CN109445345A - 一种高性能服务器散热导风控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高性能服务器散热导风控制系统，包括：主板BMC单元、MCU单元、电机驱动单元，所述主板BMC单元采集服务器节点的负载和温度信息；所述MCU单元的服务器参数输入端与所述主板BMC单元连接，挡板参数输出端与所述主板BMC单元连接，所述MCU单元根据获取的服务器节点处加速卡负载和温度信息计算散热挡板出风角度，所述MCU单元的控制输出端与电机驱动单元的输入端连接，电机驱动单元的输出端与步进电机的控制端连接，步进电机调节散热挡板的开启角度。还公开了一种高性能服务器散热导风控制方法，改善目前使用固定形状的导风罩不能适时调节散热气流角度的问题，更有效地提高了节点服务器的散热稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及服务器散热设计技术领域，尤其是一种高性能服务器散热导风控制系统及方法。
背景技术
随着高性能服务器的运用越来越多，市场对高性能服务器的需求也越来越大，目前的高性能服务器普遍采用4路加速卡甚至6路8路加速卡的设计，此类加速卡属于高性能运算卡，带有大面积的散热板和电子元器件，典型的加速卡TDP达到200W甚至250W，整个高性能服务器节点的散热功率达到1000W以上，甚至接近2000W，如此高的散热功率给服务器带来的最大考验就是如何进行节点内的散热设计，目前高性能服务器的散热设计普遍采用高性能风扇和固定导风罩设计，此类设计采用的是大风量和根据散热模拟制作的固定导风罩，根据整个节点的散热分布进行导风设计，此类设计最大的问题是导风罩固定，一旦安装节点内的风向就固定，不能进行风向的调节，只能调节风扇转速进而调节风量，不能根据不同的加速卡的负载进行风向的智能调节，使多个风扇的风流导向负载偏大的加速卡，达到散热的最优设计，根据不同的加速卡的负载变化进行风向的不同调节。
发明内容
本发明的目的是提供一种高性能服务器散热导风控制系统及方法，根据节点内不同的加速卡的负载温度智能调节挡风板角度，挡风板动态转动实现节点内部的风流角度调节。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
本发明第一方面提供了一种高性能服务器散热导风控制系统，包括：主板BMC单元、MCU单元、电机驱动单元，所述主板BMC单元采集服务器节点的负载和温度信息；所述MCU单元的服务器参数输入端与所述主板BMC单元连接，挡板参数输出端与所述主板BMC单元连接，所述MCU单元根据获取的服务器节点处加速卡负载和温度信息计算散热挡板出风角度，所述MCU单元的控制输出端与电机驱动单元的输入端连接，电机驱动单元的输出端与步进电机的控制端连接，步进电机调节散热挡板的开启角度。
结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，所述MCU单元包括单片机芯片DD1，单片机芯片DD1的型号为MSP430。
结合第一方面，在第一方面第二种可能的实现方式中，所述单片机芯片DD1的引脚23、引脚24、引脚25、引脚26分别与所述BMC单元连接。
结合第一方面，在第一方面第三种可能的实现方式中，所述单片机芯片DD1的引脚35与电机驱动单元的方向控制端连接，引脚36与电机驱动单元的开关控制端连接，引脚33与电机驱动单元的角度控制端连接。
结合第一方面，在第一方面第五种可能的实现方式中，所述电机驱动单元包括步进电机驱动芯片IC2和电机驱动芯片IC3；所述步进电机驱动芯片IC2的型号为L297，电机驱动芯片IC3的型号为L298；
所述单片机芯片DD1的引脚35与步进电机驱动芯片IC2的引脚17连接，单片机芯片DD1的引脚36与步进电机驱动芯片IC2的引脚10连接，单片机芯片DD1的引脚33与步进电机驱动芯片IC2的引脚17连接；
步进电机驱动芯片IC2的引脚4与电机驱动芯片IC3的引脚5连接，步进电机驱动芯片IC2的引脚6与电机驱动芯片IC3的引脚7连接，步进电机驱动芯片IC2的引脚7与电机驱动芯片IC3的引脚10连接，步进电机驱动芯片IC2的引脚9与电机驱动芯片IC3的引脚12连接，步进电机驱动芯片IC2的引脚5与电机驱动芯片IC3的引脚6连接，步进电机驱动芯片IC2的引脚8与电机驱动芯片IC3的引脚11连接；
所述电机驱动芯片IC3的引脚2、引脚3、引脚13和引脚14分别与步进电机控制端连接。
本发明第二方面提供了一种高性能服务器散热导风控制方法，包括以下步骤：
BMC单元获取服务器节点的负载和温度信息，发送至MCU单元；
MCU单元根据服务器加速卡的负载和温度信息计算散热需求，发送至电机驱动单元；
电机驱动单元控制步进电机调节散热挡板的开启角度。
结合第二方面，在第二方面第一种可能的实现方式中，所述BMC单元获取服务器节点的负载和温度信息，具体包括：
BMC单元将读取到的四个加速卡温度Ta1、Ta2、Ta3、Ta4，服务器风扇转速R1，进风口温度T2，出风口温度T3通过JTAG接口发送至MCU单元。
结合第二方面，在第二方面第二种可能的实现方式中，所述MCU单元根据服务器加速卡的负载和温度信息计算散热需求，具体包括：
若T3-T2≥5℃，则MCU单元进行挡风板调节步骤，否则，不动作；
若Ta1-Ta2≥7℃，MCU单元控制步进电机将挡风板向加速卡1方向调整部分角度，增大对加速卡1的风量，步进电机旋转角度
∠1＝(Ta1-Ta2)-7℃/10℃*1.8°*a，a为温度调节常数；
若Ta2-Ta3≥7℃，MCU单元控制步进电机将控制挡风板向加速卡2方向调整部分角度，增大对加速卡2的风量，步进电机旋转角度
∠2＝(Ta2-Ta3)-7℃/10℃*1.8°*a；
若Ta3-Ta4≥7℃，MCU单元控制步进电机将挡风板向加速卡2方向调整部分角度，增大对加速卡3的风量，步进电机旋转角度
∠3＝(Ta3-Ta4)-7℃/10℃*1.8°*a。
发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
本发明通MCU的智能控制挡板能够使风扇的出风角度可以根据每个区域的加速卡的工作负载和温度进行调节风向，满足高负载加速卡的散热需求，达到服务器节点的整体的散热优化调节，改善目前使用固定形状的导风罩不能适时调节散热气流角度的问题，更有效地提高了节点服务器的散热稳定性。
附图说明
图1是本发明高性能服务器散热导风控制系统示意图；
图2是本发明MCU单元电路原理图；
图3是本发明电机驱动单元电路原理图。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
如图1所示，高性能服务器散热导风控制系统，包括主板BMC单元、MCU单元、电机驱动单元。MCU单元包括单片机芯片DD1，单片机芯片DD1的型号为MSP430，电机驱动单元包括步进电机驱动芯片，主板BMC单元采集服务器节点的负载和温度信息；MSP430与主板BMC通过SPI接口连接，MCU单元根据获取的服务器节点处加速卡负载和温度信息计算散热挡板出风角度，MSP430与步进电机驱动芯片输入端连接，步进电机驱动芯片的输出端与步进电机的控制端连接，步进电机调节散热挡板的开启角度
如图2所示，单片机芯片DD1的引脚23、引脚24、引脚25、引脚26分别与所述BMC单元连接。
单片机芯片DD1的引脚35与电机驱动单元的方向控制端连接，引脚36与电机驱动单元的开关控制端连接，引脚33与电机驱动单元的角度控制端连接。
如图3所示，电机驱动单元包括步进电机驱动芯片IC2和电机驱动芯片IC3；所述步进电机驱动芯片IC2的型号为L297，电机驱动芯片IC3的型号为L298。
所述单片机芯片DD1的引脚35与步进电机驱动芯片IC2的引脚17连接，单片机芯片DD1的引脚36与步进电机驱动芯片IC2的引脚10连接，单片机芯片DD1的引脚33与步进电机驱动芯片IC2的引脚17连接。
步进电机驱动芯片IC2的引脚4与电机驱动芯片IC3的引脚5连接，步进电机驱动芯片IC2的引脚6与电机驱动芯片IC3的引脚7连接，步进电机驱动芯片IC2的引脚7与电机驱动芯片IC3的引脚10连接，步进电机驱动芯片IC2的引脚9与电机驱动芯片IC3的引脚12连接，步进电机驱动芯片IC2的引脚5与电机驱动芯片IC3的引脚6连接，步进电机驱动芯片IC2的引脚8与电机驱动芯片IC3的引脚11连接。
所述电机驱动芯片IC3的引脚2、引脚3、引脚13和引脚14分别与步进电机控制端连接。
一种高性能服务器散热导风控制方法，包括以下步骤：
S1、BMC单元获取服务器节点的负载和温度信息，发送至MCU单元；
S2、MCU单元根据服务器加速卡的负载和温度信息计算散热需求，发送至电机驱动单元；
S3、电机驱动单元控制步进电机调节散热挡板的开启角度。
步骤S1中，BMC单元获取服务器节点的负载和温度信息，具体包括：
BMC单元将读取到的四个加速卡温度Ta1、Ta2、Ta3、Ta4，服务器风扇转速R1，进风口温度T2，出风口温度T3通过JTAG接口发送至MCU单元。
步骤S2中，MCU单元根据服务器加速卡的负载和温度信息计算散热需求，具体包括：
若T3-T2≥5℃，则MCU单元进行挡风板调节步骤，否则，不动作；
若Ta1-Ta2≥7℃，MCU单元控制步进电机将挡风板向加速卡1方向调整部分角度，增大对加速卡1的风量，步进电机旋转角度
∠1＝(Ta1-Ta2)-7℃/10℃*1.8°*a，a为温度调节常数；
若Ta2-Ta3≥7℃，MCU单元控制步进电机将控制挡风板向加速卡2方向调整部分角度，增大对加速卡2的风量，步进电机旋转角度
∠2＝(Ta2-Ta3)-7℃/10℃*1.8°*a；
若Ta3-Ta4≥7℃，MCU单元控制步进电机将挡风板向加速卡2方向调整部分角度，增大对加速卡3的风量，步进电机旋转角度
∠3＝(Ta3-Ta4)-7℃/10℃*1.8°*a。
其中1.8°为步进电机转动最小角度，温度调节常数a和不同加速卡TDP，不同服务器整机TDP，风扇散热功率相关，本实施例温度调节常数a取值0.37.本发明以225WTDP加速卡，整机散热功率2800W，风扇散热功率50W为计算标准。附：本发明使用Mosaic公司的四相步进电机Sepmor1，此步进电机部分参数如下：
MCU单元会根据计算出的角度，对步进电机的转动角度进行调节，同时每隔30S和主板BMC单元进行通信，重复步骤S1，实现根据加速卡的温度变化进行挡风板的角度动态调节。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (8)
1.一种高性能服务器散热导风控制系统，其特征是，包括：主板BMC单元、MCU单元、电机驱动单元，所述主板BMC单元采集服务器节点的负载和温度信息；所述MCU单元的服务器参数输入端与所述主板BMC单元连接，挡板参数输出端与所述主板BMC单元连接，所述MCU单元根据获取的服务器节点处加速卡负载和温度信息计算散热挡板出风角度，所述MCU单元的控制输出端与电机驱动单元的输入端连接，电机驱动单元的输出端与步进电机的控制端连接，步进电机调节散热挡板的开启角度。
2.如权利要求1所述的系统，其特征是，所述MCU单元包括单片机芯片DD1，单片机芯片DD1的型号为MSP430。
3.如权利要求2所述的系统，其特征是，所述单片机芯片DD1的引脚23、引脚24、引脚25、引脚26分别与所述BMC单元连接。
4.如权利要求2所述的系统，其特征是，所述单片机芯片DD1的引脚35与电机驱动单元的方向控制端连接，引脚36与电机驱动单元的开关控制端连接，引脚33与电机驱动单元的角度控制端连接。
5.如权利要求4所述的系统，其特征是，所述电机驱动单元包括步进电机驱动芯片IC2和电机驱动芯片IC3；所述步进电机驱动芯片IC2的型号为L297，电机驱动芯片IC3的型号为L298；
所述单片机芯片DD1的引脚35与步进电机驱动芯片IC2的引脚17连接，单片机芯片DD1的引脚36与步进电机驱动芯片IC2的引脚10连接，单片机芯片DD1的引脚33与步进电机驱动芯片IC2的引脚17连接；
步进电机驱动芯片IC2的引脚4与电机驱动芯片IC3的引脚5连接，步进电机驱动芯片IC2的引脚6与电机驱动芯片IC3的引脚7连接，步进电机驱动芯片IC2的引脚7与电机驱动芯片IC3的引脚10连接，步进电机驱动芯片IC2的引脚9与电机驱动芯片IC3的引脚12连接，步进电机驱动芯片IC2的引脚5与电机驱动芯片IC3的引脚6连接，步进电机驱动芯片IC2的引脚8与电机驱动芯片IC3的引脚11连接；
所述电机驱动芯片IC3的引脚2、引脚3、引脚13和引脚14分别与步进电机控制端连接。
6.一种高性能服务器散热导风控制方法，采用权利要求1至任5一项权利要求所述的系统，其特征是，包括以下步骤：
BMC单元获取服务器节点的负载和温度信息，发送至MCU单元；
MCU单元根据服务器加速卡的负载和温度信息计算散热需求，发送至电机驱动单元；
电机驱动单元控制步进电机调节散热挡板的开启角度。
7.如权利要求6所述的方法，其特征是，所述BMC单元获取服务器节点的负载和温度信息，具体包括：
BMC单元将读取到的四个加速卡温度Ta1、Ta2、Ta3、Ta4，服务器风扇转速R1，进风口温度T2，出风口温度T3通过JTAG接口发送至MCU单元。
8.如权利要求7所述的方法，其特征是，所述MCU单元根据服务器加速卡的负载和温度信息计算散热需求，具体包括：
若T3-T2≥5℃，则MCU单元进行挡风板调节步骤，否则，不动作；
若Ta1-Ta2≥7℃，MCU单元控制步进电机将挡风板向加速卡1方向调整部分角度，增大对加速卡1的风量，步进电机旋转角度
∠1＝(Ta1-Ta2)-7℃/10℃*1.8°*a，a为温度调节常数；
若Ta2-Ta3≥7℃，MCU单元控制步进电机将控制挡风板向加速卡2方向调整部分角度，增大对加速卡2的风量，步进电机旋转角度
∠2＝(Ta2-Ta3)-7℃/10℃*1.8°*a；
若Ta3-Ta4≥7℃，MCU单元控制步进电机将挡风板向加速卡2方向调整部分角度，增大对加速卡3的风量，步进电机旋转角度
∠3＝(Ta3-Ta4)-7℃/10℃*1.8°*a。
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