CN113821091A - 风扇故障补偿 - Google Patents

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Abstract

当以额定风扇速度在正常条件下操作时，风扇系统使来自诸如机架安装式服务器的IHS(信息处理系统)内的经加热空气流通。控制器检测到所述风扇系统的风扇的故障，并且识别所述系统的运行风扇。通过操作已被配置为将附加电力输送到选定的增压风扇的风扇故障补偿电路来选择所述运行风扇中的一个或多个用于增压。所述风扇故障补偿电路输送输出电压，所述输出电压使所述系统的气流输出增压以补偿有故障的风扇。通过使所述输出电压增加约20％，增压后的风扇以高于额定速度约15％的速度操作，这已被证明可以补偿有故障的风扇，且同时避免在所述风扇系统的预期使用寿命内进一步发生故障。

Description

风扇故障补偿
技术领域
本公开总体上涉及信息处理系统(IHS)，并且更具体地涉及IHS的气流冷却。
背景技术
随着信息的价值和用途持续增长，个人和企业寻求处理和存储信息的另外的方式。一个选项是信息处理系统(IHS)。IHS通常处理、编译、存储和/或传达信息或数据以用于企业、个人或其他目的。因为技术和信息处理需要和需求可能在不同应用之间有所不同，所以IHS也可关于以下方面有所不同：处理什么信息，如何处理信息，处理、存储或传达多少信息，以及可多快速且高效地处理、存储或传达信息。IHS的变化允许IHS为通用的或被配置为用于特定用户或特定用途，诸如金融交易处理、航空订票、企业数据存储、全球通信等。另外，IHS可以包括各种硬件和软件部件，所述硬件和软件部件可以被配置为处理、存储和传达信息，并且可以包括一个或多个计算机系统、数据存储系统和联网系统。
IHS的部件消耗电力并且会生成大量热量。IHS内的热量可能会降低IHS部件的可靠性和性能，从而可能导致代价高昂的误动作和部件故障。为了消散所生成的热量，IHS可以包括一个冷却风扇或者被组织和操作为气流冷却系统的一组或多组冷却风扇。数据中心可以容纳大量IHS，诸如在机架内堆叠并安装的服务器。由数据中心中普遍的密集封装型机架所带来的限制使得在数据中心内安装的机架安装式IHS内支持气流冷却复杂化。因此，这种机架安装式IHS的气流冷却系统专用于在密集封装数据中心环境内的操作。
发明内容
在各种实施方案中，提供了用于信息处理系统(IHS)的气流冷却的系统。所述系统包括：多个风扇，所述多个风扇用于使来自所述IHS内的经加热空气流通，其中所述多个风扇中的每一个使用基准电压以额定风扇速度进行操作；控制器，所述控制器被配置为：检测到所述多个风扇中的第一风扇的故障；识别所述多个风扇中的多个运行风扇；确定所述运行风扇中的第一多个增压风扇；配置风扇故障补偿电路，以将附加电力输送到所述第一多个增压风扇；以及启用所述风扇故障补偿电路的输出电压，其中所启用的输出电压使所述第一多个增压风扇的气流输出增压。
在另外的系统实施方案中，所述风扇故障补偿电路的所述输出电压将所述第一多个增压风扇的风扇速度提高到所述额定风扇速度以上。在另外的系统实施方案中，所述风扇故障补偿电路的所述输出电压比所述多个风扇的所述基准电压高出约20％。在另外的系统实施方案中，提高后的风扇速度比所述多个风扇的所述额定风扇速度高出约15％。在另外的系统实施方案中，所述第一多个增压风扇是通过基于相应的运行风扇相对于有故障的第一风扇的位置从所述运行风扇进行选择来确定的。在另外的系统实施方案中，所述气流冷却将所述IHS的温度维持在距与所述IHS相关联的规范温度的第一裕度以下，并且其中所述系统在所述第一风扇发生故障之后通过操作所述风扇故障补偿电路将所述第一裕度维持在所述规范温度之下。在另外的系统实施方案中，风扇故障补偿电路被配置为在第一间隔将附加电力输送到所述第一多个增压风扇，并且其中所述控制器还被配置为确定所述运行风扇中的第二多个增压风扇，并且其中所述风扇故障补偿电路被配置为在第二间隔将附加电力输送到所述第二多个增压风扇。在另外的系统实施方案中，所述第一多个增压风扇是基于所述第一风扇的所述故障是完全故障还是局部故障来选择的。在另外的系统实施方案中，所述第一多个增压风扇是基于有故障的第一风扇是否为双转子风扇来选择的。
在各种另外的实施方案中，提供了信息处理系统(IHS)，所述IHS包括：一个或多个处理器以及耦接到所述一个或多个处理器的多个存储器装置；机箱；沿着所述机箱的中间板延伸的多个风扇，其中所述多个风扇使来自所述IHS内的经加热空气流通，并且其中所述多个风扇中的每一个使用基准电压以额定风扇速度进行操作；以及控制器，所述控制器被配置为：检测到所述多个风扇中的第一风扇的故障；识别所述多个风扇中的多个运行风扇；确定所述运行风扇中的第一多个增压风扇；配置风扇故障补偿电路，以将附加电力输送到所述第一多个增压风扇；以及启用所述风扇故障补偿电路的输出电压，其中所启用的输出电压使所述第一多个增压风扇的气流输出增压。
在另外的IHS实施方案中，所述风扇故障补偿电路的所述输出电压将所述第一多个增压风扇的风扇速度提高到所述额定风扇速度以上。在另外的IHS实施方案中，所述第一多个增压风扇是通过基于相应的运行风扇相对于有故障的第一风扇的位置从所述运行风扇进行选择来确定的。在另外的IHS实施方案中，所述风扇故障补偿电路被配置为在第一间隔将附加电力输送到所述第一多个增压风扇，并且其中所述控制器还被配置为确定所述运行风扇中的第二多个增压风扇，并且其中所述风扇故障补偿电路被配置为在第二间隔将附加电力输送到所述第二多个增压风扇。在另外的IHS实施方案中，所述第一多个增压风扇是基于所述第一风扇的所述故障是完全故障还是局部故障来选择的。在另外的IHS实施方案中，所述第一多个增压风扇是基于有故障的第一风扇是否为双转子风扇来选择的。
在各种另外的实施方案中，提供了用于信息处理系统(IHS)的气流冷却的方法。所述方法包括：使用多个风扇使来自所述IHS内的经加热空气流通，其中所述多个风扇中的每一个使用基准电压以额定风扇速度进行操作；检测到所述多个风扇中的第一风扇的故障；识别所述多个风扇中的多个运行风扇；确定所述运行风扇中的第一多个增压风扇；配置风扇故障补偿电路，以将附加电力输送到所述第一多个增压风扇；以及启用所述风扇故障补偿电路的输出电压，其中所启用的输出电压使所述第一多个增压风扇的气流输出增压，并且其中所述风扇故障补偿电路的所述输出电压将所述第一多个增压风扇的风扇速度提高到所述额定风扇速度以上。
在另外的方法实施方案中，所述风扇故障补偿电路的所述输出电压比所述多个风扇的所述基准电压高出约20％，其中提高后的风扇速度比所述多个风扇的所述额定风扇速度高出约15％。在另外的方法实施方案中，所述第一多个增压风扇是通过基于相应的运行风扇相对于有故障的第一风扇的位置从所述运行风扇进行选择来确定的。在另外的方法实施方案中，所述第一多个增压风扇是基于所述第一风扇的所述故障是完全故障还是局部故障来选择的。在另外的方法实施方案中，所述第一多个增压风扇是基于有故障的第一风扇是否为双转子风扇来选择的。
附图说明
本发明是借助于实例来示出并且不限于附图，在附图中相似的附图标记指示类似的元件。附图中的元件是为了说明的简便性和清晰而示出的，并且未必按比例绘制。
图1是示出根据一些实施方案的被配置为用于风扇故障补偿的IHS的某些部件的图。
图2A是根据各种实施方案的提供风扇故障补偿的电路图。
图2B是根据各种实施方案的提供风扇故障补偿的另外方面的另外的电路图。
图3是描述根据一些实施方案的用于风扇故障补偿的方法的某些步骤的流程图。
具体实施方式
出于本公开的目的，IHS可以包括任何仪器或仪器集合，所述仪器或仪器集合可操作来计算、运算、确定、分类、处理、传输、接收、检索、发起、切换、存储、显示、传达、表明、检测、记录、再现、处置或利用用于商业、科学、控制或其他目的的任何形式的信息、情报或数据。例如，IHS可以是个人计算机(例如，台式计算机或膝上型计算机)、平板计算机、移动装置(例如，个人数字助理(PDA)或智能手机)、服务器(例如，刀片服务器或机架式服务器)、网络存储装置或任何其他合适的装置，并且大小、形状、性能、功能和价格可能会有所不同。IHS可以包括随机存取存储器(RAM)、一个或多个处理资源，诸如中央处理单元(CPU)或硬件或软件控制逻辑、只读存储器(ROM)和/或其他类型的非易失性存储器。
IHS的另外部件可以包括一个或多个磁盘驱动器、用于与外部装置通信的一个或多个网络端口以及各种I/O装置，诸如键盘、鼠标、触摸屏和/或视频显示器)。IHS还可以包括一个或多个总线，其可操作以在各种硬件部件之间传输通信。在下面更详细地描述了IHS的示例。应当理解，尽管本文描述的某些IHS可以在企业计算服务器的背景下进行讨论，但是也可以利用其他实施方案。
如所描述的，在数据中心环境中，服务器IHS可以安装在机箱内，在一些情况下，与其他类似的服务器IHS一起安装在机箱内。机架可以容纳多个这样的机箱，并且数据中心可以容纳多个机架。每个机架可以承载作为机箱的部件安装的大量IHS，并且多个机箱可以堆叠并安装在机架内。在这种机架安装式服务器IHS中，必须在密集封装型数据中心环境的限制内提供气流冷却。这导致了对此类数据中心IHS的气流冷却系统的显著需求，这种数据中心IHS可能全天候操作，从而导致冷却系统的耗损并且最终导致风扇故障。
通常，使用气流冷却系统提供附加冷却允许IHS通过提高IHS的产生热的内部部件的性能，诸如通过以更快的操作速度操作IHS的处理器来提供提升的能力。在一些情况下，IHS所支持的性能特性是部分地基于IHS的最坏情况下的冷却能力来确定的。例如，在包括多风扇系统的IHS(诸如机架安装式服务器)中，这种IHS支持的性能特性可以基于最坏情况下的冷却情景(其中多风扇系统中的风扇中的一个已出现故障)来确定。在这种情况下，尽管发生了风扇故障但冷却系统仍可以提供的冷却能力可能显著地影响IHS所支持的性能特性。在可获得比最坏情况下的冷却更好的附加冷却的情况下，可以启用IHS的附加性能能力，但是在正常操作条件下IHS所支持的基本性能能力通常至少部分地基于预期可以由冷却系统生成的最低水平的气流冷却来确定，而与操作条件无关。如果可以增大在这种最坏情况条件下气流冷却系统可以支持的该最低冷却水平，则IHS可以支持更高的性能。
图1示出了根据各种实施方案的被配置为用于实现本文所述的用于风扇故障补偿的系统和方法的IHS 100的部件。尽管本文提供的实施方案描述了为机架安装式服务器的IHS，但是可以使用其他类型的IHS来实现其他实施方案。在图1的说明性实施方案中，IHS100可以是通常将安装在机箱内的服务器，该机箱通常又将安装在机架的狭槽内，如上所述。以这种方式安装，IHS 100可以利用机箱和/或机架所提供的某些共享资源，诸如电力和联网。在一些实施方案中，诸如IHS 100的多个服务器可以安装在单个机箱内。例如，IHS100可以是与另一个1RU部件(诸如类似于IHS 100的另一个服务器)配对的1RU(机架单元)服务器，并且与2RU机箱一起安装。
IHS 100可以包括一个或多个处理器105。在一些实施方案中，处理器205可以包括主处理器和协处理器，所述主处理器和协处理器中的每一个可以包括多个处理核心。IHS100可以使用芯片组进行操作，所述芯片组可以由将处理器105耦接到IHS 100的主板的各种其他部件的集成电路来实现。在一些实施方案中，芯片组的全部或部分可以直接在各个处理器105的集成电路内实现。芯片组可以向一个或多个处理器105提供对经由一个或多个总线115可访问的各种资源的访问。各种实施方案可以利用任何数量的总线来提供由单个所示总线115提供的所示路径。在某些实施方案中，总线115可以包括PCIe(PCI Express)交换结构(switch fabric)，所述PCIe交换结构经由根复合体访问并且用于将处理器101耦接到各种内部和外部PCIe装置。
在一些情况下，处理器101的规格可以指定处理器的最大操作温度(即，处理器的规范温度(specification temperature或“spec”temperature))，其中该规范温度可以由处理器101的制造商提供。为了将处理器101的操作温度维持在该规范温度以下，可以使用一个或多个传感器的温度测量值来直接或间接确定与处理器101相关联的一个或多个温度。在一些实施方案中，基于IHS 100的风扇系统120的气流冷却能力来选择和/或配置处理器101。例如，可以基于风扇系统120是否能够生成足以为该更快的处理器速度提供冷却的气流来选择供在IHS 100中使用的更快的处理器或启用更快的处理器速度的设置。在一些实施方案中，处理器选择或处理器速度选择是基于风扇系统120的最坏情况下的冷却能力，这在下面另外详细地进行了描述。如果风扇系统120的最坏情况下的冷却能力不足以将处理器101冷却到其温度裕度以下，则可以选择较慢的处理器或较慢的处理速度，从而使可以使用IHS 100提供的潜在性能能力降级。
如图所示，一个或多个处理器105可以包括可以直接在处理器105的电路内实现的集成存储器控制器105a，或存储器控制器105a可以是位于与处理器105相同的管芯上的单独的集成电路。存储器控制器105a可以被配置为管理经由高速存储器接口105b向和从IHS105的系统存储器110进行的数据传送。系统存储器110可以包括适合于支持由一个或多个处理器105进行的高速存储器操作的存储器部件，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、NAND闪存。系统存储器110可以组合持久性非易失性存储器和易失性存储器两者。在某些实施方案中，系统存储器110可以包括多个可移动存储器模块。所示实施方案的系统存储器110包括可移动存储器模块110a-n。每个可移动存储器模块110a-n可以利用与接纳一种类型的可移动存储器模块110a-n(诸如DIMM(双列直插式存储器模块))的主板扩展卡插槽相对应的外形规格。IHS系统存储器110的其他实施方案可以配置有与不同类型的可移动存储器模块的外形规格相对应的存储器插槽接口，所述不同类型的可移动存储器模块诸如双列直插式封装(DIP)存储器、单列直插式引脚封装(SIPP)存储器、单列直插式存储器模块(SIMM)和/或球栅阵列(BGA)存储器。
在各种实施方案中，各种资源可以经由通过处理器芯片组管理的总线115耦接到IHS 100的一个或多个处理器105。在一些情况下，这些资源可以是IHS 100的主板的部件，或者这些资源可以是诸如经由I/O端口150耦接到IHS 100的资源。在一些实施方案中，IHS100可以包括一个或多个I/O端口150，诸如PCIe端口，所述I/O端口可以用于将IHS 100直接耦接到其他IHS、存储资源或其他外围部件。在某些实施方案中，I/O端口150可以提供至其中安装有IHS 100的机箱的背板或中间板的耦接。
如图所示，IHS 100还可以包括向机箱的部件提供适当水平的DC电力的供电单元160。供电单元160可以从AC电源或从共享电力系统接收电力输入，所述共享电力系统由其中可以安装IHS 100的机架提供。在某些实施方案中，供电单元160可以被实现为可以用于为IHS100提供冗余的热抽换供电单元的可抽换部件。
如图所示，一个或多个处理器105也可以耦接到网络控制器125，诸如由网络接口控制器(NIC)提供，该网络接口控制器耦接到IHS 100并且允许IHS 100经由外部网络(诸如互联网或LAN)进行通信。网络控制器125可以包括用于将IHS 100连接到网络的各种微控制器、交换机、适配器和耦接器，其中这样的连接可以由IHS 100直接建立或经由其中安装有机箱100的机架所提供的共享联网部件和连接建立。在一些实施方案中，网络控制器125可以允许IHS 100直接与来自其他附近IHS的网络控制器介接，以支持利用来自多个IHS的资源的集群处理能力。在一些实施方案中，网络控制器125可以是可抽换部件，其可以在IHS100维持操作的同时从外部接达和替换。
IHS 100可以包括一个或多个存储控制器130，所述存储控制器可以用于访问可经由其中安装有IHS 100的机箱访问的存储驱动器140a-n。存储控制器130可以为逻辑和物理存储驱动器140a-n的RAID(独立磁盘冗余阵列)配置提供支持。在一些实施方案中，存储控制器155可以是在访问物理存储驱动器140a-n时提供有限能力的HBA(主机总线适配器)。在许多实施方案中，存储驱动器140a-n可以是可替换的热抽换存储装置，其安装在由其中安装有IHS 100的机箱所提供的托架内。在一些实施方案中，存储驱动器140a-n也可以由与IHS 100安装在同一机箱内的其他IHS访问。尽管在图1中示出了单个存储控制器130，但是IHS 100也可以包括可以与存储控制器130类似地操作的多个存储控制器。在存储驱动器140a-n是由机箱的托架接纳的热抽换装置的实施方案中，存储驱动器140a-n可以经由在机箱的托架与IHS 100的中间板145之间的耦接件而耦接到IHS 100。存储驱动器140a-n可以以各种组合包括SAS(串行附接SCSI)磁盘驱动器、SATA(串行先进技术附件)磁盘驱动器、固态驱动器(SSD)和其他类型的存储驱动器。
与一个或多个处理器105一样，存储控制器130还可以包括集成存储器控制器130b，所述集成存储器控制器可以用于管理经由高速存储器接口向和从一个或多个存储器模块135a-n进行的数据传送。通过使用由存储器控制器130b和存储器模块135a-n实现的存储器操作，存储控制器130可以使用高速缓存存储器进行操作以支持既安全又快速的存储操作。系统存储器135a-n可以包括适合于支持高速存储器操作的存储器部件，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、NAND闪存，并且可以组合持久性非易失性存储器和易失性存储器两者。与系统存储器110一样，存储器模块135a-n可以利用与存储器卡插槽(诸如DIMM(双列直插式存储器模块))相对应的外形规格。
如图所示，IHS 100包括提供用于远程监测和管理IHS 100的操作的各个方面的能力的远程访问控制器(RAC)155。为了支持这些监测和管理功能，远程访问控制器155可以利用与IHS 100的各种内部部件的带内和边带(即，带外)通信两者。远程访问控制器115可以从IHS 100的部件以及其中安装有IHS的机箱收集传感器数据，诸如温度传感器读数。为了支持使用风扇系统120的IHS 100的气流冷却，可以利用由远程访问控制器115收集的温度传感器读数。除了收集在操作风扇系统120时使用的数据外，如关于以下实施方案另外详细描述的，远程访问控制器115可以实现支持对在风扇系统120内检测到的故障进行补偿的程序。
为了支持这种能力，远程访问控制器115可以被配置为检测风扇系统120内的各种类型的故障。例如，在IHS 100是机架安装式服务器的实施方案中，风扇系统120可以包括并排对齐并且沿着IHS 100的机箱的中间板延伸的一排冷却风扇，其中操作该一排风扇以使来自IHS 100的机箱的内部隔间内的经加热空气流通。远程访问控制器115可以包括用于检测风扇系统120的各个风扇中的任一个中的故障的能力。在一些实施方案中，远程访问控制器115可以诸如通过检测由非操作风扇传输的或以其他方式响应于尝试与非操作风扇进行通信而生成的错误状况来检测风扇系统120的风扇中的一个的完全故障。在一些实施方案中，远程访问控制器115可以诸如通过检测风扇中的一个中的低RPM状况来检测风扇系统120内的局部风扇故障。
在一些实施方案中，沿着机箱的中间板延伸的风扇系统120的各个并排狭槽可以各自包括风扇组(fan pack)，所述风扇组具有沿着共同的旋转轴线对齐的两个单独的风扇马达，其中每个风扇使单独的转子和单独的风扇叶轮旋转。风扇组的马达中的每一个是单独供电和控制的，从而在单个风扇狭槽内提供冗余风扇能力。使用这样的风扇组系统，一个风扇中的故障不会妨碍风扇组使用其它仍操作的风扇生成气流。以此方式，风扇组防止了在由一排冷却风扇生成的气流中产生空隙。否则，这种空隙将由单马达风扇系统内的风扇故障引起。在一排冷却风扇中产生了气流输出中的空隙的情形中，这种空隙为IHS内的反向气流提供了路径，从而在IHS的内部隔间之间生成循环气流，而不是使来自隔间内的经加热空气流通。在利用这种风扇组的气流系统中，远程访问控制器115可以检测风扇系统120内的风扇组的各个风扇的故障。
如下面另外详细描述的，在IHS 100的各种实施方案中，远程访问控制器115可以被配置为检测风扇系统120内的故障，并且还可以被配置为起始用于补偿检测到的风扇故障的程序。例如，远程访问控制器115可以启用风扇故障补偿电路，所述风扇故障补偿电路允许远程访问控制器115将附加电力路由到风扇系统120的其余操作风扇中的一个或多个。在一些实施方案中，远程访问控制器115可以利用风扇故障补偿电路来交替向风扇系统120的操作风扇的不同组合提供附加电力。如下面另外详细描述的，远程访问控制器115可以被配置为以允许风扇系统120的其余操作风扇补偿风扇故障的方式在风扇系统120的可用操作风扇之间进行选择，同时仍在已由发明人证明允许风扇系统120继续操作而不会在风扇系统120的预期剩余寿命产生另外的风扇故障的阈值内维持这些风扇的操作。在一些实施方案中，远程访问控制器155可以与风扇系统120的风扇控制器协作来实现这些风扇故障补偿技术中的一些或全部。
除了支持气流冷却之外，远程访问控制器155可以另外实现各种附加管理能力。在一些情况下，远程访问控制器155可以从与处理器105、存储驱动器140a-n和IHS 100的其他部件不同的电源平面操作，从而在IHS 100的处理核心断电时允许远程访问控制器155进行操作以及继续进行管理任务。各种BIOS功能(包括启动IHS 100的操作系统)可以由远程访问控制器155实现。在一些实施方案中，远程访问控制器155可以在IHS 100初始化之前(即，处于裸机状态中)执行各种功能以验证IHS 100及其硬件部件的完整性。
远程访问控制器155可以包括服务处理器155d或专用微控制器，所述服务处理器或专用微控制器操作支持IHS 100的远程监测和管理的管理软件。远程访问控制器155可以安装在IHS 100的主板上，或者可以经由主板提供的扩展狭槽耦接到IHS 100。为了支持远程监测功能，网络适配器125b可以支持在远程管理操作与远程访问控制器155之间的连接，其中可以经由有线和/或无线网络连接来支持这些管理连接。在一些情况下，由网络适配器125b提供的网络连接性可以支持与进行操作以支持附近的IHS(诸如在相邻的机架安装式服务器中)的附近的远程访问控制器的通信。
远程访问控制器155的服务处理器155d可以依靠I2C协处理器155c来实现与IHS100的被管理部件的I2C通信。I2C协处理器155c可以是专用协处理器或微控制器，其被配置为经由边带I2C总线接口与IHS 100的被管理硬件系统(诸如网络控制器125、存储控制器130和风扇系统120)介接。如图所示，I2C协处理器155c可以经由通过I2C多路复用器155a的操作而选择的边带总线与各个被管理系统120、125和130介接。
在各种实施方案中，IHS 100不包括图1中所示的部件中的每一个。在各种实施方案中，除了图1中所示的那些之外，IHS 100还可以包括各种附加部件。此外，在图1中表示为单独部件的一些部件在某些实施方案中可以改为与其他部件相集成。例如，在某些实施方案中，由示出的部件提供的功能中的全部或一部分可以改为由集成到一个或多个处理器105中作为片上系统的部件提供。
图2A是根据各种实施方案的提供风扇故障补偿的电路图。如所描述的，IHS(诸如机架安装式服务器)可以包括风扇系统，所述风扇系统具有单独作为气流冷却系统的元件操作的至少一组冷却风扇。在一些这样的冷却系统中，所利用的风扇是双转子风扇组205a-n，所述双转子风扇组各自包括两个单独的风扇马达，两个单独的风扇马达各自操作单独的转子和叶轮。当双转子风扇组205a-n中的一个风扇发生故障时，风扇组中的另一个风扇可以继续操作，从而防止在由风扇系统生成的气流中出现所述的空隙。图2A示出了根据各种实施方案的电路图，其由诸如关于图1所述的风扇系统用于一组风扇组205a-n的操作中，一组风扇组205a-n各自在一排风扇的单个狭槽内提供冗余气流能力。
图2A的电路图示出了用于将电力输送到风扇组205a-n的系统并且用于实现补偿在风扇组205a-n内检测到的故障的程序的路径。可以通过相应开关210a-n的配置来启用每个风扇组205a-n的操作，所述开关210a-n允许电流在正常操作条件下从被用作输入的电力轨225流到风扇系统。例如，开关210a的配置允许电流从电力轨225流动，诸如用于在正常操作条件下为风扇组205a-n中的每一个供电的12伏基准电压。在配置开关210a时，基准电压沿着路径215a流动并且为风扇组205a供电。
在一些实施方案中，可以基于由诸如关于图1所述的远程访问控制器生成的信号来配置各个开关210a-n。在图2A的实施方案中，经由信号传递路径240a和240b传输这种信号。如图所示，信号传递路径240a可以用于配置多个开关210a、210b，或者信号传递路径240b可以用于配置单个开关210n。在一些实施方案中，经由信号传递路径240a和240b输送的信号可以由风扇控制器生成，所述风扇控制器被配置为管理基准电压至风扇组205a-n的输送，其中该基准电力的输送是由风扇控制器根据风扇组205a-n的规范管理的。在其他实施方案中，本文描述的风扇系统管理操作由远程访问控制器实现，而未使用单独的风扇控制器。
在正常操作条件下，风扇组205a-n中的每一个是完全操作的并且用于促进由风扇系统提供的通风。然而，如所述的，风扇系统的各个风扇可能会局部或完全地故障。在一些实施方案中，远程访问控制器和/或风扇控制器可以检测风扇系统内的故障状况。特别地，可以检测各个风扇的故障，包括双转子风扇组205a-n的各个风扇的故障。如下面另外详细描述的，在检测到风扇系统内的这种故障时，远程访问控制器可以识别风扇系统中仍操作的风扇。远程访问控制器可以从这些剩余的操作风扇中选择一个或多个风扇来输送辅助增压电压。一旦已选择这些风扇，远程访问控制器就可以沿着路径240a-b输送用于禁用将基准电压225输送到这些选定风扇的信号，并且可以沿着路径235a-n输送用于启用将增压电压输送到选定风扇的附加信号。例如，一旦已经由开关210a的配置禁用了基准电压225的输送，经由路径235a输送的信号就可以以允许增压电压220a流动至风扇组205a的方式配置晶体管245a。在各种情形中，远程访问控制器可以被配置为在不确定的持续时间内启用多个操作风扇组205a-n以用于输送增压电压，或者可以在有限的持续时间内在启用操作风扇组205a-n的各种组合之间循环。
一旦已经通过晶体管245a-n或其他这样的开关元件的配置启用了被选择用于输送增压电压的操作风扇组，远程访问控制器就可以在路径230上发出信号，该信号启用向被选择用于增压的风扇组提供增压电压220a的增压电路220。如图所示，增压电路220接收电力轨225的输入电压，并且将增压电压220a输送到选定风扇组。在一些实施方案中，经由路径230传输的信号可以配置增压电路220以用于输送由增压电路220支持的一组预定义增压电压中的一个。例如，由远程访问控制器经由路径230传输的信号可能会导致增压电路220中的电压倍增器的配置，该配置支持通过使电力轨225的基准电压倍增而生成的一组特定的电压输出。如下面另外详细描述的，一些实施方案可以配置增压电压的输送，该增压电压为在正常操作条件下提供给风扇的基准电压的约120％。
如图所示，用于将基准电压输送到各个风扇组205a-n的每个路径215a-n包括二极管250a-n，所述二极管防止在增压电压输送周期期间的反向电流流动。例如，二极管250a防止由于将晶体管245a配置为将增压电压输送到风扇组205a而发生输送到该风扇组的增压电压220a的任何反向流动。一些实施方案可以利用二极管250a-n，所述二极管会导致在正常操作条件期间由风扇组205a-n接收的基准电压215a-n的可忽略不计的下降。为了支持提高的效率，在一些实施方案中，由图2A中的区域270划界的二极管250a和晶体管245a可以改为使用诸如在图2B的电路图中所示的电路来实现。
在图2B的电路图中，利用两个晶体管电路260、265来分别启用和禁用基准电压215a或增压电压220a至特定风扇的流动。在所示的实施方案中，晶体管电路260、265中的每一个是O形圈电路，所述O形圈电路包括背对背的MOSFET，所述背对背的MOSFET可以各自被配置为经由相应的电力路径215a、220a启用和禁用电流到风扇的流动，以及提供对反向电流流动的双向阻断。O形圈电路260、265的操作是经由远程访问控制器经由路径255传输的信号来配置的。在一些实施方案中，远程访问控制器可以经由255发出一个信号，所述信号会产生O形圈电路260、265的相反配置。例如，在风扇系统的所有部件均操作的正常操作期间，经由路径255发出的信号用于将O形圈电路260配置为使基准电压215a能够流动，同时还将O形圈电路265配置为防止经由路径220a的反向电流流动。一旦已检测到风扇故障，远程访问控制器则可以使在路径255上发出的信号的逻辑反转，从而禁用经由O形圈电路260来输送基准电压215a并且启用经由O形圈电路265来输送增压电压220a，其中O形圈电路260的配置还用于防止增压电压经由路径215a的反向流动。实施方案可以利用诸如图2B所示的电路以便提供提高的效率。特别地，与图2A中使用的电路相比，O形圈电路260、265可以减小所输送的电力的电压降，同时还提供对反向电流流动的有效阻断。
图3是描述根据一些实施方案的用于风扇故障补偿的方法的某些步骤的流程图。实施方案可以在框305处开始，其中在风扇系统的所有风扇均运作的正常操作条件期间，多风扇冷却系统向IHS提供气流冷却。在正常操作条件的间隔期间，可以如关于图2A所述的那样操作风扇，使得将基准电压输送到风扇中的每一个，以便使风扇以其额定速度操作。例如，风扇系统的各个风扇可以被设计为根据提供RPM额定值的规范运行，在该RPM额定值下，预期风扇会在指定的持续期间可靠地操作。在各种实施方案中，在正常操作条件期间，远程访问控制器和/或风扇控制器可以通过启用使风扇中的每一个以其额定RPM设置操作的基准电压的输送来操作冷却风扇。在正常操作条件期间，风扇系统提供足以支持IHS的处理器在其规范温度或规范温度以下操作或者在IHS处理器的该规范温度的某个裕度内操作的气流冷却。
当风扇系统操作时，在框310处，监测风扇系统中的风扇中的每一个的操作状态。在一些情况下，可以通过检测错误代码或指示非操作风扇的其他信号来识别完全风扇故障。完全风扇故障也可以通过风扇的指示风扇转子已停止旋转或旋转太慢而无法为冷却系统的操作贡献任何气流的RPM测量结果来识别。在某些实施方案中，还可以通过指示风扇转子仍在旋转但其速度却低于其RPM额定值的RPM测量结果来识别局部风扇故障。在框315处，检测风扇系统的风扇中的此类故障状况。如所描述的，在某些风扇系统中，利用了双转子风扇组，其中风扇的单独转子可以彼此独立地操作和发生故障。在利用这种风扇组的系统中，检测到的错误状况可以包括检测到风扇组的风扇中的一个发生故障。
在检测到风扇系统内的风扇故障后，在框320处，可以识别风扇系统的操作风扇。在一些情况下，可以通过查询或由远程访问控制器发出的其他信号来验证每个操作风扇的操作状态。在一些实施方案中，在框325处，可以确定每个操作风扇相对于有故障的风扇的位置的位置。如所描述的，在由沿着机架安装式服务器的中间板延伸的一排冷却风扇构成的风扇系统中，风扇中的一个中的故障可能导致该一排风扇的气流输出中的空隙。这些空隙为IHS内的反向气流提供路径并且会降低仍操作的风扇的效率。例如，由于风扇故障而导致的反向流动路径可以在IHS的隔间内产生圆形气流环路，从而降低了风扇系统使来自IHS内的经加热空气流通的能力。在利用双转子风扇组的风扇系统中，需要风扇组的两个风扇都发生故障才能产生这种空隙，但是这种风扇组故障仍然可能发生。
在框330处，远程访问控制器确定风扇系统中的操作风扇中的哪些要提供有增压电压。响应于检测到的风扇故障，远程访问控制器可以配置和操作风扇故障补偿电路，诸如关于图2A所描述的，以便向在风扇系统内仍操作的风扇中的一个或多个提供增压电压，从而允许这些选定的风扇以高于其RPM额定值的速度进行操作。在某些情况下，远程访问控制器可以选择所有操作风扇来输送增压电压。在一些实施方案中，远程访问控制器可以选择一子组操作风扇来输送增压电压，但可以仅在选定的间隔内启用至该选定组的操作风扇的增压电压输送。在该间隔已到期之后，远程访问控制器可以选择另一子组操作风扇来在选定的间隔内输送增压电压。以这种方式，远程访问控制器可以循环通过操作风扇，以便限制由于在增压间隔期间在其RPM额定值以上操作风扇而置于任何个别风扇上的应力。在一些实施方案中，可以基于检测到的风扇故障是完全故障还是其中风扇以降低的RPM进行操作的局部故障来确定在每个循环期间被选择用于增压的若干操作风扇。在一些实施方案中，可以基于使用中的风扇(特别是有故障的风扇)是否是双转子风扇来确定在每个循环期间被选择用于增压的若干操作风扇。如所描述的，单转子风扇的完全故障可能会导致气流空隙，从而允许在IHS内的反向气流。双转子风扇会防止这种气流空隙，因为需要风扇组的两个风扇都发生故障才可以。在由于风扇故障已产生气流空隙的情形中，可以选择较少数量的操作风扇进行增压操作，其中基于其距有故障的风扇的相应距离以及因此而产生的气流空隙来选择风扇。
在一些实施方案中，远程访问控制器可以基于操作风扇距有故障的风扇的位置来选择操作风扇以提供增压电压。例如，在一排风扇内的风扇故障已导致气流空隙从而允许通过该空隙的循环气流的情形中，可以不选择邻近空隙的操作风扇来提供增压电压。相反地，可以选择距由于风扇故障而导致的空隙最远的操作风扇来用于增压电压，这是因为从这些风扇得到的附加气流更有可能使来自IHS内的经加热空气流通，而不是促进通过风扇系统中的空隙的循环气流。
一旦已经选择了操作风扇进行增压，在框335处，远程访问控制器配置风扇故障补偿电路，诸如关于图2A至图2B所述的风扇故障补偿电路，以将增压电压输送到选定的风扇。例如，远程访问控制器可以禁用基准电压的输送并且启用增压电压至已选择的各个风扇的输送，从而以高于其RPM额定值的速度操作这些选定的风扇。在框340处，远程访问控制器启用由风扇故障补偿电路输出的增压电压。基于在框335处的电路配置，启用的增压电压仅被输送到已被选择用于增压操作的风扇。如所描述的，向选定的一组风扇输送增压电压可以无限期地继续或可以在限定的间隔内启用，在这之后，远程访问控制器可以返回到框330，以便选择另一组风扇以在后续间隔内进行增压操作，从而周期性地循环通过操作风扇。在某些实施方案中，可以根据测量到的温度读数在每个循环中选择风扇来进行增压操作，测量到的温度读数提供了当前对由IHS进行的冷却的需求的指示。例如，在IHS的处理器在显著地低于其规范温度下操作的情形中，与处理器在较接近其规范温度下操作的情形相比，将选择一组更少的风扇来进行增压操作。在某些实施方案中，可以根据已检测到的风扇故障的类型和程度在每个循环中选择风扇来用于增压操作。在已检测到由于风扇以显著低于其额定RPM操作而导致的局部风扇故障的情形中，与已检测到完全风扇故障的情形相比，在每个循环中可以选择更小子组的风扇来用于增压操作。在一些实施方案中，局部发生故障的风扇中的RPM减小得越多，在每个循环中可以选择越大数量的操作风扇来用于增压操作。
以这种方式，风扇系统中剩余的操作风扇可以用于补偿风扇系统内的风扇故障。即使风扇发生故障，该能力也允许风扇系统支持IHS的继续操作。如果此后不久增压电压的输送导致增压后的风扇中发生故障，这种能力的实用性则可能受到限制。发明人已经确定，比提供给冷却风扇的基准电压高出约20％的增压电压允许增压后的风扇充分补偿有故障的风扇的损耗，而不会以在风扇系统的预期寿命之前导致另外的风扇故障的方式对增压后的风扇施压。例如，在利用12伏基准电压的风扇系统中，实施方案可以利用在14伏至15伏范围内的增压电压。这种增压电压已被发明人证明了会在比其RPM额定值高出10-15％的速度下操作风扇以及生成比在正常操作条件下生成的最大气流高出10％-12％的气流。更高的增压电压可以用于提供附加冷却，但已确定会导致增压后的风扇过早地产生故障。更小的增压电压导致在风扇上较小的应力，但却无法提供足够的气流来充分补偿有故障的风扇的损失。因此，在某些实施方案中，远程访问控制器可以被配置为利用风扇故障补偿电路来使提供到选定的操作风扇的电压增压，其中电压被增压至比用于向风扇供电的基准电压高出约20％。
以这种方式，风扇系统可以补偿该系统内的风扇的故障，同时保持足够的气流冷却以允许IHS像在正常操作条件下一样继续操作。因此，尽管风扇发生故障，但如果IHS可以正常操作，仍可向处理器提供足够的冷却以在处理器的规范温度的某个裕度内操作。如所描述的，在一些情况下，被选择供在IHS内使用的处理器或处理器支持的最快处理速度可以基于IHS的最坏情况下的冷却能力。在基于单个风扇的故障确定最坏情况下的冷却的情况下，可以由使用如本文所述进行操作的风扇系统的IHS来支持更快的处理速度。
***
应当理解，本文所述的各种操作可以在由处理电路、硬件或其组合执行的软件中实现。可以改变执行给定方法的每种操作的顺序，并且可以对各种操作进行添加、重新排序、组合、省略、修改等。本文所述的发明意图包含所有这样的修改和变化，并且因此以上的描述应被认为是说明性的而非限制性的。
如本文所使用的术语“有形的”和“非暂时性的”意图描述排除传播的电磁信号的计算机可读存储介质(或“存储器”)；但并不意图以其他方式限制由短语计算机可读介质或存储器所涵盖的物理计算机可读存储装置的类型。例如，术语“非暂时性计算机可读介质”或“有形存储器”意图涵盖不一定永久地存储信息的存储装置的类型，例如，RAM。以非暂时性形式存储在有形计算机可访问存储介质上的程序指令和数据随后可以通过诸如电信号、电磁信号或数字信号的传输介质或信号来传输，所述传输介质或信号可以经由诸如网络和/或无线链路的通信介质来传送。
尽管在此参考特定实施方案描述了本发明，但是可以在不脱离本发明的范围的情况下做出各种修改和改变，如下面的权利要求中所阐述的。因此，本说明书和附图将视为说明性而非限制性的，并且所述此类修改意图包括于本发明的范围内。本文中关于特定实施方案描述的任何益处、优点或问题的解决方案都不意图被解释为任何或所有权利要求的关键的、必需的或必要的特征或元素。
除非另有说明，否则诸如“第一”和“第二”之类的术语用于任意地区分此类术语所描述的元素。因此，这些术语不一定意图指示此类元素的时间优先级或其他优先级。术语“耦接(coupled)"或“可操作地耦接(operably coupled)”被定义为连接(connected)，然而不一定是直接连接且不一定是机械连接。除非另有说明外，否则术语“一”和“一个”被定义为一个或多个。术语“包含(comprise)”(以及包含的任何形式，诸如“包含(comprises)”和“包含(comprising)”)、“具有(have)”(以及具有的任何形式，诸如“具有(has)”和“具有(having)”)、“包括(include)”(以及包括的任何形式，诸如“包括(includes)”和“包括(including)”)，或“含有(contain)”(以及含有的任何形式，诸如“含有(contains)”和“含有(containing)”)为开放式的连系动词。因此，“包含”、“具有”、“包括”或“含有”一个或多个元件的系统、装置或设备拥有那些一个或多个元件，但不限于仅拥有那些一个或多个元件。类似地，“包含”、“具有”、“包括”或“含有”一个或多个操作的方法或过程拥有那些一个或多个操作，但不限于仅拥有那些一个或多个操作。

Claims (20)

1.一种用于信息处理系统(IHS)的气流冷却的系统，其包括：
用于使来自所述IHS内的经加热空气流通的多个风扇，其中所述多个风扇中的每一个使用基准电压以额定风扇速度进行操作；
控制器，所述控制器被配置为：
检测到所述多个风扇中的第一风扇的故障；
识别所述多个风扇中的多个运行风扇；
确定所述运行风扇中的第一多个增压风扇；
配置风扇故障补偿电路，以将附加电力输送到所述第一多个增压风扇；以及
启用所述风扇故障补偿电路的输出电压，其中所启用的输出电压使所述第一多个增压风扇的气流输出增压。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述风扇故障补偿电路的所述输出电压将所述第一多个增压风扇的风扇速度提高到所述额定风扇速度以上。
3.如权利要求2所述的系统，其中所述风扇故障补偿电路的所述输出电压比所述多个风扇的所述基准电压高出约20％。
4.如权利要求3所述的系统，其中提高后的风扇速度比所述多个风扇的所述额定风扇速度高出约15％。
5.如权利要求1所述的系统，其中所述第一多个增压风扇是通过基于相应的运行风扇相对于有故障的第一风扇的位置从所述运行风扇进行选择来确定的。
6.如权利要求1所述的系统，其中所述气流冷却将所述IHS的温度维持在距与所述IHS相关联的规范温度的第一裕度以下，并且其中所述系统在所述第一风扇发生故障之后通过操作所述风扇故障补偿电路将所述第一裕度维持在所述规范温度之下。
7.如权利要求1所述的系统，其中所述风扇故障补偿电路被配置为在第一间隔将附加电力输送到所述第一多个增压风扇，并且其中所述控制器还被配置为确定所述运行风扇中的第二多个增压风扇，并且其中所述风扇故障补偿电路被配置为在第二间隔将附加电力输送到所述第二多个增压风扇。
8.如权利要求1所述的系统，其中所述第一多个增压风扇是基于所述第一风扇的所述故障是完全故障还是局部故障来选择的。
9.如权利要求1所述的系统，其中所述第一多个增压风扇是基于有故障的第一风扇是否为双转子风扇来选择的。
10.一种信息处理系统(IHS)，其包括：
一个或多个处理器以及耦接到所述一个或多个处理器的多个存储器装置；
机箱；
沿着所述机箱的中间板延伸的多个风扇，其中所述多个风扇使来自所述IHS内的经加热空气流通，并且其中所述多个风扇中的每一个使用基准电压以额定风扇速度进行操作；以及
控制器，所述控制器被配置为：
检测到所述多个风扇中的第一风扇的故障；
识别所述多个风扇中的多个运行风扇；
确定所述运行风扇中的第一多个增压风扇；
配置风扇故障补偿电路，以将附加电力输送到所述第一多个增压风扇；以及
启用所述风扇故障补偿电路的输出电压，其中所启用的输出电压使所述第一多个增压风扇的气流输出增压。
11.如权利要求10所述的IHS，其中所述风扇故障补偿电路的所述输出电压将所述第一多个增压风扇的风扇速度提高到所述额定风扇速度以上。
12.如权利要求10所述的IHS，其中所述第一多个增压风扇是通过基于相应的运行风扇相对于有故障的第一风扇的位置从所述运行风扇进行选择来确定的。
13.如权利要求10所述的IHS，其中所述风扇故障补偿电路被配置为在第一间隔将附加电力输送到所述第一多个增压风扇，并且其中所述控制器还被配置为确定所述运行风扇中的第二多个增压风扇，并且其中所述风扇故障补偿电路被配置为在第二间隔将附加电力输送到所述第二多个增压风扇。
14.如权利要求10所述的IHS，其中所述第一多个增压风扇是基于所述第一风扇的所述故障是完全故障还是局部故障来选择的。
15.如权利要求10所述的IHS，其中所述第一多个增压风扇是基于有故障的第一风扇是否为双转子风扇来选择的。
16.一种用于信息处理系统(IHS)的气流冷却的方法，其包括：
使用多个风扇使来自所述IHS内的经加热空气流通，其中所述多个风扇中的每一个使用基准电压以额定风扇速度进行操作；
检测到所述多个风扇中的第一风扇的故障；
识别所述多个风扇中的多个运行风扇；
确定所述运行风扇中的第一多个增压风扇；
配置风扇故障补偿电路，以将附加电力输送到所述第一多个增压风扇；以及
启用所述风扇故障补偿电路的输出电压，其中所启用的输出电压使所述第一多个增压风扇的气流输出增压，并且其中所述风扇故障补偿电路的所述输出电压将所述第一多个增压风扇的风扇速度提高到所述额定风扇速度以上。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述风扇故障补偿电路的所述输出电压比所述多个风扇的所述基准电压高出约20％，其中提高后的风扇速度比所述多个风扇的所述额定风扇速度高出约15％。
18.如权利要求16所述的方法，其中所述第一多个增压风扇是通过基于相应的运行风扇相对于有故障的第一风扇的位置从所述运行风扇进行选择来确定的。
19.如权利要求16所述的方法，其中所述第一多个增压风扇是基于所述第一风扇的所述故障是完全故障还是局部故障来选择的。
20.如权利要求16所述的方法，其中所述第一多个增压风扇是基于有故障的第一风扇是否为双转子风扇来选择的。
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