CN114253368A - 一种存储服务器硬盘减振方法、装置及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及存储服务器硬盘减振方法、装置及存储介质。本发明的存储服务器硬盘减振方法、装置及存储介质额外引入振动因素来控制各个风扇的转速，保证由风扇决定的振动数据不超出振动阈值的限制。本申请在根据温度控制风扇转速时，一旦遇到调整目标风扇转速达到振动数据所允许的极限，而温度数据并未降低到温度阈值的情况，能够自动获取与目标风扇相邻的相关风扇，并在相关风扇允许提速时，提高相关风扇转速以保障散热效果。当调整目标风扇和相关风扇的转速到振动数据所允许极限且均不能满足降温需求时，本申请主动执行降频策略，通过降低功耗的方式降低发热，使得风扇的转速需求降低，减小振动，保护硬盘。

Description

一种存储服务器硬盘减振方法、装置及存储介质

技术领域

本发明涉及存储硬盘减振设计领域，尤其涉及一种存储服务器硬盘减振方法、装置及存储介质。

背景技术

随着云计算、大数据业务、AI技术的发展，面向各种应用场景的不同架构的服务器应运而生。2U存储服务器是当前应用最广同时也是保有数量最多的一类服务器。在目前的存储服务器中，存储数据的载体一般是硬盘。虽然随着硬盘技术的不断发展，出现了不同形态的读写更快速的固态硬盘，但基于成本、单个硬盘的容量密度以及硬盘寿命等因素，机械硬盘目前仍占据主导地位。

机械硬盘主要由磁盘、磁头、盘片主轴、控制电机、磁头控制器、数据转换器、接口和缓存等几部分构成，所有的磁盘固定在盘片主轴上，每个盘片对应设置磁头，磁头由磁盘控制器来控制沿磁盘半径方向移动。磁盘表面设置环形磁道，磁道内通过凹凸不平的磁性物质来存储数据，凸起的地方被磁化表示数字1，凹的地方没有被磁化表示数字0。基于机械硬盘的机械读写结构，对于机械硬盘来说，振动等外部因素，严重影响着硬盘的性能以及寿命。特别是在高振动的情况下，不仅容易出现硬盘性能下降的问题，还更容易出现掉盘，坏道，硬盘降级，完全损坏的严重问题，严重影响着数据的安全。而且，硬盘一旦损坏，恢复的可能性就微乎其微。目前在存储服务器中，振动的来源主要是两方面，一方面是硬盘自身控制电机带动磁盘转动，另一方面是散热风扇转动。特别是随着服务器的功耗越来越高，所配置的散热风扇转速越来越高，由风扇引起的振动越来越影响着硬盘的性能以及数据安全。目前，在存储服务器中，为避免振动对机械硬盘造成的损失的方法主要是在机械硬盘的固定机构和风扇固定机构上设置物理减振机构，通过物理减振机构阻尼来降低机械硬盘的振动程度；优化风道设计，避免风道产生造成严重振动的涡流；增设吸音棉，降低空气振动。针对不同的服务器设计不同的减振机构、风道和吸音棉，设计生产成本高，减振机构本身存在性能极限和使用寿命，减振机构一旦故障则服务器工作过程中振动作用于机械硬盘，吸音棉的设置往往对风道造成阻碍，影响散热。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本发明提供一种存储服务器硬盘减振方法、装置及存储介质。

第一方面，本发明提供一种存储服务器硬盘减振方法，包括：

通过分布于硬盘处的振动传感器采集硬盘处的振动数据，其中振动传感器与风扇对应；

遍历并对比每个振动数据是否超出预设的振动阈值，是则根据超出振动阈值的目标振动数据确定目标风扇，控制目标风扇的转速逐步降低，直至实时的目标振动数据低于振动阈值；

通过分布于服务器内的温度传感器采集服务器内各处热源的温度数据；

遍历并对比每个温度数据是否超出温度阈值，是则根据测量超出温度阈值的目标温度数据的温度传感器确定目标风扇和相关风扇，其中相关风扇为目标风扇的相邻风扇；

在目标风扇或相关风扇允许提高转速的情况下按预设策略提高目标风扇或相关风扇转速以降低温度；不允许时，执行降频策略，降低存储服务器功耗。

更进一步地，将存储服务器的风扇按照阵列排放，在每个风扇所负责的散热区域的热源处设置温度传感器，在存储服务器机箱内壁靠近硬盘处，对应所述风扇设置振动传感器，其中，风扇阵列中的风扇之间相互独立工作。

更进一步地，对振动传感器、温度传感器和风扇分别进行编号，其中，将风扇编号采用矩阵形式，矩阵形式的编号对应风扇的阵列排列拓扑，建立振动传感器编号与风扇编号之间的对应关系，建立温度传感器编号和风扇编号之间的对应关系，利用振动传感器编号与风扇编号之间的对应关系来根据目标振动数据确定目标风扇；利用温度传感器编号和风扇传感器编号之间的对应关系来根据目标温度数据确定目标风扇，并进一步利用目标风扇的编号确定相关风扇。

更进一步地，控制目标风扇的转速逐步降低，直至实时的目标振动数据低于振动阈值时，当实时的目标振动数据处于低于振动阈值的振动范围内则停止降低目标风扇转速，振动范围的下限为振动阈值减去预设的控制裕度。

更进一步地，判断目标风扇或相关风扇允许提高转速的方式为：判断目标风扇或相关风扇所对应的振动数据是否低于振动阈值减去控制裕度，是则认为目标风扇或相关风扇允许提高转速，否则认为目标风扇或相关风扇不允许提高转速。

更进一步地，在目标风扇或相关风扇允许提高转速的情况下按预设策略提高目标风扇或相关风扇转速以降低温度；不允许时，执行降频策略，降低存储服务器功耗包括：

获取目标风扇的实时目标振动数据；

利用目标风扇的实时目标振动数据判断目标风扇是否允许提高转速；

是则，逐步增加目标风扇的转速直至实时目标温度数据低于温度阈值或达到目标振动数据处于振动范围时所允许的温度数据的最低值；

否则，获取目标风扇的全部相关风扇的实时振动数据；

遍历判断相关风扇中是否存在允许提高转速的；是则，逐步增加允许提高转速的相关风扇的转速直至实时目标温度数据低于温度阈值或达到相关风扇对应的振动数据处于振动范围时所允许的温度数据的最低值；否则执行降频策略。

更进一步地，对于所允许提高转速的全部相关风扇中，优先控制振动数据小的相关风扇提高转速。

更进一步地，检测风扇是否故障，当风扇故障时，控制风扇的相关风扇按振动数据处于振动范围所允许的最大转速工作。

第二方面，本申请提供一种存储服务器硬盘减振装置，包括：振动采集模块，所述振动采集模块采集硬盘处的振动数据；

温度采集模块，所述温度采集模块采集服务器内各处热源的温度数据；

风扇及风扇驱动模块，所述风扇电性连接风扇驱动模块，所述风扇驱动模块采集风扇转速，所述风扇驱动模块通过PWM信号控制风扇转速；

降频模块，所述降频模块用于执行降频策略以降低存储服务器功耗；

执行模块，所述执行模块连接振动采集模块、温度采集模块、风扇驱动模块和降频模块，所述执行模块获取分析振动数据，获取分析温度数据，基于振动数据和温度数据的分析结果，控制风扇驱动模块调整风扇转速，在风扇转速调整到极限不能满足降温需求时，执行模块控制降频模块降频。

第三方面，本申请提供一种实现存储服务器硬盘减振的存储介质，所述实现存储服务器硬盘减振的存储介质存储至少一条指令，读取并执行所述指令实现所述存储服务器硬盘减振方法。

本发明实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本发明利用对应风扇分布于硬盘处的振动传感器检测各个硬盘处的振动数据；遍历振动数据并判断振动数据是否超出预设的振动阈值，是则主动控制对应的目标风扇降低转速以降低振动数据的值。从而保证了存储服务器中硬盘处的振动程度始终维持在较低水平，保护硬盘。

本发明利用温度采集模块采集存储服务器内各处的温度数据；遍历温度数据并判断温度数据是否超出温度阈值，是则在目标风扇或相关风扇允许提高转速的情况下按预设策略提高目标风扇或相关风扇转速以降低温度；不允许时，执行降频策略，降低存储服务器功耗。实现振动数据不超出振动阈值的基础下，调整目标风扇或相关风扇转速以降低温度，在调整目标风扇和相关风扇的转速到振动数据所允许极限且均不能满足降温需求时，本申请主动执行降频策略，降低存储服务器功耗，使得风扇的转速需求降低，减小振动，保护硬盘。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种可行的存储服务器硬盘减振方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的在目标风扇或相关风扇允许提高转速的情况下按预设策略提高目标风扇或相关风扇转速以降低温度；不允许时，执行降频策略，降低存储服务器功耗的流程图；

图3为本发明实施例提供的存储服务器硬盘减振装置的示意图；

图4为本发明实施例提供的振动传感器、风扇和硬盘的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

实施例1

参阅图1所示，本发明实施例提供一种存储服务器硬盘减振方法，包括：

预先对振动传感器、温度传感器和风扇分别进行编号，其中，将风扇编号采用矩阵形式，矩阵形式的编号对应风扇的阵列排列拓扑，

如对于2行8列的风扇阵列，风扇编号采用1-1，1-2,1-3……，2-8的矩阵形式编号，编号中第一个数字表示风扇所在行，第二个数字表示风扇所在列。

建立振动传感器编号与风扇编号之间的对应关系，建立温度传感器编号和风扇编号之间的对应关系；利用振动传感器编号与风扇编号之间的对应关系，来根据测量出振动数据大于振动阈值的振动传感器的振动传感器编号确定振动主要来源的目标风扇；利用温度传感器编号和风扇传感器编号之间的对应关系，来根据测量出温度数据大于温度阈值的温度传感器的温度传感器编号确定负责散热的目标风扇；将目标风扇编号中第一个数字加减一、第二个数字加减一从而确定目标风扇的相关风扇编号的范围，从现有风扇编号中筛选出处于相关风扇编号范围内的即为目标风扇的相关风扇。

S100，通过分布于硬盘处的振动传感器采集硬盘处的振动数据；

S200，遍历并对比每个振动数据是否超出预设的振动阈值，是则执行S300；否则，执行S400。

S300，根据超出振动阈值的目标振动数据来确定目标风扇，控制目标风扇的转速逐步降低，直至实时的目标振动数据低于振动阈值；具体的，控制目标风扇的转速逐步降低，直至实时的目标振动数据低于振动阈值的过程中，当实时的目标振动数据处于低于振动阈值的振动范围内则停止降低目标风扇转速，振动范围的下限为振动阈值减去预设的控制裕度。

S400，根据温度数据和温度阈值，在振动数据所允许的范围内控制风扇转速以控制存储服务器散热，在振动数据达到所允许极限且仍不能满足降温需求时控制执行降频策略以控制存储服务器生热。本申请中，S400所采用的的策略为在目标风扇或相关风扇允许提高转速的情况下按预设策略提高目标风扇或相关风扇转速以降低温度；不允许时，执行降频策略，降低存储服务器功耗。

具体实施过程中，参阅图2所示，S400包括：

S401，通过分布于服务器内的温度传感器采集服务器内各处热源的温度数据；

S402，遍历并对比每个温度数据是否超出温度阈值，是则执行S403；

S403，根据测量超出温度阈值的目标温度数据的温度传感器确定目标风扇和相关风扇，其中，相关风扇为目标风扇的相邻风扇，跳至S404。

S404，获取目标风扇的实时目标振动数据，获取目标风扇的全部相关风扇的实时振动数据；跳至S405。

S405，利用目标风扇的实时目标振动数据判断目标风扇是否允许提高转速；是则，执行S406，否则，执行S407。具体实施过程中，判断目标风扇是否允许提高转速的方法为：判断目标风扇所对应的目标振动数据是否低于振动阈值减去控制裕度，是则认为目标风扇允许提高转速，否则认为目标风扇不允许提高转速。

S406，逐步增加目标风扇的转速直至实时目标温度数据低于温度阈值或达到目标振动数据处于振动范围时所允许的温度数据的最低值；实际应用中，可能通过控制提高目标风扇转速就能够满足达到温度阈值的降温需求，也可能目标风扇所对应的振动传感器所测量的目标振动数据达到振动范围(即目标风扇转速不允许继续提高)时，温度数据仍高于温度阈值。

执行完S406，判断温度数据是否低于温度阈值，是则满足降温需求，否则不满足降温需求，跳至S407。

S407，遍历判断相关风扇中是否存在允许提高转速的；是则，执行S408，否则执行S409。具体实施过程中，判断目标风扇是否允许提高转速的方法为：判断相关风扇所对应的振动数据是否低于振动阈值减去控制裕度，是则认为相关风扇允许提高转速，否则认为相关风扇不允许提高转速。

S408，逐步增加允许提高转速的相关风扇的转速直至实时目标温度数据低于温度阈值或达到相关风扇对应的振动数据处于振动范围时所允许的温度数据的最低值；

S409，执行降频策略，降低存储服务器功耗。

更进一步地，在通过提高相关风扇转速降低温度数据的值时，对于所允许提高转速的全部相关风扇中，优先控制振动数据小的相关风扇提高转速。具体的，对所有相关风扇的振动数据按从小到大依次排序，选取排列在前面的相关风扇逐步提高相关风扇转速。

更进一步地，检测风扇阵列中各个风扇是否故障，具体实施过程中，利用控制风扇转动PWM信号占空比预测风扇的转速，将预测的转速与风扇实际转速对比，差值超出预设的风扇转速阈值时，认定风扇故障。当风扇故障时，控制故障风扇的相关风扇按振动数据处于振动范围所允许的最大转速工作。

实施例2

参阅图3所示，本发明实施例提供一种存储服务器硬盘减振装置，包括：

风扇及风扇驱动模块，所述风扇电性连接风扇驱动模块，所述风扇驱动模块采集风扇转速，所述风扇驱动模块通过PWM信号控制风扇转速；在本发明中，参阅图4所示，将存储服务器的风扇按照阵列排放，所述风扇驱动模块采用CPLD，所述风扇驱动模块通过两个引脚分别连接每个风扇，其中一侧引脚用于从风扇获取风扇转速信息，另一个引脚用于向风扇发送PWM信号用于控制风扇转速。所述风扇驱动模块通过I2C总线电性连接执行模块，具体的，所述执行模块通过BMC实现。

振动采集模块，所述振动采集模块采集硬盘处的振动数据；具体实施过程中，所述振动采集模块包括若干振动传感器，在存储服务器机箱内壁靠近硬盘处对应所述风扇设置振动传感器，所述振动传感器均通过I2C总线连接于第一I2C Switch控制器，所述第一I2CSwitch控制器通过I2C总线电性连接执行模块。

温度采集模块，所述温度采集模块采集服务器内各处热源的温度数据；具体实施过程中，所述振动采集模块包括若干温度传感器，在每个风扇所负责的散热区域的热源处设置温度传感器，所述温度传感器通过I2C总线电性连接于第二I2C Switch控制器，所述第二I2CSwitch控制器通过I2C总线电性连接执行模块。

降频模块，所述降频模块用于执行降频策略以降低存储服务器功耗；具体的，所述降频模块通过存储服务器CPU实现。

执行模块，所述执行模块连接振动采集模块、温度采集模块、风扇驱动模块和降频模块，所述执行模块通过振动采集模块获取振动数据并分析，通过温度采集模块获取温度数据并分析，基于振动数据和温度数据的分析结果，控制风扇驱动模块调整风扇转速，且在风扇转速调整到极限不能满足降温需求时，执行模块控制降频模块降频。具体实施过程中，所述执行模块还利用风扇驱动模块所测量的风扇实际转速和控制风扇的PWM信号占空比判断风扇是否故障，在风扇故障时，执行模块控制故障风扇的相关风扇按振动数据处于振动范围所允许的最大转速工作。

实施例3

本发明实施例提供一种实现存储服务器硬盘减振的存储介质，所述实现存储服务器硬盘减振的存储介质存储至少一条指令，读取并执行所述指令实现所述存储服务器硬盘减振方法。

本发明利用对应风扇分布于硬盘处的振动传感器检测各个硬盘处的振动数据；遍历振动数据并判断振动数据是否超出预设的振动阈值，是则主动控制对应的目标风扇降低转速以降低振动数据的值。从而保证了存储服务器中硬盘处的振动程度始终维持在较低水平，保护硬盘。

本发明利用温度采集模块采集存储服务器内各处的温度数据；遍历温度数据并判断温度数据是否超出温度阈值，是则在目标风扇或相关风扇允许提高转速的情况下按预设策略提高目标风扇或相关风扇转速以降低温度；不允许时，执行降频策略，降低存储服务器功耗。实现振动数据不超出振动阈值的基础下，调整目标风扇或相关风扇转速以降低温度，在调整目标风扇和相关风扇的转速到振动数据所允许极限且均不能满足降温需求时，本申请主动执行降频策略，降低存储服务器功耗，使得风扇的转速需求降低，减小振动，保护硬盘。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种存储服务器硬盘减振方法，其特征在于，包括：

通过分布于硬盘处的振动传感器采集硬盘处的振动数据，其中振动传感器与风扇对应；

遍历并对比每个振动数据是否超出预设的振动阈值，是则根据超出振动阈值的目标振动数据确定目标风扇，控制目标风扇的转速逐步降低，直至实时的目标振动数据低于振动阈值；

通过分布于服务器内的温度传感器采集服务器内各处热源的温度数据；

遍历并对比每个温度数据是否超出温度阈值，是则根据测量超出温度阈值的目标温度数据的温度传感器确定目标风扇和相关风扇，其中相关风扇为目标风扇的相邻风扇；

在目标风扇或相关风扇允许提高转速的情况下按预设策略提高目标风扇或相关风扇转速以降低温度；不允许时，执行降频策略，降低存储服务器功耗。

2.根据权利要求1所述的存储服务器硬盘减振方法，其特征在于，将存储服务器的风扇按照阵列排放，在每个风扇所负责的散热区域的热源处设置温度传感器，在存储服务器机箱内壁靠近硬盘处，对应所述风扇设置振动传感器，其中，风扇阵列中的风扇之间相互独立工作。

3.根据权利要求1所述的存储服务器硬盘减振方法，其特征在于，对振动传感器、温度传感器和风扇分别进行编号，其中，将风扇编号采用矩阵形式，矩阵形式的编号对应风扇的阵列排列拓扑，建立振动传感器编号与风扇编号之间的对应关系，建立温度传感器编号和风扇编号之间的对应关系，利用振动传感器编号与风扇编号之间的对应关系来根据目标振动数据确定目标风扇；利用温度传感器编号和风扇传感器编号之间的对应关系来根据目标温度数据确定目标风扇，并进一步利用目标风扇的编号确定相关风扇。

4.根据权利要求1所述的存储服务器硬盘减振方法，其特征在于，控制目标风扇的转速逐步降低，直至实时的目标振动数据低于振动阈值时，当实时的目标振动数据处于低于振动阈值的振动范围内则停止降低目标风扇转速，振动范围的下限为振动阈值减去预设的控制裕度。

5.根据权利要求1所述的存储服务器硬盘减振方法，其特征在于，判断目标风扇或相关风扇允许提高转速的方式为：判断目标风扇或相关风扇所对应的振动数据是否低于振动阈值减去控制裕度，是则认为目标风扇或相关风扇允许提高转速，否则认为目标风扇或相关风扇不允许提高转速。

6.根据权利要求1所述的存储服务器硬盘减振方法，其特征在于，在目标风扇或相关风扇允许提高转速的情况下按预设策略提高目标风扇或相关风扇转速以降低温度；不允许时，执行降频策略，降低存储服务器功耗包括：

在实时的目标温度数据超出温度阈值时：

获取目标风扇的实时目标振动数据；

利用目标风扇的实时目标振动数据判断目标风扇是否允许提高转速；

是则，逐步增加目标风扇的转速直至实时目标温度数据低于温度阈值或达到目标振动数据处于振动范围时所允许的温度数据的最低值；

否则，获取目标风扇的全部相关风扇的实时振动数据；

遍历判断相关风扇中是否存在允许提高转速的；是则，逐步增加允许提高转速的相关风扇的转速直至实时目标温度数据低于温度阈值或达到相关风扇对应的振动数据处于振动范围时所允许的温度数据的最低值；否则执行降频策略。

7.根据权利要求6所述的存储服务器硬盘减振方法，其特征在于，对于所允许提高转速的全部相关风扇中，优先控制振动数据小的相关风扇提高转速。

8.根据权利要求1所述的存储服务器硬盘减振方法，其特征在于，检测风扇是否故障，当风扇故障时，控制风扇的相关风扇按振动数据处于振动范围所允许的最大转速工作。

9.一种存储服务器硬盘减振装置，其特征在于，包括：振动采集模块，所述振动采集模块采集硬盘处的振动数据；

温度采集模块，所述温度采集模块采集服务器内各处热源的温度数据；

风扇及风扇驱动模块，所述风扇电性连接风扇驱动模块，所述风扇驱动模块采集风扇转速，所述风扇驱动模块通过PWM信号控制风扇转速；

降频模块，所述降频模块用于执行降频策略以降低存储服务器功耗；

执行模块，所述执行模块连接振动采集模块、温度采集模块、风扇驱动模块和降频模块，所述执行模块获取分析振动数据，获取分析温度数据，基于振动数据和温度数据的分析结果，控制风扇驱动模块调整风扇转速，在风扇转速调整到极限不能满足降温需求时，执行模块控制降频模块降频。

10.一种实现存储服务器硬盘减振的存储介质，其特征在于，所述实现存储服务器硬盘减振的存储介质存储至少一条指令，读取并执行所述指令实现如权利要求1-8任一所述存储服务器硬盘减振方法。

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