CN115129133A - 一种服务器液冷系统调控装置、方法、终端及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及服务器液冷调控领域，具体公开一种服务器液冷系统调控装置、方法、终端及存储介质，若干温度传感器实时采集服务器中各个待监测芯片的温度；温度处理模块接收各个温度传感器采集的芯片温度数值，以所有芯片温度数值作为输入，采用模拟退火算法计算获得调控参数，并将调控参数输出给液冷控制单元，由液冷控制单元根据调控参数调节变频泵频率、冷却塔容量和旁通阀开度。本发明以服务器内各个芯片的温度作为调节因素，对液冷系统进行调节，同时采用模拟退火算法对汇总温度数据进行处理获得组合最优解，最终实现液冷系统的实时调节，实现智能调控，根据服务器内部温度状态实时调节，避免调节滞后，提高调节降温效果。
Description
技术领域
本发明涉及服务器液冷调控领域，具体涉及一种服务器液冷系统调控装置、方法、终端及存储介质。
背景技术
随着大数据与云计算的高速发展，服务器的应用规模越来越大，密度也越来越高，在功耗逐步攀升的同时，服务器对散热的要求也更加苛刻。在数据中心的机房中通常运行着数量庞大的高功耗服务器，而且大多是全天不间断运行，要使如此大规模的发热设备稳定运行，并保证机房内维持一个合适的温度，一套高效稳定的散热系统就显得尤为重要。
目前服务器中所使用的散热系统，正逐步从风冷过渡到液冷散热。由于风冷系统噪声大、效率低，会造成资源浪费，如今液冷散热系统就已成为服务器散热的主要措施。液冷散热主要通过在服务器内部重要发热芯片的表面，贴附循环着冷却液的热传导金属，利用液体循环流动将热量运输出去，大幅减少资源浪费，散热效率更高。当前多数服务器液冷散热系统的原理一般是由内循环泵驱动内循环的冷却液将服务器的热量带至板式换热器，然后通过外循环泵驱动外循环冷却液将板式换热器中的热量带至冷却塔。液冷温控单元通常以内循环的出液温度作为参数来控制外循环变频泵的频率、冷却塔的容量及旁通阀的开度，使内循环的出液温度维持在一定的范围内，满足服务器以安全和节能为条件的散热要求。
然而，由于服务器的长期运行常常伴随着运行负载的改变或外界温度的变化，液冷系统却不能对以上变化做出自适应调整，冷媒的温度需要不定期的重新设定，而且需要在现场反复调试才能确定一个较合适的温度设定点，在实际使用中还要长期做出修正。而且以内循环冷却液温度作为调控参数的方法，不能实时反映服务器内部的温度状况，存在一定的调节滞后，如果调节不及时可能使服务器温度过高，导致存在宕机的风险。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种服务器液冷系统调控装置、方法、终端及存储介质，以服务器内各个芯片的温度作为调节因素，对液冷系统进行调节，同时采用模拟退火算法对汇总温度数据进行处理获得组合最优解，最终实现液冷系统的实时调节，实现智能调控，根据服务器内部温度状态实时调节，避免调节滞后，提高调节降温效果。
第一方面，本发明的技术方案提供一种服务器液冷系统调控装置，包括，
若干温度传感器：实时采集服务器中各个待监测芯片的温度；
温度处理模块：接收各个温度传感器采集的芯片温度数值，以所有芯片温度数值作为输入，采用模拟退火算法计算获得调控参数，并将调控参数输出给液冷控制单元，由液冷控制单元根据调控参数调节变频泵频率、冷却塔容量和旁通阀开度。
进一步地，温度处理模块包括BMC和计算单元；
各个温度传感器分别与BMC连接，将采集的芯片温度传输至BMC，再由BMC算出至计算单元，由计算单元以所有芯片温度数值作为输入，采用模拟退火算法计算获得调控参数。
进一步地，计算单元为CPLD或GPU。
进一步地，待监测芯片包括服务器的CPU、GPU和BMC。
第二方面，本发明的技术方案提供一种服务器液冷系统调控方法，包括以下步骤：
接收采集的多个芯片温度；
以所接收的多个芯片温度作为输入，采用模拟退火算法进行计算获得调控参数，并将调控参数发送给液冷控制单元；
液冷控制单元根据调控参数调节变频泵频率、冷却塔容量和旁通阀开度。
进一步地，该方法还包括：
采用模拟退火算法进行计算时，为各个芯片温度配置权重。
进一步地，该方法还包括：
存储调控参数与调节变量值映射关系表；
液冷控制单元从映射关系表中调取调控参数对应的调节变量值，基于调节变量值控制调节变频泵频率、冷却塔容量和旁通阀开度。
第三方面，本发明的技术方案提供一种终端，包括：
存储器，用于存储服务器液冷系统调控程序；
处理器，用于执行所述服务器液冷系统调控程序时实现如上述任一项所述服务器液冷系统调控方法的步骤。
第四方面，本发明的技术方案提供一种计算机可读存储介质，所述可读存储介质上存储有服务器液冷系统调控程序，所述服务器液冷系统调控程序被处理器执行时实现如上述任一项所述服务器液冷系统调控方法的步骤。
本发明提供的一种服务器液冷系统调控装置、方法、终端及存储介质，相对于现有技术，具有以下有益效果：以服务器内各个芯片的温度作为调节因素，对液冷系统进行调节，同时采用模拟退火算法对汇总温度数据进行处理获得组合最优解，最终实现液冷系统的实时调节，实现智能调控，根据服务器内部温度状态实时调节，避免调节滞后，提高调节降温效果。
附图说明
为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术的技术方案，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的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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是本发明实施例提供的一种服务器液冷系统调控装置结构示意框图。
图2是本发明实施例提供的一种服务器液冷系统调控装置的一具体实施例的结构示意框图。
图3是模拟退火算法原理流程示意图。
图4是本发明实施例提供的一种服务器液冷系统调控方法流程示意图。
图5是本发明实施例提供的一种终端的结构示意图。
具体实施方式
以下对本发明涉及的部分英文术语进行解释。
BMC：Baseboard Management Controller.，基板管理控制器。
CPLD：Complex Programmable Logic Device，复杂可编程逻辑器件。
GPU：graphics processing unit，图形处理器。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
图1是本发明实施例提供的一种服务器液冷系统调控装置结构示意框图，包括若干温度传感器和温度处理模块。
若干温度传感器：实时采集服务器中各个待监测芯片的温度。温度传感器实时采集待监测芯片的温度，获得芯片温度，可为每个芯片配置一个温度传感器，每一个芯片的温度由对应的一个温度传感器采集。其中，待监测芯片包括CPU、GPU和BMC，当然也可以包含其他各类服务器中高发热量芯片，具体监测哪些芯片不影响本发明实施例的实施。
温度处理模块：接收各个温度传感器采集的芯片温度数值，以所有芯片温度数值作为输入，采用模拟退火算法计算获得调控参数，并将调控参数输出给液冷控制单元，由液冷控制单元根据调控参数调节变频泵频率、冷却塔容量和旁通阀开度。
温度传感器采集的芯片温度传输给温度处理模块，由温度处理模块根据所接收的所有温度，采用模拟退火算法计算出调控参数，调控参数对应有相应的变频泵频率、冷却塔容量和旁通阀开度，由液冷控制单元根据调控参数对变频器、冷却塔和旁通阀进行调控。
本发明实施例的一种服务器液冷系统调控装置，以服务器内各个芯片的温度作为调节因素，对液冷系统进行调节，同时采用模拟退火算法对汇总温度数据进行处理获得组合最优解，最终实现液冷系统的实时调节，实现智能调控，根据服务器内部温度状态实时调节，避免调节滞后，提高调节降温效果。
为进一步理解本发明，以下提供一具体实施例对本发明进一步详细解释，图2是该具体实施例原理结构示意框图，温度处理模块包括BMC和计算单元，其中计算单元采用CPLD或GPU。
各个温度传感器分别与BMC连接，将采集的芯片温度传输至BMC，再由BMC算出至计算单元，由计算单元以所有芯片温度数值作为输入，采用模拟退火算法计算获得调控参数。
服务器中的温度传感器，将获取到的CPU、GPU、BMC等主要芯片，以及其他各类服务器中高发热量芯片的温度数据汇总到BMC，再通过串口将信号传递到CPLD或GPU进行处理，由于GPU属单一型计算单元，具有更高的计算效率，能使得参数调控更加及时。然后由计算单元将调控参数传输到液冷控制单元，进而调节变频泵的频率、冷却塔的容量和旁通阀的开度，从而实现智能调控的策略。
此外，由于各个芯片发热功率、液冷散热器效率的不同，每个芯片的液冷系统都有其自身的散热函数曲线，而且服务器中有不同功能的集群，在不同时刻的不同工作状态下，各芯片的发热量也会有很大区别，无法做到仅通过一组液冷控制单元的参数就确保液冷系统在合适的温度范围内正常运行。因此，本发明引入模拟退火算法对汇总温度数据进行处理，经CPLD或GPU的计算，获得组合最优解，并最终实现对液冷控制单元的实时调节。
本发明利用模拟退火算法来求解组合最优化问题，以下对模拟退火算法进行说明。模拟退火算法是一种基于Monte Carlo迭代求解策略的随机寻优算法的全局最优化算法，具有十分强大的全局搜索性能，以优化问题的求解过程与物理退火过程的相似性为基础，利用Metropolis算法并适当地控制温度的下降过程来实现模拟退火，仅通过定义邻域结构，在其邻域结构内选取相邻解，再利用评价函数进行评估。即模拟退火算法采用概率的变迁来指导它搜索的方向，它所采用的概率是作为一种工具来引导其搜索过程朝着更优解的区域移动。
模拟退火算法来源于固体退火原理，如果固体不处于最低能量状态，给固体加温再冷却，随着温度缓慢下降，固体中的原子按照一定形状排列，形成高密度、低能量的有规则晶体，对应于算法中的全局最优解。
图3是模拟退火算法原理流程示意图。此方法的主要思想是在搜索区间随机选择点，利用Metropolis抽样准则使随机游走逐渐收敛于局部最优解。而温度T是Metropolis算法中的一个重要控制参数，可以认为这个参数的大小控制了随机过程向局部或全局最优解移动速度的快慢。
Metropolis是一种有效的重点抽样法，系统从一个状态变化到另一个状态时，相应的能量从E1变化到E2，其概率为
如果E2＜E1，系统接受此状态；否则，以一个随机的概率接受或丢弃此状态。状态2被接受的概率为
经过一定次数的迭代，系统会逐渐趋于一个稳定的分布状态。
结合模拟退火算法这一全局最优化求解方法，得到本发明服务器液冷系统调控过程：将各个温度传感器的温度数据，经由BMC传输至计算单元，由计算单元将各组温度数据进行全局最优化问题求解，获得到在各个传感器不同的温度下所对应的全局最优解，利用最优解所对应的液冷控制单元的一组参数来实时调节液冷控制系统。
上文中对于一种服务器液冷系统调控装置的实施例进行了详细描述，基于上述实施例描述的服务器液冷系统调控装置，本发明实施例还提供了一种与该装置对应的服务器液冷系统调控方法。
图4是本发明实施例提供的一种服务器液冷系统调控方法流程示意图，如图4所示，该方法包括以下步骤。
S1，接收采集的多个芯片温度。
S2，以所接收的多个芯片温度作为输入，采用模拟退火算法进行计算获得调控参数，并将调控参数发送给液冷控制单元。
需要说明的是，采用模拟退火算法进行计算时，为各个芯片温度配置权重，权重的具体配置根据经验或需求进行取值。
S3，液冷控制单元根据调控参数调节变频泵频率、冷却塔容量和旁通阀开度。
需要说明的是，预先存储调控参数与调节变量值映射关系表，液冷控制单元从映射关系表中调取调控参数对应的调节变量值，基于调节变量值控制调节变频泵频率、冷却塔容量和旁通阀开度。
本实施例的服务器液冷系统调控方法基于前述的服务器液冷系统调控装置实现，因此该方法中的具体实施方式可见前文中的基服务器液冷系统调控装置的实施例部分，所以，其具体实施方式可以参照相应的各个部分实施例的描述，在此不再展开介绍。
另外，由于本实施例的服务器液冷系统调控方法基于前述的服务器液冷系统调控装置实现，因此其作用与上述装置的作用相对应，这里不再赘述。
图5为本发明实施例提供的一种终端装置500的结构示意图，包括：处理器510、存储器520及通信单元530。所述处理器510用于实现存储器520中保存的服务器液冷系统调控程序时实现以下步骤：
接收采集的多个芯片温度；
以所接收的多个芯片温度作为输入，采用模拟退火算法进行计算获得调控参数，并将调控参数发送给液冷控制单元；
液冷控制单元根据调控参数调节变频泵频率、冷却塔容量和旁通阀开度。
本发明以服务器内各个芯片的温度作为调节因素，对液冷系统进行调节，同时采用模拟退火算法对汇总温度数据进行处理获得组合最优解，最终实现液冷系统的实时调节，实现智能调控，根据服务器内部温度状态实时调节，避免调节滞后，提高调节降温效果。
该终端装置500包括处理器510、存储器520及通信单元530。这些组件通过一条或多条总线进行通信，本领域技术人员可以理解，图中示出的服务器的结构并不构成对本发明的限定，它既可以是总线形结构，也可以是星型结构，还可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
其中，该存储器520可以用于存储处理器510的执行指令，存储器520可以由任何类型的易失性或非易失性存储终端或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。当存储器520中的执行指令由处理器510执行时，使得终端500能够执行以下上述方法实施例中的部分或全部步骤。
处理器510为存储终端的控制中心，利用各种接口和线路连接整个电子终端的各个部分，通过运行或执行存储在存储器520内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，以执行电子终端的各种功能和/或处理数据。所述处理器可以由集成电路(Integrated Circuit，简称IC)组成，例如可以由单颗封装的IC所组成，也可以由连接多颗相同功能或不同功能的封装IC而组成。举例来说，处理器510可以仅包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)。在本发明实施方式中，CPU可以是单运算核心，也可以包括多运算核心。
通信单元530，用于建立通信信道，从而使所述存储终端可以与其它终端进行通信。接收其他终端发送的用户数据或者向其他终端发送用户数据。
本发明还提供一种计算机存储介质，这里所说的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(英文：read-only memory，简称：ROM)或随机存储记忆体(英文：random accessmemory，简称：RAM)等。
计算机存储介质存储有服务器液冷系统调控程序，所述服务器液冷系统调控程序被处理器执行时实现以下步骤：
接收采集的多个芯片温度；
以所接收的多个芯片温度作为输入，采用模拟退火算法进行计算获得调控参数，并将调控参数发送给液冷控制单元；
液冷控制单元根据调控参数调节变频泵频率、冷却塔容量和旁通阀开度。
本发明以服务器内各个芯片的温度作为调节因素，对液冷系统进行调节，同时采用模拟退火算法对汇总温度数据进行处理获得组合最优解，最终实现液冷系统的实时调节，实现智能调控，根据服务器内部温度状态实时调节，避免调节滞后，提高调节降温效果。
本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中如U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质，包括若干指令用以使得一台计算机终端(可以是个人计算机，服务器，或者第二终端、网络终端等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、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。
以上公开的仅为本发明的优选实施方式，但本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的没有创造性的变化，以及在不脱离本发明原理前提下所作的若干改进和润饰，都应落在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种服务器液冷系统调控装置，其特征在于，包括，
若干温度传感器：实时采集服务器中各个待监测芯片的温度；
温度处理模块：接收各个温度传感器采集的芯片温度数值，以所有芯片温度数值作为输入，采用模拟退火算法计算获得调控参数，并将调控参数输出给液冷控制单元，由液冷控制单元根据调控参数调节变频泵频率、冷却塔容量和旁通阀开度。
2.根据权利要求1所述的服务器液冷系统调控装置，其特征在于，
温度处理模块包括BMC和计算单元；
各个温度传感器分别与BMC连接，将采集的芯片温度传输至BMC，再由BMC算出至计算单元，由计算单元以所有芯片温度数值作为输入，采用模拟退火算法计算获得调控参数。
3.根据权利要求2所述的服务器液冷系统调控装置，其特征在于，
计算单元为CPLD或GPU。
4.根据权利要求1-3任一项所述的服务器液冷系统调控装置，其特征在于，待监测芯片包括服务器的CPU、GPU和BMC。
5.一种服务器液冷系统调控方法，其特征在于，包括以下步骤：
接收采集的多个芯片温度；
以所接收的多个芯片温度作为输入，采用模拟退火算法进行计算获得调控参数，并将调控参数发送给液冷控制单元；
液冷控制单元根据调控参数调节变频泵频率、冷却塔容量和旁通阀开度。
6.根据权利要求5所述的服务器液冷系统调控方法，其特征在于，
该方法还包括：
采用模拟退火算法进行计算时，为各个芯片温度配置权重。
7.根据权利要求6所述的服务器液冷系统调控方法，其特征在于，
该方法还包括：
存储调控参数与调节变量值映射关系表；
液冷控制单元从映射关系表中调取调控参数对应的调节变量值，基于调节变量值控制调节变频泵频率、冷却塔容量和旁通阀开度。
8.一种终端，其特征在于，包括：
存储器，用于存储服务器液冷系统调控程序；
处理器，用于执行所述服务器液冷系统调控程序时实现如权利要求5-7任一项所述服务器液冷系统调控方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储有服务器液冷系统调控程序，所述服务器液冷系统调控程序被处理器执行时实现如权利要求5-7任一项所述服务器液冷系统调控方法的步骤。
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-
2022
- 2022-07-28 CN CN202210897566.3A patent/CN115129133A/zh active Pending
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