CN108628425A - 一种服务器散热方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种服务器散热方法和装置，该服务器散热方法包括：获取CPU的第一温度和为CPU供电的电压调节模块的第二温度；根据第一温度和闭环控制算法，得到第一温度调节值，以及还根据第二温度和开环控制算法，得到第二温度调节值；选取第一温度调节值和第二温度调节值中的较大值，并通过较大值，对风扇的转速进行调整。本发明通过增加了电压调节模块的温度，从而使系统在中低负荷更快的响应系统温度变化，实现对CPU及风道后置部件的保护，提高了服务器系统可靠性。

Description

一种服务器散热方法和装置
技术领域
本发明涉及服务器领域，具体来说，涉及一种服务器散热方法和装置。
背景技术
随着互联网、云计算及人工智能产业的快速发展，信息资源呈现爆炸式的增长，人们以网络为媒体，对信息的需求也在不断地增加，对服务器的性能的要求也越来越高，随之带来的系统的功耗的增加，对散热的要求也越来越高。如何在有限的空间内摆放下越来越多的电源，如何在有限的的空间的内实现整个系统的良好散热，正成为散热工程师们努力的方向。调速策略作为快速响应散热需求、平衡功耗的核心，一直是服务器散热技术的关键技术。
如图1所示，其是传统的服务器CPU散热系统示意图，散热系统是根据在服务器中的温度传感器侦测到的温度变化传递给散热控制系统，控制系统会根据系统的要求来调节风扇的转速。根据功耗的计算公式可知，CPU电流的变化才会带来CPU功耗的变化，从而带来发热量的变化。
此外，目前服务器散热领域普遍采用的散热调速策略，特别是目标调速，其是以CPU温度、内存温度、硬盘温度作为调节对象，各自设定目标值与当前值做运算得到风扇转速，实现被控目标不会超出设定目标温度。但是，为节约整机功耗、降低风扇转速，被控目标的目标温度设定值较高，因此，CPU、内存、硬盘等部件在低负荷运行时不会触发调速，风扇保持低转速运行，但实际上服务器存在这样一种运行状态，CPU的负荷不高，没有触发设定目标温度，调速策略不会动作保持现有转速，而由于CPU的负荷，导致发热量增大，风道后面布置的PCIE卡如果监控不到温度，很容易导致超温。因此，为了使调速策略覆盖这一盲区，有必要引入新的监控点，在CPU的特定负荷运行时及时监控并调速。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对相关技术中的问题，本发明提出一种服务器散热方法和装置。
本发明的技术方案是这样实现的：
根据本发明的一个方面，提供了一种服务器散热方法。
该服务器散热方法包括：获取CPU的第一温度和为CPU供电的电压调节模块的第二温度；根据第一温度和闭环控制算法，得到第一温度调节值，以及还根据第二温度和开环控制算法，得到第二温度调节值；选取第一温度调节值和第二温度调节值中的较大值，并通过较大值，对风扇的转速进行调整。
根据本发明的一个实施例，获取CPU的第一温度和为CPU供电的电压调节模块的第二温度包括：直接从CPU读取第一温度；以及通过温度传感器获取第二温度。
根据本发明的一个实施例，根据第一温度和闭环控制算法，得到第一温度调节值包括：比较预设的目标温度与第一温度，从而得到目标温度和第一温度的差值；根据PID控制器和差值，计算得到脉冲宽度调制值，并对脉冲宽度调制值进行修正后，得到第一温度调节值。
根据本发明的一个实施例，根据第二温度和开环控制算法，得到第二温度调节值包括：设定电压调节模块的温度调速曲线；根据温度调节曲线和第二温度，计算得到第二温度调节值。
根据本发明的一个实施例，将温度调速曲线写入基板管理控制器。
根据本发明的另一方面，提供了一种服务器散热装置。
该服务器散热装置包括：获取模块，用于获取CPU的第一温度和为CPU供电的电压调节模块的第二温度；计算模块，用于根据第一温度和闭环控制算法，得到第一温度调节值，以及还根据第二温度和开环控制算法，得到第二温度调节值；选取调整模块，用于选取第一温度调节值和第二温度调节值中的较大值，并通过较大值，对风扇的转速进行调整。
根据本发明的一个实施例，获取模块包括：读取模块，用于直接从CPU读取第一温度；以及获取子模块，用于通过温度传感器获取第二温度。
根据本发明的一个实施例，计算模块包括：比较模块，用于比较预设的目标温度与第一温度，从而得到目标温度和第一温度的差值；第一计算子模块，用于根据PID控制器和差值，计算得到脉冲宽度调制值，并对脉冲宽度调制值进行修正后，得到第一温度调节值。
根据本发明的一个实施例，计算模块包括：设定模块，用于设定电压调节模块的温度调速曲线；第二计算子模块，用于根据温度调节曲线和第二温度，计算得到第二温度调节值。
根据本发明的一个实施例，还包括：写入模块，用于将温度调速曲线写入基板管理控制器。
本发明的有益技术效果在于：
本发明通过获取CPU的第一温度和为CPU供电的电压调节模块的第二温度，随后根据第一温度和闭环控制算法，得到第一温度调节值，以及还根据第二温度和开环控制算法，得到第二温度调节值，最后选取第一温度调节值和第二温度调节值中的较大值，并通过较大值，对风扇的转速进行调整，从而其增加了电压调节模块的温度，从而使系统在中低负荷更快的响应系统温度变化，实现对CPU及风道后置部件的保护，提高了服务器系统可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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是现有技术中的服务器散热的方法示意图；
图2是根据本发明实施例的服务器散热方法的流程图；
图3是现有技术中的CPU供电的布局示意图；
图4是现有技术中的电压调节模块负载电流Icc与损耗的关系图；
图5是现有技术中的PID调速策略的示意图；
图6是现有技术中的电压调节模块的温度调速曲线的示意图；
图7是现有技术中的调速生效传感器比例分布的示意图；
图8是根据本发明具体实施例的服务器散热的方法示意图；
图9是根据本发明实施例的服务器散热装置的框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据本发明的实施例，提供了一种服务器散热方法。
如图2所示，根据本发明实施例的服务器散热方法包括：获取CPU的第一温度和为CPU供电的电压调节模块的第二温度；根据第一温度和闭环控制算法，得到第一温度调节值，以及还根据第二温度和开环控制算法，得到第二温度调节值；选取第一温度调节值和第二温度调节值中的较大值，并通过较大值，对风扇的转速进行调整。
借助于本发明的上述技术方案，通过获取CPU的第一温度和为CPU供电的电压调节模块的第二温度，随后根据第一温度和闭环控制算法，得到第一温度调节值，以及还根据第二温度和开环控制算法，得到第二温度调节值，最后选取第一温度调节值和第二温度调节值中的较大值，并通过较大值，对风扇的转速进行调整，从而其增加了电压调节模块的温度，从而使系统在中低负荷更快的响应系统温度变化，实现对CPU及风道后置部件的保护，提高了服务器系统可靠性。
根据本发明的一个实施例，获取CPU的第一温度和为CPU供电的电压调节模块的第二温度包括：直接从CPU读取第一温度；以及通过温度传感器获取第二温度。
根据本发明的一个实施例，根据第一温度和闭环控制算法，得到第一温度调节值包括：比较预设的目标温度与第一温度，从而得到目标温度和第一温度的差值；根据PID控制器和差值，计算得到脉冲宽度调制值，并对脉冲宽度调制值进行修正后，得到第一温度调节值。
根据本发明的一个实施例，根据第二温度和开环控制算法，得到第二温度调节值包括：设定电压调节模块的温度调速曲线；根据温度调节曲线和第二温度，计算得到第二温度调节值。
根据本发明的一个实施例，将温度调速曲线写入基板管理控制器。
为了更好的理解本发明的技术方案，下面通过具体的实施例进行详细的描述。
中央处理器(Central Processing Unit，CPU)的电压调节模块(Voltageregulator Module，VRM)是专门为计算机的CPU供电的直流-直流模块电源。同时，图3是VRM常见的布局图，其中MOSFET(金氧半场效晶体管)的发热量最大，一般布置散热片。CPU的VRM发热是电源损耗的结果，而电源损耗与负载电流Icc及电源效率有着密切关系，如图4所示，负载电流Icc越大，损耗越大，CPU的VRM发热量越大。因此，CPU的VRM的温度可以反映CPU当前的功耗，将CPU的VRM的温度导入调速系统，可实现对CPU功耗和温度的监控与保护。
此外，为保证调速策略的及时响应与准确，CPU的VRM的温度需要保证准确且灵敏，因此，其要求CPU的VRM内部传感器的精度和灵敏度，如VRM内涉及多个温度测点运算机制保证输出给BMC读值的有效性。
另外，图5为传统的PID调速策略逻辑，设定目标温度与传感器读取温度比较做差，得到的差值e(t)经过PID控制器计算后输出pwm(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)值经过偏差bias修正后输出调控风扇的温度调节值，从而实现被控目标的闭环控制。
此外，PID调速是闭环控制，完整的调速策略还会加入开环控制作为补充，开环控制一般为服务器入风温度的调速曲线。本发明中的调速策略引入CPU的VRM的温度开环调速曲线，如图6所示，当CPU的VRM温度高于56℃时，风扇转速会以抛物线形式随CPU VR温度上升，直到风扇满转。此外，当然可以理解，虽然图6示出了一个具体的开环控制的模块，但本领域的技术人员可根据实际需求设置其他的模型，从而使得开环控制中输出的温度调节值的算式可不局限于图6中的算式，本发明对此不做限定。
另外，图7为服务器长时间运行服务测试软件SpecPower时，不同部件调速生效时间的占比图，CPU的VRM温度接管调速的时间占比最大，达到57％，其次是CPU温度影响调速时间较长，其为28％，Inlet(入口)温度主要在系统空闲或较低负荷下调动调速，时间占比13％。对比传统调速策略和本发明的调速策略，CPU的VRM温度在很大程度上替代Inlet温度成为主要的开环控制策略，此外，随后在运行测试软件SpecPower的服务器上进行24小时统计，本发明公开的调速策略比传统的策略节约5％。
此外，图8为基于CPU的VRM温度的新型服务器的散热调速策略实现机制，首先，CPU的VRM供电与CPU时时动态平衡，即CPU的所需电量与VPM的供电量一直，同时，在调速策略中，一方面CPU的温度会作为目标，BMC(Baseboard Management Controller，基板管理控制器)读取CPU的温度，从而对CPU的温度进行闭环控制，同时，该过程中的闭环控制过程可采用类似于图5所示的闭环控制，即其通过设定目标温度和读取的CPU的温度比较做差，从而得到差值，该差值经过PID控制器计算后输出pwm值经过偏差bias修正后输出调控风扇的第一温度调节值，从而实现被控目标的闭环控制；另一方面，BMC还时时抓取CPU的VRM的温度，该抓取过程可通过设置在VRM上的温度传感器获取，同时，如果抓取不到VRM的温度，可以通过板上布置温度传感器的方式实现类似VRM温度的效果，布置温度传感器位置靠近VRM，且温度传感器的温度随VRM变化，该温度传感器的具体形式可根据实际需求进行选择，例如，根据本发明的一个实施例，该温度传感器可选择二极管构成的温度传感器，随后，对CPU的VRM的温度进行开环控制，同时，该过程中的开环控制可采用类似于图6所示的闭环控制，即其通过预先设置温度开环调速曲线，并将该温度开环调速曲线写入BMC中，从而在BMC获取到VRM的温度后，其可通过温度开环调速曲线得到第二温度调节值。随后，BMC比较第一温度调节值和第二温度调节值，从而选取第一温度调节值和第二温度调节值中的较大值对风扇的转速进行调控。此外，本发明通过选择CPU的VRM的温度，并且该VRM的温度时时更新的且是准确的，从而保证了调速及时有效，同时，本发明中的CPU的VRM的温度调速曲线是与服务器类型、CPU的型号相匹配的，且该温度调速曲线需要与PID调速相匹配，针对不同机型不同配置两者耦合机制。另外，在非DC-DC供电方案的，如PCIE卡等可在金手指连接器附近布置温度传感器实现与VRM温度相似的效果，供电电流越大，传感器温度越高，同时，在功耗器件的下风处布置温度传感器，由于预热使此处温度随该器件的功耗成正相关，可通过此处温度做调速策略实现对该器件的保护。
根据本发明的实施例，还提供了一种服务器散热装置。
如图9所示，根据本发明实施例的服务器散热装置包括：获取模块91，用于获取CPU的第一温度和为CPU供电的电压调节模块的第二温度；计算模块92，用于根据第一温度和闭环控制算法，得到第一温度调节值，以及还根据第二温度和开环控制算法，得到第二温度调节值；选取调整模块93，用于选取第一温度调节值和第二温度调节值中的较大值，并通过较大值，对风扇的转速进行调整。
根据本发明的一个实施例，获取模块91包括：读取模块(未示出)，用于直接从CPU读取第一温度；以及获取子模块(未示出)，用于通过温度传感器获取第二温度。
根据本发明的一个实施例，计算模块92包括：比较模块(未示出)，用于比较预设的目标温度与第一温度，从而得到目标温度和第一温度的差值；第一计算子模块(未示出)，用于根据PID控制器和差值，计算得到脉冲宽度调制值，并对脉冲宽度调制值进行修正后，得到第一温度调节值。
根据本发明的一个实施例，计算模块92包括：设定模块(未示出)，用于设定电压调节模块的温度调速曲线；第二计算子模块(未示出)，用于根据温度调节曲线和第二温度，计算得到第二温度调节值。
根据本发明的一个实施例，还包括：写入模块(未示出)，用于将温度调速曲线写入基板管理控制器。
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过获取CPU的第一温度和为CPU供电的电压调节模块的第二温度，随后根据第一温度和闭环控制算法，得到第一温度调节值，以及还根据第二温度和开环控制算法，得到第二温度调节值，最后选取第一温度调节值和第二温度调节值中的较大值，并通过较大值，对风扇的转速进行调整，从而其增加了电压调节模块的温度，从而使系统在中低负荷更快的响应系统温度变化，实现对CPU及风道后置部件的保护，提高了服务器系统可靠性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种服务器散热方法，其特征在于，包括：
获取CPU的第一温度和为所述CPU供电的电压调节模块的第二温度；
根据所述第一温度和闭环控制算法，得到第一温度调节值，以及还根据所述第二温度和开环控制算法，得到第二温度调节值；
选取所述第一温度调节值和所述第二温度调节值中的较大值，并通过所述较大值，对风扇的转速进行调整。
2.根据权利要求1所述的服务器散热方法，其特征在于，获取CPU的第一温度和为所述CPU供电的电压调节模块的第二温度包括：
直接从所述CPU读取所述第一温度；以及
通过温度传感器获取所述所述第二温度。
3.根据权利要求1所述的服务器散热方法，其特征在于，根据所述第一温度和闭环控制算法，得到第一温度调节值包括：
比较预设的目标温度与所述第一温度，从而得到所述目标温度和所述第一温度的差值；
根据PID控制器和所述差值，计算得到脉冲宽度调制值，并对所述脉冲宽度调制值进行修正后，得到所述第一温度调节值。
4.根据权利要求1所述的服务器散热方法，其特征在于，根据所述第二温度和开环控制算法，得到第二温度调节值包括：
设定所述电压调节模块的温度调速曲线；
根据所述温度调节曲线和所述第二温度，计算得到第二温度调节值。
5.根据权利要求4所述的服务器散热方法，其特征在于，将所述温度调速曲线写入基板管理控制器。
6.一种服务器散热装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取CPU的第一温度和为所述CPU供电的电压调节模块的第二温度；
计算模块，用于根据所述第一温度和闭环控制算法，得到第一温度调节值，以及还根据所述第二温度和开环控制算法，得到第二温度调节值；
选取调整模块，用于选取所述第一温度调节值和所述第二温度调节值中的较大值，并通过所述较大值，对风扇的转速进行调整。
7.根据权利要求6所述的服务器散热装置，其特征在于，所述获取模块包括：
读取模块，用于直接从所述CPU读取所述第一温度；以及
获取子模块，用于通过温度传感器获取所述所述第二温度。
8.根据权利要求6所述的服务器散热装置，其特征在于，所述计算模块包括：
比较模块，用于比较预设的目标温度与所述第一温度，从而得到所述目标温度和所述第一温度的差值；
第一计算子模块，用于根据PID控制器和所述差值，计算得到脉冲宽度调制值，并对所述脉冲宽度调制值进行修正后，得到所述第一温度调节值。
9.根据权利要求6所述的服务器散热装置，其特征在于，所述计算模块包括：
设定模块，用于设定所述电压调节模块的温度调速曲线；
第二计算子模块，用于根据所述温度调节曲线和所述第二温度，计算得到第二温度调节值。
10.根据权利要求9所述的服务器散热装置，其特征在于，还包括：
写入模块，用于将所述温度调速曲线写入基板管理控制器。
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