搁置在底部搁架构件108上。在图1所示的实施方案中，搁架模块102包括4个计算模块。然而，搁架模块可以包括许多计算模块。在一个实施方案中，搁架模块的高度约5U。在某些实施方案中，分开搁架以提供两排或更多排计算模块。例如，可在顶部搁架构件110上放置第二排计算模块。在某些实施方案中，搁架模块102包括侧板(为清楚起见，图1中未示出)。

搁架模块102可以是机架中的机架式模块。例如，可以在搁架模块102的左侧和右侧上安装导轨以接合机架的左侧和右侧上的对应导轨、滑件或壁架。在某些实施方案中，可以在搁架的侧上安装导轨嵌件用于计算模块。

在某些实施方案中，计算模块包括垂直方向上的一个或多个大容量存储装置。图2示出了包括两个计算单元的计算模块，每个计算单元具有垂直方向上的一排大容量存储装置。计算模块106包括左侧计算单元112A和右侧计算单元112B。左侧计算单元112A和右侧计算单元112B中的每一个均可以用作系统的计算节点。

左侧计算单元112A包括左侧主板总成114A和左侧硬盘驱动器阵列116A。右侧计算单元112B包括右侧主板总成114B和右侧磁盘驱动器阵列116B。左侧磁盘驱动器阵列116A和右侧磁盘驱动器阵列116B中的每一个包括硬盘驱动器118。

左侧主板总成114A可以耦接到左侧磁盘驱动器阵列116A中的硬盘驱动器118。左侧主板总成114A可以控制左侧磁盘驱动器阵列116A中的硬盘驱动器118并访问所述硬盘驱动器118上的数据。右侧主板总成114B可以耦接到右侧磁盘驱动器阵列116B中的硬盘驱动器118。右侧主板总成114B可以控制左侧磁盘驱动器阵列116B中的硬盘驱动器118并访问所述硬盘驱动器118上的数据。左侧主板总成114A和右侧主板总成114B可以彼此独立运行。

左侧计算单元112A包括左侧机箱构件122A。右侧计算单元112B包括右侧机箱构件122B。左侧机箱构件122A承载左侧主板总成114A和左侧磁盘驱动器阵列116A的硬盘驱动器118。右侧机箱构件122B承载右侧主板总成114B和右侧磁盘驱动器阵列116B的硬盘驱动器118。左侧机箱构件122A和右侧机箱构件122B可以组合以形成计算模块的机箱124。

计算模块106包括电源供应器单元126。在图1和图2所示的实施方案中，电源供应器单元126可以对左侧计算单元112A以及右侧计算单元112B的主板总成、硬盘驱动器和其它组件供电。然而，在某些实施方案中，可以对左侧计算单元和右侧计算单元中的每一个提供单独的电源供应器。

在各个实施方案中，计算单元包括符合业界公认标准的电源供应器。在某些实施方案中，用于计算单元的电源供应器具有根据业界公认标准的外观尺寸。在一个实施方案中，电源供应器单元126具有标准的1U外观尺寸。电源供应器和/或电源供应器外观尺寸的其他标准的实例包括2U、3U、SFX、ATX、NLX、LPX或WTX。

右侧主板总成114B包括电路板130、处理器132、DIMM插槽134和/或I/O连接器136。右侧主板总成114B可以包括其它不同的半导体装置、电阻器和其它产热组件。右侧主板总成114B连同机箱124中的其它组件(硬盘驱动器、电源供应器)和/或机箱124外部的组件可以彼此结合运行为计算机系统。例如，计算单元112B可以是文件服务器。

散热片140安装在处理器132上。散热片140可以在计算机模块106的运行期间将热量从处理器132转移到机箱124内部的空气。可以在任何或所有DIMM插槽134中安装DIMM(为清楚起见，未示出)。

在图2所示的实施方案中，计算单元106包括一个电源供应器单元和12个硬盘驱动器。然而，计算机系统可以具有许多硬盘驱动器、电源供应器单元或其它组件。在某些实施方案中，计算机系统可以具有一个或多个内置风扇以促进空气流过计算机系统。例如，在某些实施方案中，可以沿计算单元106的后缘提供一排风扇。在某些实施方案中，计算单元可以不具备风扇和/或不具备磁盘驱动器。在某些实施方案中，电源供应器可以在计算单元外部。例如，在某些实施方案中，左侧主板总成114A和右侧主板总成114B可以从计算模块106外部的电源供应器(诸如机架级电源供应器)接收电力，且可以省略电源供应器单元126。

在计算模块106前面144处，计算模块106包括输入/输出面板146和通风孔148。电源供应器单元126包括电源供应器面板150。电源供应器面板150包括输入电源插座152和通风孔154。

在某些实施方案中，计算模块包括安装在两个或更多个不同方向上的大容量存储装置。在一个实施方案中，计算单元包括安装在水平方向上的一个或多个硬盘驱动器和安装在垂直方向上的一个或多个硬盘驱动器。例如，在图1所示的实施方案中，计算模块106包括垂直方向上的前端硬盘阵列160和后端硬盘阵列162以及水平方向上的硬盘驱动器202。

图3是示出了计算模块的一个实施方案的部分分解图。左侧机箱构件122A和右侧机箱构件122B每个包括主板底座164。左侧主板总成114A和右侧主板总成114B每个均耦接到相应的主板底座164中的机箱构件。左侧主板总成114A和右侧主板总成114B可以通过任何合适的方式附接。在一个实施方案中，使用螺丝钉将主板总成附接到相应的机箱构件。

左侧机箱构件122A和右侧机箱构件122B的底部包括通道170。每个通道170包括内缘172。左侧机箱构件122A和右侧机箱构件122B的通道170组合以形成电源供应器插槽174。电源供应器单元126可以安装在电源供应器插槽174中。电源供应器单元126可以支撑在通道170的内缘172上。

面板176可以耦接到左侧机箱构件122A和右侧机箱构件122B。在某些实施方案中，面板176通过接合在左侧机箱构件122A和右侧机箱构件122B上的突片178中的螺丝钉紧而固到左侧机箱构件122A和右侧机箱构件122B。当面板176安装在左侧机箱构件122A和右侧机箱构件122B上时，左侧机箱构件122A和右侧机箱构件122B的手柄部分180可以彼此接触且穿过手柄插槽182。面板176包括用于主板布线连接和气流以及电源供应器布线连接和气流的开口184。

左侧机箱构件122A和右侧机箱构件122B每个包括顶部磁盘驱动器插槽190。可以安装硬盘驱动器118且从来自计算模块106顶部的顶部磁盘驱动器插槽190中移除硬盘驱动器118。在图3中，为清楚起见，仅示出了左侧磁盘驱动器阵列的硬盘驱动器118)。

下部磁盘驱动器承载架200可以附接到左侧机箱构件122A和右侧机箱构件122B。下部驱动器承载架200包括侧面磁盘驱动器插槽201。可以在计算模块106的机箱124的侧安装硬盘驱动器202且将硬盘驱动器202移出所述侧。在某些实施方案中，硬盘驱动器202和硬盘驱动器118的类型、容量和外观尺寸相同。在其它实施方案中，硬盘驱动器202和硬盘驱动器118的类型、容量或外观尺寸不同(例如，硬盘驱动器202可能短于硬盘驱动器118)。下部磁盘驱动器承载架200包括固定突片204。固定突片204可以在经安装以将硬盘驱动器维持在计算模块106上的适当位置时弹性地接合硬盘驱动器202。

虽然在图1到图4中描述的实施方案中，将硬盘驱动器水平地安装在垂直安装的硬盘驱动器下方，但是在其它实施方案中，可以重新配置硬盘驱动器，使得水平安装的硬盘驱动器是在垂直安装的硬盘驱动器上方(来代替下部水平安装的硬盘驱动器，或在除下部水平安装的硬盘驱动器外)。虽然在图1到图4中描述的实施方案中，存在两排垂直安装的硬盘驱动器和两排水平安装的硬盘驱动器，但是在其它实施方案中，可以垂直和水平安装许多硬盘驱动器。在各个实施方案中，垂直安装的硬盘驱动器和水平安装的硬盘驱动器共享共同的空气通道。

图4示出了右侧机箱构件的一个实施方案。图5示出了左侧机箱构件的一个实施方案。在某些实施方案中，左侧机箱构件122A和右侧机箱构件122B可以是彼此的镜像精确图像。在某些实施方案中，左侧机箱构件122A和右侧机箱构件122B具有用于耦接彼此的互补特征。例如，如图5所示，左侧机箱构件122A包括梯形边缘208。当左侧机箱构件122A和右侧机箱构件122B经组装形成机箱124时，梯形边缘208可以与右侧机箱构件122B上的直立边沿或互补梯形边缘重叠。

机箱构件可以包括用于支撑硬盘驱动器的底座。在某些实施方案中，未使用任何紧固件安装硬盘驱动器。在图5中，例如，左侧机箱构件122A包括磁盘驱动器壁架212、导件214和突片216。硬盘驱动器118中的一个可以安装在相邻导件214之间。硬盘驱动器118可以搁置在磁盘驱动器壁架212上的磁盘驱动器底座218中。突片216可以将硬盘驱动器维持在磁盘驱动器壁架212上的适当位置中。

在某些实施方案中，系统包括使空气移动穿过一个或多个计算模块的空气移动装置。在一个实施方案中，空气从计算模块前面移动到计算模块后端。图6示出了通过一个实施方案中的计算模块的气流。在图6中，出于说明目的，仅在模块右侧上示出了气流。计算模块左侧上的气流可能类似于右侧上所示的气流。

空气可以通过主板入口222进入计算模块106中且横越右侧主板总成114B上的产热组件。空气通过还穿过电源供应器入口224且横越电源供应器单元126中的产热组件。来自电源供应器单元126的空气可以离开电源供应器单元并进入计算模块106的下部区域226中。在某些实施方案中，离开硬盘驱动器的空气中的一部分可以通过通风孔228向上穿过。

下部驱动器承载架220可以阻断计算模块的下部中的一些或所有气流，从而迫使空气向上进入左侧磁盘驱动器阵列116A与右侧磁盘驱动器阵列116B之间的过道230。穿过右侧主板总成114B的空气可以穿过机箱插槽232并进入过道230。因此，来自左侧主板总成114A、右侧主板总成114B和电源供应器单元126的空气下游可以混合在过道230中。过道230中的空气可以继续从计算模块106前面流到计算模块106后面。来自左侧磁盘驱动器阵列116A和右侧磁盘驱动器阵列116B中的硬盘驱动器118和来自下部驱动器承载架220中的硬盘驱动器202的热量可能由于其向下经过过道230而被拒绝进入空气中。

在某些实施方案中，可以在下部驱动器承载架220中的上部磁盘驱动器与下部磁盘驱动器之间提供间隙以允许空气在下部驱动器承载架中的上部驱动器与下部驱动器之间流动。

在某些实施方案中，硬盘驱动器118是标准的成品磁盘驱动器。合适的硬盘驱动器外观尺寸的实例可以包括3.5”、5.25”和2.5”。在一个实施方案中，安装标准的3.5”硬盘驱动器，使得硬盘驱动器的安装高度是最大的尺寸。

图7示出了包括搁架上的计算模块的机架系统的一个实施方案。机架系统可以是(例如)数据中心的机房中的许多机架系统之一。系统250包括机架252和搁架模块102。搁架模块102安装在机架252中。计算模块106垂直地安装在搁架模块102的搁架构件108上。在一个实施方案中，每个具有约5U的高度的8个搁架模块包括4个计算模块，总计32个计算模块和64个计算节点。然而，在各个实施方案中，机架系统可以具有许多搁架和许多计算模块。

在某些实施方案中，机箱包括彼此相对对齐或定位或者在搁架或者机架内的间隔元件或导件。图8是示出了相邻计算模块之间的间隔突片的一个实施方案的详细视图。机箱124右侧上的(也在图2示出)间隔突片254可以使计算模块106相对于彼此而维持所需的间隔。

在某些实施方案中，搁架模块包括垂直构件。垂直构件对计算模块中的电子装置提供结构支撑、环境保护和EMI屏蔽。图9示出了包括垂直搁架构件的搁架总成的一个实施方案。搁架总成300包括底部搁架构件108、顶部搁架模块110和垂直构件302。垂直搁架构件302包括底部突片304和顶部突片306。底部突片304延伸穿过底部搁架构件108。顶部突片306延伸穿过顶部搁架构件110。底部搁架构件108包括边缘310。顶部搁架构件110包括顶部搁架构件110的侧面和后端周围的外缘312。

在某些实施方案中，计算模块的搁架总成与贴紧在其上方或下方的另一搁架总成耦接。搁架总成可以以这种方式耦接以提供结构支撑和硬度以将计算模块固持在搁架中。耦接的搁架总成可以(例如)彼此相互加固或协作以提供更硬的结构。在某些实施方案中，搁架总成之间的接面形成箱形截面结构。

在某些实施方案中，计算模块的搁架总成可以与其下方的搁架嵌套。图10和图11示出了嵌套在另一搁架总成上的搁架总成的实施方案。搁架总成的结构可以(例如)类似于图9所示的结构。在图10中，上部搁架总成300a的底部突片304搁置在下部搁架总成300b的顶部突片306上。突片、侧壁和搁架构件的组合可以组合而在两个搁架总成之间的接面处形成箱形截面结构。

在某些实施方案中，计算模块的搁架总成可以与其上方或下方的搁架总成互锁。在图11中，上部搁架总成300a的底部突片304搁置在下部搁架总成300b的顶部搁架构件110上。上部搁架总成300a的底部突片304搁置在下部搁架总成300b的顶部突片306上，且可以包括互补脊、flair、柄脚或锥形物，使得上部搁架总成300a和下部搁架总成300b在两个搁架总成之间的接面处互锁。在某些实施方案中，搁架总成之间的接面可以包括一个或多个弹性元件(例如，弹簧突片)以抑制搁架总成彼此分离。

在某些实施方案中，通常通过将空气传递到机架的空气冷却系统来冷却机架式计算模块。为了消除来自安装在机架中的计算模块的热量，可以运行空气调节系统以使空气流入机房并流过机架系统。随着空气到达每个计算模块前面，空气可以穿过计算模块的机箱。穿过机箱之后，加热的空气可以离开机架系统后端并从机房流出。在某些实施方案中，除中央冷却系统外计算模块还可以具有板载风扇，或计算模块还可以具有板载风扇来代替中央冷却系统。在某些实施方案中，机架可以具有对机架中的所有计算模块供应冷却空气的风扇。

图12示出了消除来自机架系统中的数据存储模块的热量的一个实施方案。空气可以通过通风孔380从底层底板充气室354进入机房352。风扇门374中的后端风扇366可以将空气从前端过道368抽入到机架364中，且穿过数据存储模块360和数据控制模块362。后端风扇366可以将加热的空气排出机架。加热的空气可以进入天花板充气室356。在前面或机架上提供空气引导装置389。空气引导装置389可以用来促进空气在安装在机架中的特定模块中流动。空气转换机的其它布置可被包括在各种实施方案中。于2009年12月23日提交且标题为“Air Directing Device for Rack System”的美国专利申请第12/646,417号；2010年3月30日提交且标题为“Rack-Mounted Air Directing Device with Scoop”的美国专利申请第12/751212号；和于2010年9月9日提交且标题为“System with Rack-Mounted ACFans”的美国专利申请第12/886,440号中包括可以在各个实施方案中用来冷却或安装计算模块、数据存储模块和数据控制模块的其它布置、系统、装置和技术，上述申请如同本文中完整陈述般相应的通过引用的方式并入本文。

图13示出了使用机架中的搁架上的计算模块提供并维持计算容量。在400，在搁架上提供一个或多个计算模块。计算模块可以包括垂直方向上的一个或多个电路板总成和垂直方向上的一个或多个硬盘驱动器。在某些实施方案中，计算模块中的某些硬盘驱动器是在垂直方向上且计算模块中的其它硬盘驱动器是在水平方向上。在402，运行计算模块以执行计算操作。

在404处，通过使出故障的硬盘驱动器从计算模块顶部滑出和使更换硬盘驱动器滑入计算模块顶部而移除和更换计算模块中的垂直导向硬盘中的一个。在某些实施方案中，通过使出故障的硬盘驱动器从计算模块的某侧滑出和使更换硬盘驱动器滑入计算模块侧而移除和更换计算模块中的水平导向的硬盘驱动器中的一个或多个。

在某些实施方案中，可移除和更换计算模块中的垂直导向硬盘而不会移除计算模块的任何面板或其它组件。在某些实施方案中，可移除和更换计算模块中的水平导向硬盘而不会移除计算模块的任何面板或其它组件。例如，在某些实施方案中，可从机架中部分撤回计算模块106以立即访问硬盘驱动器。可以从顶部移除垂直导向的硬盘驱动器而不会移除任何面板或其它组件。类似地，可以从顶部移除水平导向的硬盘驱动器而不会移除任何面板或其它组件。

在上述的各个实施方案中，双侧总成上的每个电路板总成可以运行为单独的计算单元。然而，在某些实施方案中，双侧总成的相对侧上的电路板总成可以协作用作单个计算单元。例如，计算单元的CPU可以位于模块的右侧电路板总成和数据输入/输出电路系统上，且计算单元的DIMM可以位于模块的左侧电路板总成上。此外，模块的一侧上的电路板总成可以耦接到并访问模块的另一侧上的硬盘驱动器总成。在某些实施方案中，模块两侧上的电路板总成共享对计算模块中的一些或所有硬盘驱动器的访问。

虽然在上述实施方案中，将硬盘驱动器是直接安装到机箱构件和下部驱动器承载架上，但是在各个实施方案中，可以使用其它安装元件将硬盘驱动器或其它数据存储装置安装到机箱。例如，可以在支撑硬盘驱动器且将驱动器提升到机箱底部上方的方管上安装驱动器。

在某些实施方案中，机架系统包括机架中的计算机系统外的机架式风扇。机架式风扇可以使空气流过计算机系统。

虽然在上述实施方案中，计算机模块中的一些已被描述成约5U高，但是在各个实施方案中，模块可以为3U、4U、6U或任何其它高度或尺寸。

可基于下列条款描述各个实施方案：

条款1.一种用于执行计算操作的系统，其包括：

机架；

耦接到机架的一个或多个搁架；

两个或更多个计算模块，其中计算模块中的至少一个中的每个包括：

机箱，其被配置来耦接搁架中的至少一个；

一个或多个电路板总成，其在主垂直方向上耦接到机箱；和

一个或多个硬盘驱动器，其在主垂直方向上耦接到机箱，其中硬盘驱动器中的至少一个经安装使得安装高度是硬盘驱动器的最大尺寸，

其中主垂直方向上的硬盘驱动器中的至少一个经耦接使得可从计算模块中移除硬盘驱动器而不会从计算模块中移除任何其它组件。

条款2.根据条款1所述的系统，其中计算模块中的至少一个的机箱包括用于硬盘驱动器中的至少一个的一个或多个导件，其中至少一个硬盘驱动器被配置来在导件中的至少一个上滑动以从机箱中移除硬盘驱动器。

条款3.根据条款1所述的系统，其中计算模块中的至少一个的一个或多个电路板总成包括耦接到机箱的左侧电路板总成和耦接到机箱的右侧电路板总成。

条款4.根据条款1所述的系统，其中搁架模块中的至少一个包括至少两个相邻计算模块之间的垂直构件。

条款5.根据条款1所述的系统，其中一个或多个搁架模块包括耦接到机架的两个或更多个搁架模块，其中搁架模块中的至少一个中的每个被配置来与搁架模块中的至少另一个嵌套。

条款6.根据条款1所述的系统，其中一个或多个搁架模块包括耦接到机架的两个或更多个搁架模块，其中搁架模块中的至少两个中的每个包括两个或更多个计算模块，其中搁架模块中的至少两个被配置来彼此互锁。

条款7.根据条款1所述的系统，其还包括被配置来使空气前后移动穿过计算模块中的至少一个的一个或多个空气移动装置。

条款8.一种计算模块，其包括：

机箱，其被配置来安装在机架中的搁架上；

一个或多个电路板总成，其在主垂直方向上耦接到机箱；和

一个或多个硬盘驱动器，其在主垂直方向上耦接到机箱，

其中主垂直方向上的硬盘驱动器中的至少一个经耦接使得可从计算模块中移除所述硬盘驱动器而不会从计算模块中移除任何其它组件。

条款9.根据条款8所述的计算模块，其中硬盘驱动器中的至少一个经安装使得安装高度是硬盘驱动器的最大尺寸。

条款10.根据条款8所述的计算模块，其中机箱包括用于硬盘驱动器中的至少一个的一个或多个导件，其中至少一个硬盘驱动器被配置来在导件中的至少一个上滑动以从机箱中移除硬盘驱动器。

条款11.根据条款8所述的计算模块，其中主垂直方向上的一个或多个硬盘驱动器包括耦接到电路板总成中的至少一个的两个或更多个硬盘驱动器。

条款12.根据条款8所述的计算模块，其中一个或多个电路板总成包括耦接到机箱的左侧电路板总成和耦接到机箱的右侧电路板总成。

条款13.根据条款12所述的计算模块，其中机箱包括彼此耦接的左侧机箱构件和右侧机箱构件，其中左侧电路板总成耦接到左侧机箱构件且右侧电路板总成耦接到右侧机箱构件。

条款14.根据条款13所述的计算模块，其还包括：

第一组一个或多个硬盘驱动器，其耦接到左侧机箱构件且可操作地耦接到左侧电路板总成；和

第二组一个或多个硬盘驱动器，其耦接到右侧机箱构件且可操作地耦接到右侧电路板总成。

条款15.根据条款12所述的计算模块，其还包括耦接到机箱的电源供应器单元，其中电源供应器单元被配置来对左侧电路板总成和右侧电路板总成供电。

条款16.根据条款8所述的计算模块，其中计算模块包括被配置来执行计算操作的左侧计算单元和被配置来独立于左侧计算单元执行计算操作的右侧计算单元。

条款17.根据条款8所述的计算模块，其还包括左侧计算单元的至少一部分和右侧计算单元的至少一部分下方的电源供应器。

条款18.根据条款8所述的计算模块，其还包括两排或更多排的两个或更多个硬盘驱动器和至少两个相邻排之间的空气通道。

条款19.根据条款8所述的计算模块，其还包括在主水平方向上耦接到机箱的一个或多个硬盘驱动器。

条款20.根据条款19所述的计算模块，其中机箱被配置来允许水平导向的硬盘驱动器中的至少一个在机箱侧滑入和滑出。

条款21.根据条款19所述的计算模块，其还包括共同地邻接垂直导向的硬盘驱动器中的至少一个和水平导向的硬盘驱动器中的至少一个的空气通道，其中空气通道被配置来允许空气从空气通道前面流到空气通道后端，使得空气消除来自至少一个垂直导向的硬盘驱动器和至少一个水平导向的硬盘驱动器的热量。

条款22.根据条款8所述的计算模块，其中硬盘驱动器位于机箱后面且远离一个或多个电路板总成。

条款23.根据条款8所述的计算模块，其中机箱包括被配置来分开计算模块与至少一个相邻计算模块的至少一个间隔元件。

条款24.根据条款8所述的计算模块，其还包括计算模块前面的至少一个输入/输出耦接器。

条款25.根据条款8所述的计算模块，其还包括面板，其中机箱包括被配置来承载电路板总成中的至少一个的一个或多个机箱构件，其中机箱构件中的至少一个包括被配置来延伸穿过面板的至少一个手柄。

条款26.一种提供计算容量的方法，其包括：

提供包括和搁架以及耦接到搁架的两个或更多个计算模块的搁架模块，计算模块中的至少一个中的每个包括主垂直方向上的一个或多个电路板总成和主垂直方向上的一个或多个硬盘驱动器；和

使用计算模块中的至少一个执行计算操作。

条款27.根据条款26所述的方法，其还包括从搁架中移除并更换计算模块中的至少一个。

条款28.根据条款26所述的方法，其还包括通过使硬盘驱动器从计算模块顶部滑出且使另一硬盘驱动器滑入计算模块顶部而从计算模块之一中移除并更换至少一个主垂直导向的硬盘驱动器。

条款29.根据条款26所述的方法，其还包括通过使硬盘驱动器从计算模块的某侧滑出且使另一硬盘驱动器滑入计算模块侧而从计算模块之一中移除并更换至少一个主水平导向的硬盘驱动器。

虽然已相当详细地描述上述实施方案，但是本领域技术人员在完全明白上述公开之后将会立即明白多种变化和修改。旨在将下列权利要求解译成涵盖所有此类变化和修改。

Claims (29)

1.一种用于执行计算操作的系统，包括：

机架；

一个或多个安装组件，耦接到所述机架；

两个或更多个计算模块，其中每个计算模块包括：

机箱，被配置为与安装组件中的至少一个安装组件耦接，其中所述机箱包括彼此耦接的左侧机箱构件和右侧机箱构件；以及

左侧电路板总成，在主垂直方向上耦接到所述左侧机箱构件；以及右侧电路板总成，在主垂直方向上耦接到所述右侧机箱构件，其中所述左侧电路板总成包括用于控制该计算模块的第一部分的中央处理单元CPU并且所述右侧电路板总成包括用于控制该计算模块的另一部分的另一中央处理单元CPU，

其中当从所述机架中移除相应的计算模块时，所述左侧电路板总成和所述右侧电路板总成一起移动，

其中所述两个或更多个计算模块彼此相邻地安装在所述至少一个安装组件上，以及

其中所述两个或更多个计算模块能独立从所述至少一个安装组件中移除，使得当移除所述两个或更多个计算模块中的相应的一个计算模块时，所述机箱和所述左侧电路板总成和所述右侧电路板总成一起移动，而安装在安装组件上的一个或多个相邻计算模块保持在所述机架中。

2.根据权利要求1所述的系统，还包括至少一个大容量存储装置，其中计算模块中的至少一个计算模块的机箱包括用于所述至少一个大容量存储装置的一个或多个导件，其中所述至少一个大容量存储装置被配置为在导件中的至少一个导件上滑动，以从所述机箱中移除大容量存储装置。

3.根据权利要求2所述的系统，其中所述至少一个大容量存储装置在主水平方向上安装在计算模块的机箱中。

4.根据权利要求1所述的系统，其中安装组件中的至少一个安装组件包括至少两个相邻计算模块之间的垂直构件。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述一个或多个安装组件包括耦接到所述机架的两个或更多个安装组件，其中安装组件中的至少一个安装组件中的每个安装组件被配置为与安装组件中的至少一个其他安装组件嵌套。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述一个或多个安装组件包括耦接到所述机架的两个或更多个安装组件，其中安装组件中的至少两个安装组件中的每个安装组件包括两个或更多个计算模块，其中安装组件中的至少两个安装组件被配置为彼此互锁。

7.根据权利要求1所述的系统，还包括被配置为使空气前后移动穿过计算模块中的至少一个计算模块的一个或多个空气移动装置。

8.一种用于执行计算操作的方法，包括：

提供机架和耦接在所述机架的插槽中的两个或更多个计算模块，所述两个或更多个计算模块中的至少一个计算模块中的每个计算模块包括：

左侧电路板总成，在主垂直方向上耦接到计算模块的左侧机箱构件；以及右侧电路板总成，在主垂直方向上耦接到计算模块的右侧机箱构件，其中所述左侧电路板总成包括用于控制该计算模块的第一部分的中央处理单元CPU并且所述右侧电路板总成包括用于控制该计算模块的另一部分的另一中央处理单元CPU；

利用所述机架中的计算模块中的至少一个计算模块执行计算操作；以及

从所述机架中的插槽中至少部分地移除所述两个或更多个计算模块中的至少一个计算模块，而安装在所述机架中的插槽中的一个或多个相邻计算模块保持在所述机架中的插槽中，其中当从所述机架中的插槽中至少部分地移除所述至少一个计算模块时，所述至少一个计算模块的所述左侧机箱构件和所述右侧机箱构件以及所述左侧电路板总成和所述右侧电路板总成一起移动。

9.根据权利要求8所述的方法，其中计算模块中的至少一个计算模块还包括在主水平方向上安装在所述机箱中的一个或多个大容量存储装置。

10.根据权利要求9所述的方法，还包括：

经由包括在所述至少一个计算模块的机箱中的用于所述至少一个大容量存储装置的一个或多个导件，从所述至少一个计算模块中移除所述一个或多个大容量存储装置中的至少一个大容量存储装置。

11.根据权利要求8所述的方法，其中所述机架中的插槽包括至少两个相邻计算模块之间的垂直构件。

12.根据权利要求8所述的方法，其中所述机架中的插槽是由耦接到所述机架的安装组件形成的，所述方法还包括：

将安装组件与附加的安装组件互锁，其中安装组件和附加的安装组件各自包括两个或更多个计算模块。

13.一种用于执行计算操作的系统，包括：

机架；

安装在所述机架内的搁架模块；

所述搁架模块内的计算模块的阵列，其中所述计算模块中的至少一个计算模块包括：

机箱；

左侧电路板总成，在第一导向上耦接到所述机箱的相应的左侧机箱构件；以及右侧电路板总成，在第一导向上耦接到所述机箱的相应的右侧机箱构件，其中所述左侧电路板总成包括用于控制该计算模块的第一部分的中央处理单元CPU并且所述右侧电路板总成包括用于控制该计算模块的另一部分的另一中央处理单元CPU；和

在第二导向上的多个大容量存储装置，其中第一导向和第二导向是不同的导向；

其中当从所述机架中移除所述至少一个计算模块时，所述左侧电路板总成和所述右侧电路板总成一起移动；

其中所述多个大容量存储装置中的至少一个大容量存储装置能够从所述至少一个计算模块中移除而不移除所述多个大容量存储装置中的其他大容量存储装置。

14.根据权利要求13所述的系统，其中所述机箱包括用于所述多个大容量存储装置中的至少一个大容量存储装置的一个或多个导件，其中所述至少一个大容量存储装置被配置为在所述导件中的至少一个导件上滑动以从所述机箱中移除大容量存储装置。

15.根据权利要求13所述的系统，其中所述搁架模块包括在所述计算模块的阵列中的至少两个相邻计算模块之间的垂直构件。

16.根据权利要求13所述的系统，还包括耦接到所述机箱的其他搁架模块，其中搁架模块和其他搁架模块被配置为彼此嵌套。

17.根据权利要求13所述的系统，还包括其他搁架模块，其他搁架模块耦接到所述机箱并且包括计算模块的其他阵列，其中搁架模块和其他搁架模块被配置为彼此互锁。

18.根据权利要求13所述的系统，还包括一个或多个空气移动装置，所述一个或多个空气移动装置被配置为使空气前后移动穿过所述计算模块中的至少一个计算模块。

19.一种计算模块，包括：

机箱，被配置为安装在可机架安装的搁架模块中的其他计算模块旁边；

左侧电路板总成，在第一导向上耦接到所述机箱的相应的左侧机箱构件；以及右侧电路板总成，在第一导向上耦接到所述机箱的相应的右侧机箱构件，其中所述左侧电路板总成包括用于控制该计算模块的第一部分的中央处理单元CPU并且所述右侧电路板总成包括用于控制该计算模块的另一部分的另一中央处理单元CPU；和

在第二导向上的多个大容量存储装置，其中第一导向和第二导向是不同的导向；

其中当从所述可机架安装的搁架模块中移除计算模块时，所述左侧电路板总成和所述右侧电路板总成一起移动；

其中所述多个大容量存储装置中的至少一个大容量存储装置能够从计算模块中移除而不移除所述多个大容量存储装置中的其他大容量存储装置。

20.根据权利要求19所述的计算模块，其中第一导向是主垂直导向。

21.根据权利要求19所述的计算模块，其中所述机箱包括用于所述多个大容量存储装置中的至少一个大容量存储装置的一个或多个导件，其中所述至少一个大容量存储装置被配置为在导件中的至少一个导件上滑动以从所述机箱中移除大容量存储装置。

22.根据权利要求19所述的计算模块，还包括耦接到左侧电路板总成或右侧电路板总成中的至少一个的在第一导向上的两个或更多个大容量存储装置。

23.根据权利要求19所述的计算模块，还包括：

第一组一个或多个大容量存储装置，耦接到左侧机箱构件并且可操作地耦接到左侧电路板总成；和

第二组一个或多个大容量存储装置，耦接到右侧机箱构件并且可操作地耦接到右侧电路板总成。

24.根据权利要求19所述的计算模块，还包括耦接到所述机箱的电源供应单元，其中所述电源供应单元被配置为向左侧电路板总成和右侧电路板总成供电。

25.根据权利要求19所述的计算模块，其中计算模块包括包含所述左侧电路板总成并且被配置为执行计算操作的左侧计算单元和包含所述右侧电路板总成并且被配置为独立于左侧计算单元执行计算操作的右侧计算单元。

26.根据权利要求25所述的计算模块，还包括左侧计算单元的至少一部分和右侧计算单元的至少一部分下方的电源供应器。

27.根据权利要求19所述的计算模块，其中所述多个大容量存储装置被配置为两行或更多行的两个或更多个大容量存储装置，其中至少两个相邻行之间具有空气通道。

28.一种用于执行计算操作的设备，包括：

可机架安装的搁架模块；

所述可机架安装的搁架模块内的计算模块的阵列，其中所述计算模块中的至少一个计算模块包括：

机箱；

左侧电路板总成，在第一导向上耦接到所述机箱的相应的左侧机箱构件；以及右侧电路板总成，在第一导向上耦接到所述机箱的相应的右侧机箱构件，其中所述左侧电路板总成包括用于控制该计算模块的第一部分的中央处理单元CPU并且所述右侧电路板总成包括用于控制该计算模块的另一部分的另一中央处理单元CPU；和

在第二导向上的多个大容量存储装置，其中第一导向和第二导向是不同的导向；

其中当从所述可机架安装的搁架模块中移除计算模块时，所述左侧电路板总成和所述右侧电路板总成一起移动；

其中所述多个大容量存储装置中的至少一个大容量存储装置能够从所述至少一个计算模块中移除而不移除所述多个大容量存储装置中的其他大容量存储装置。

29.根据权利要求28所述的设备，其中所述左侧电路板总成被配置为独立于所述右侧电路板总成执行计算操作。

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