JP2007035173A

JP2007035173A - ディスクアレイ装置

Info

Publication number: JP2007035173A
Application number: JP2005218156A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Matsushima; 松島　　均; Takayuki Shin; 隆之新; Yasumasa Nakawa; 泰正名川; Hiroshi Fukuda; 洋福田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2005-07-28
Filing date: 2005-07-28
Publication date: 2007-02-08
Also published as: US7715188B2; US20070025076A1

Abstract

【課題】
ディスクドライブの高密度実装化、ディスクアレイ装置の大容量化・高速化を実現させる冷却構造。
【解決手段】
ディスクドライブと前記ディスクドライブを厚さ方向に多数収納したボックス等を有するディスクアレイ装置において、前記ディスクアレイ装置の下流側のディスクドライブ上方に吸音材を兼ねた流路絞り構造を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、ディスクアレイ装置に関するものである。

ディスクアレイ装置は、データ保存の信頼性を向上させるために多数の磁気式あるいは光式のディスクドライブを筐体内に搭載している。これらディスクアレイ装置は、光などの高速な専用ネットワーク回線で接続されて、管理ソフトウェアにより運用され、ＳＡＮ（ストレージ・エリア・ネットワーク）や、ＮＡＳ（ネットワーク・アタッチド・ストレージ）あるいは単独のＲＡＩＤ（Redundant Array of Inexpensive Disks）ディスク装置として利用される。

これらディスクアレイ装置に搭載されるディスクドライブは、内部に磁気ディスク、駆動モータ、磁気ヘッド、アクチュエータなどを搭載したディスク本体と制御用の電子部品接続コネクタなどから構成される。ディスクドライブの主要な発熱源は、駆動モータ、アクチュエータ、ＬＳＩなどの制御用電子部品である。これらから発生する熱は、ディスクアレイ筐体に取り付けられた冷却ファンによって発生する冷却風で冷却される。冷却能力が悪いとディスクドライブの温度が上昇し、複数のディスクドライブ間の温度バラツキが発生することによって誤動作や長期信頼性の悪化が懸念される。

例えば、ディスクドライブ間の温度にバラツキがあると、電子回路のタイミングにずれが生じてコントローラからディスクドライブへのアクセスに不具合が生じたり、データの転送時間に遅れが出たりする恐れがある。また、ディスクドライブの温度が上昇すると、ディスク表面に塗布した潤滑層が劣化してディスクが損傷し易くなる。

また、ディスクドライブ内部に含まれる磁気ディスク、駆動モータ、アクチュエータなどは稼動部であると同時に騒音源となる。この騒音源を有するディスクドライブが多数搭載されると当然ながら騒音も増大してしまう。また、ディスクアレイ装置内で空気流を駆動させるためのファンから出る騒音も無視できない。

このように、ディスクアレイ装置では、ディスクドライブの均一な冷却とディスクドライブや装置の静音化という二つの課題がある。

従来のディスクアレイ装置では、ディスクドライブと制御回路を同一面内に搭載した基板において、空気ガイド板を設けてディスクドライブと制御回路の冷却流路を分離する構造が示されている（特許文献１参照）。

あるいは、従来のディスクアレイ装置では、ディスクドライブを含む流路と制御基板を含む流路を分離することにより、これらの冷却を均等にする工夫がなされている（特許文献２参照）。

さらに、従来のディスクアレイ装置では、ディスクドライブを千鳥配列状に配置する構造が開示されている（特許文献３参照）。

また、磁気ディスク装置においては、プリント基板側を通過する冷却風の風速を増加させる冷却制御板が開示されている（特許文献４参照）。

特開平９−２７４７９１号公報特開２００１−３３８４８６号公報特開平５−５４６２６号公報特開２００１−３４４９６１号公報

特許文献1に記載された従来技術では、ディスクドライブとコントローラが同一基板上に載っているため、実装できるディスクドライブの数に制限がある。また、基板上のディスクドライブ間の温度分布を均一化するという課題はない。

特許文献2に記載された従来技術では、ディスクドライブとコントローラが同一基板上に搭載されているが、流れ方向に複数のディスクドライブが実装された際のディスクドライブ間の温度分布を均一化するという課題はない。

特許文献3に記載された従来技術では、流動抵抗は増大するものの、ディスクドライブ側面を流れる冷却空気の混合が促進されるため、ディスクドライブの冷却性の向上が図れる。しかし、冷却流路中にディスクドライブを多数配置した際には、ディスクドライブの上方に大きな空間が存在するため、特に流動抵抗が大きい千鳥配列では、下流側の冷却空気がディスクドライブ上方の空間をバイパスしてしまうという問題があるためディスクドライブ間の温度分布を均一化するという課題はない。

特許文献4に記載された従来技術では、ディスクドライブ単体の冷却性能を向上させることが出来るが、下流側に複数のディスクドライブがある場合のディスクドライブ群全体の冷却を良好とする構成に付いては開示がなく、ディスクドライブ間の温度分布を均一化するという課題はない。

また、特許文献1から4に係わる従来技術では、ディスクアレイ装置を低騒音化する構成に付いても開示がない
本発明の目的は、ディスクドライブの均一な冷却とディスクドライブや装置の静音化を図ったディスクアレイ装置を提供することにある。

上記目的は、気流の進行方向に複数列搭載されたディスクドライブと、このディスクドライブを収納した筐体とを備え、前記ディスクドライブの上面と前記筐体上面内壁との間の流通路を前記気流が通過するディスクアレイ装置において、前記流通路の下流側で前記ディスクドライブの上部に前記気流を絞るための堰を設けたこと
また、上記目的は、前記堰は吸音材で形成されたものであって、この堰を前記筐体の上面内壁に取り付けたことにより達成される。

また、上記目的は、気流の進行方向に複数列搭載されたディスクドライブと、このディスクドライブを収納した筐体とを備え、前記ディスクドライブの上面と前記筐体上面内壁との間の流通路を前記気流が通過するディスクアレイ装置において、前記流通路の下流側で前記ディスクドライブ気流進行方向を遮蔽する遮蔽版を設け、この遮蔽版に前記ディスクドライブと対応する形状の開口を設けたことにより達成さ
また、蒸気目的は、前記流通路の下流側で前記ディスクドライブ気流進行方向を遮蔽する遮蔽版を設け、この遮蔽版が前記ディスクドライブの前後において高さ方向に交互に空間が空くよう配置したことにより達成される。

また、上記目的は、前記ディスクドライブには一方の側壁にヒートシンクが取り付けられているにより達成される。

また、上記目的は、前記ディスクドライブを実装しない位置にダミーのディスクドライブを取り付けたことにより達成される。

本発明によれば、ディスクドライブの均一な冷却とディスクドライブや装置の静音化を図ったディスクアレイ装置を提供できる。

本発明の第１の実施例を図１〜図3で説明する。

図1は、本実施例を備えたディスクアレイ装置の断面図である。
図2は、本実施例を備えたバックボードの概略図である。
図3（ａ）は、本実施例を備えたディスクアレイ装置の部分側面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）の上面図である。
図１４は、本実施例でのディスクアレイ装置の斜視図である。

図において、ディスクアレイ装置の筺体１中には、ディスクドライブ2を多数実装した箇所が前方に、電源6やコントローラ基板7が後方に実装されている。また、最後尾にはファンユニット8が設けられている。ディスクドライブ2は、コネクタ3を介してマザーボード4に接続されている。マザーボード4は配線（図示せず）によりバックボード5と接続されている。また、電源6やコントローラ基板7も、コネクタ3’を介してバックボード5に接続されている。バックボード5には、図２に示されているように通風口９が設けられている。通風口9は、バックボード5の全域で、開口率がほぼ一様となるよう設けられている。

なお、本実施例においては、マザーボード4上のコネクタ3の内、ディスクドライブ2が搭載されていない部分についてはダミーを搭載している。ダミーは流動抵抗がディスクドライブ2と同様となるよう調整されたものであり、例えば外径寸法がディスクドライブ2と等しい箱体である。これは他の実施例においても同様である。

本実施例では、ディスクドライブ2のメンテナンスは、筺体１をその収納部から引き出した後、筺体１の前方上部にあるカバーを開けて行なう。本実施例の場合のように、ディスクドライブ2を多数実装した際には、上方にディスクドライブ2の挿跋を行なうためのスペース的余裕が必要である。

本実施例においては、下流側のディスクドライブ2の上方に流路絞り10（堰）が設けられている。この流路絞り10は吸音材を兼ねた構造である。

このような構成では、ファンユニット8により駆動される冷却風は、筺体１の前方から流入し、各ディスクドライブ2を冷却した後、バックボード5を通り、さらに電源6やコントロール基板7を冷却した後、筺体1の後ろ側から排気される。なお、バックボード5に設けられた通風口9の開口率がほぼ一様であるので、ディスクドライブ2を流れる流速は、流路断面でほぼ一定となる。この際、冷却風の温度は途中にある発熱体により加熱されるため、下流に行くほど上昇する。このため、下流側のディスクドライブ2の温度は上流側のディスクドライブ2に比べて上昇する。しかし、本実施例においては、下流側のディスクドライブ2の上方に設けられた流路絞り10の働きにより流路が縮小され、逃げ場を失った冷却風はディスクドライブ2側に流れ込み風速を上げながらディスクドライブ2に当たるため、下流側のディスクドライブ2の冷却が良好なものとなる。これにより、上流側と下流側のディスクドライブ2での温度上昇のバラツキを少なくすることができる。

また、バックボード5に設けられた多数の開口部9の開口率は流路断面に対しほぼ一様であり、ディスクドライブ2が搭載されていない部分についてはダミーを搭載しているので、ディスクドライブ2を流れる流速は流路断面でほぼ一定となり、流路断面方向のディスクドライブ2の温度バラツキを少なくすることができる。

本実施例によれば、ディスクドライブ2の配列は通常のままで各ディスクドライブ2を良好なものとすることが出来る。

本実施例によれば、容量の小さいファンユニット8でも効率的に冷却できるため、ファンから出る騒音を低減させることが出来る。また、流路絞り10は吸音材を兼ねた構造であるので、各ディスクドライブ2から発生する騒音を効率よく吸収することが出来る。

図4は第２の実施例を示すものであり図３と同様の図である。
図４において、ディスクドライブ2が千鳥状に配列されており、これにより流動抵抗は増大するものの、ディスクドライブ2間の冷却空気の混合が促進されるため、さらに良好な冷却性能が得られる。

なお、本実施例においても下流側のディスクドライブ2の上方に吸音性のある材質で出来た、流路絞り10が設けられている。これにより、冷却流路中にディスクドライブ2を多数配置した際に問題となる、下流側の冷却空気のディスクドライブ上方空間へのバイパスを無くすことが出来る。さらに、ディスクドライブ2の上方を流れていて加熱されていない冷却風が、風速を上げながらディスクドライブ2に当たるため、下流側のディスクドライブ2の冷却が非常に良好なものとなる。これにより、上流側と下流側のディスクドライブ2間での温度上昇のバラツキを少なくすることができる。

図５、図６は第３の実施例を示すものであり図5は、図３と同様の図である。
図６（ａ）（ｂ）は、本実施例での流路絞り10’の詳細構造を示す図である。
本実施例での流路絞り10’は多数の開口部9’を有するプレートであり、各開口部9’の位置はディスクドライブ2の位置と対応している。すなわち、ディスクドライブ2の外周部に冷却風が集まるように工夫されている。図５の実施例では、流路絞り10’は下流側２列のディスクドライブ2の前後に設けられている。なお、本実施例においても、流路絞り10’は吸音性のある材質で出来ている。

このような構成においては、下流側のディスクドライブ2の前後に設けられた流路絞り10’の働きにより局所的に流路が縮小し、ディスクドライブ2の上方やディスクドライブ2間の中央を流れていてあまり加熱されていない冷却風が、風速を上げながらディスクドライブ2に当たるため、下流側のディスクドライブ2における特に前端と後端の部分の冷却が良好なものとなる。これにより、上流側と下流側のディスクドライブ2での温度上昇のバラツキを少なくすることができる。

また、流路絞り10’に設けられた多数の開口部9’の開口率は流路断面に対し一様であり、ディスクドライブ2が搭載されていない部分についてはダミーを搭載しているので、ディスクドライブ2を流れる流速は流路断面でほぼ完全に一定となり、流路断面方向のディスクドライブ2の温度バラツキをなくすことができる。

本実施例によれば、容量の小さいファンユニット8でも効率的に冷却できるため、ファンから出る騒音を低減させることが出来る。また、流路絞り10’は吸音材を兼ねた構造であるので、各ディスクドライブ2から発生する騒音を効率よく吸収することが出来る。

図７、図８は第４の実施例を示すものであり、図7は、本実施例でのディスクアレイ装置の部分拡大図である。
図8は、本実施例での流路絞り10''の詳細構造を示す図である。

図７、図８において、流路絞り10''は下側に多数の出っ張り11を有するプレートであり、出っ張り11の位置は各ディスクドライブ2間の中央位置と対応している。図7の実施例では、出っ張り11は最下流側のディスクドライブ2の位置に設けられている。すなわち、特に最下流側のディスクドライブ2の周囲に冷却風が集まるように工夫されている。なお、本実施例においても、流路絞り10''は吸音性のある材質で出来ている。

本実施例においては、下流側のディスクドライブ2の上方に設けられた流路絞り10の働きにより第3列以降ディスクドライブ2では流路が縮小し、ディスクドライブ2の上方を流れていて加熱されていない冷却風が、風速を上げながらディスクドライブ2に当たるため、下流側のディスクドライブ2の冷却が良好なものとなる。さらに、第4列のディスクドライブ2では、出っ張り11により冷却風はさらに加速されてディスクドライブ2の周囲を流れるため、ディスクドライブ2の冷却は大変良好なものとなる。

これにより、上流側と下流側のディスクドライブ2での温度上昇のバラツキを少なくすることができる。

また、流路絞り10''に設けられた多数の出っ張り11により、冷却風が流路を流れる際の流動抵抗が制御されるため、流路断面方向のディスクドライブ2の温度バラツキをなくすことができる。

本実施例によれば、容量の小さいファンユニット8でも効率的に冷却できるため、ファンから出る騒音を低減させることが出来る。また、流路絞り10''は吸音材を兼ねた構造であるので、各ディスクドライブ2から発生する騒音を効率よく吸収することが出来る。

図９は、第５の実施例を示すものであり、ディスクアレイ装置の部分拡大図である。

本実施例での流路絞り10'''は、開口部9のないプレートであり、下流側２列のディスクドライブ2の前後において高さ方向に交互に空間が空くよう位置している。本実施例においても、流路絞り10'''は吸音性のある材質で出来ている。

このような構成においては、下流側のディスクドライブ2の前後に設けられた流路絞り10'''の働きにより、ディスクドライブ2の上方やディスクドライブ2間の中央を流れていている冷却風が、上下方向に蛇行しかつ風速を上げながらディスクドライブ2に当たるため、下流側のディスクドライブ2における冷却が良好なものとなる。これにより、上流側と下流側のディスクドライブ2での温度上昇のバラツキを少なくすることができる。

本実施例によれば、容量の小さいファンユニット8でも効率的に冷却できるため、ファンから出る騒音を低減させることが出来る。また、流路絞り10'''は吸音材を兼ねた構造であるので、各ディスクドライブ2から発生する騒音を効率よく吸収することが出来る。

図１０、図１１は、第６の実施例を示すものであり、図10は、本実施例でのディスクアレイ装置の部分拡大図である。
図11は、本実施例でのヒートシンク付きディスクドライブの詳細構造を示す図である。

図１０、図１１において、ディスクドライブ2の一方の側壁にヒートシンク12が付いている。本実施例では、ヒートシンク12の形状として平板を多数並べたものを示しているが、ヒートシンク12の形状はこれに限ることは無く、放熱面積を増大させるものであれば何でも良い。

また、本実施例においては、下流側のディスクドライブ2の上方に第一の実施例と同様、吸音性の材質で出来た流路絞り10が設けられている。

このような構成では、ヒートシンク12の働きにより、各ディスクドライブ2の冷却は極めて良好なものとなる。さらに、下流側のディスクドライブ2の上方に設けられた流路絞り10の働きにより流路が縮小し、ディスクドライブ2の上方を流れていて加熱されていない冷却風が、風速を上げながらディスクドライブ2に当たるため、下流側のディスクドライブ2の冷却がさらに良好なものとなる。これにより、上流側と下流側のディスクドライブ2での温度上昇のバラツキを少なくすることができる。

なお、ヒートシンク１２のフィン枚数を下流側のディスクドライブ2ほど多くするようにすると、より一層の上流側と下流側のディスクドライブ2での温度上昇のバラツキの削減を図ることができる。

図１２は、第７の実施例を示す図であり、ディスクアレイ装置の構造断面図である。
図１２において、全てのディスクドライブ2の上方に、吸音性の材質で出来た流路絞り10が設けられている。

このような構成では、ディスクドライブ2の上方をバイパスする冷却空気がなくなるため、各ディスクドライブ2の冷却を良好に出来る。また、容量の小さいファンユニット8でも効率的に冷却できるため、ファンから出る騒音を低減させることが出来る。さらに、流路絞り10が吸音材を兼ねた構造であるので、各ディスクドライブ2から発生する騒音を効率よく吸収することが出来る。

図１３は、本発明の効果の一例を示すグラフ図である。
図１３において、まずディスクドライブ2の動作について説明する。
ディスクドライブ２は、コントローラから送信されてくるコマンドを受信して、「Ｒｅａｄｙ」、「ＮｏｔＲｅａｄｙ」、「電源ＯＦＦ」のいずれかの動作状態に切り替わる。このうち「Ｒｅａｄｙ」状態で動作しているディスクドライブ２は、コントローラから送られてくるデータの読み出し／書き込みコマンドを受け付け可能である。「Ｒｅａｄｙ」状態で動作しているディスクドライブ２は、データの読み出し／書き込みを行うのに必要な回転数で回転している。図１３は、筺体１中のディスクドライブ２が、「Ｒｅａｄｙ」状態でかつデータの読み出し／書き込みをしないアイドリング状態でのディスクドライブ２の温度上昇の最大値である。ディスクアレイ装置では、通常温度上昇の最大値を１５℃程度に取る。従来例ではアイドリング状態でほぼ１５℃となり、データの読み出し／書き込み状態でのディスクドライブ２を冷却できない。本発明によれば、温度に余裕が生じ、データの読み出し／書き込み状態のディスクドライブ２の冷却が可能となる。例えば、実施例３の状態では、全てのディスクドライブ２が最大負荷の50％以上で稼動したとしても、十分に冷却することが出来る。ちなみに、ディスクドライブ２の数が多くなると、全てのディスクドライブ２が最大負荷状態で稼動することは無い。

すなわち、本発明のディスクアレイ装置の場合、ディスクドライブの冷却性能を向上し、温度バラツキを押さえることができ、ひいてはディスクドライブの信頼性向上、長寿命化を図り、ディスクドライブの高密度実装化、ディスクアレイ装置の大容量化・高速化を実現させることが可能となる。また、低騒音のディスクアレイ装置を提供することが出来る。

本発明の第８の実施例を図１５、１６に示す。図１５、１６は、本実施例でのディスクアレイ装置システムである。
本実施例においては、実施例１から７までに記載したディスクアレイ装置の筺体1が、システム筺体１００中の上下方向に多数実装されている。

図１５は、システム筺体１００として標準ラックを使用した例であり、高さ方向に筺体１が多数実装される。このような構成では、各筺体１において容量の小さいファンユニット8で効率的に冷却できるため、ファンから出る騒音を低減させることが出来る。

図１６の実施例では、筺体１はシステム筺体の前後（換言すると裏表方向）面で、かつ上下方向に多数実装されている。また、システム筺体１００中に、システムファンユニット１０１、システム電源１０２が設けられている。このような構成では、各筺体１において容量の小さいファンユニット８で効率的に冷却できるため、ファンから出る騒音を低減させることが出来るとともに、システムファンユニット１０１の働きにより、各筺体1からの排熱はシステム筺体１００の外にスムーズに排気される。

本発明の第１の実施例であるディスクアレイ装置の構造断面図である。本発明の第１の実施例でのバックボード概略図である。本発明の第１の実施例であるディスクアレイ装置の部分拡大図である。本発明の第２の実施例であるディスクアレイ装置の部分拡大図である。本発明の第３の実施例であるディスクアレイ装置の部分拡大図である。本発明の第３の実施例での流路絞りの詳細構造である。本発明の第４の実施例であるディスクアレイ装置の部分拡大図である。本発明の第４の実施例での流路絞りの詳細構造である。本発明の第５の実施例でのディスクアレイ装置の部分拡大図である。本発明の第６の実施例であるディスクアレイ装置の部分拡大図である。本発明の第６の実施例でのディスクドライブの詳細構造である。本発明の第７の実施例であるディスクアレイ装置の構造断面図である。本発明の効果を示すグラフ図である。本発明のディスクアレイ装置の斜視図である。本発明のディスクアレイ装置システムの斜視図である。本発明のディスクアレイ装置システムの斜視図である。

符号の説明

１…筺体、２…ディスクドライブ、３…コネクタ、４…マザーボード、５…バックボード、６…電源、７…コントローラ基板、８…ファンユニット、９…通風口、１０…流路絞り、１１…出っ張り、１２…ヒートシンク、１００…システム筺体、１０１…システムファンユニット、１０２…システム電源。

Claims

気流の進行方向に複数列搭載されたディスクドライブと、このディスクドライブを収納した筐体とを備え、前記ディスクドライブの上面と前記筐体上面内壁との間の流通路を前記気流が通過するディスクアレイ装置において、
前記流通路の下流側で前記ディスクドライブの上部に前記気流を絞るための堰を設けたことを特徴とするディスクアレイ装置。
請求項1記載のディスクアレイ装置において、
前記堰は吸音材で形成されたものであって、この堰を前記筐体の上面内壁に取り付けたことを特徴とするディスクアレイ装置。
気流の進行方向に複数列搭載されたディスクドライブと、このディスクドライブを収納した筐体とを備え、前記ディスクドライブの上面と前記筐体上面内壁との間の流通路を前記気流が通過するディスクアレイ装置において、
前記流通路の下流側で前記ディスクドライブ気流進行方向を遮蔽する遮蔽版を設け、この遮蔽版に前記ディスクドライブと対応する形状の開口を設けたことを特徴とするディスクアレイ装置。
請求項３記載のディスクアレイ装置において、
前記流通路の下流側で前記ディスクドライブ気流進行方向を遮蔽する遮蔽版を設け、この遮蔽版が前記ディスクドライブの前後において高さ方向に交互に空間が空くよう配置したことを特徴とするディスクアレイ装置。
請求項３記載のディスクアレイ装置において、
前記ディスクドライブには一方の側壁にヒートシンクが取り付けられていることを特徴とするディスクアレイ装置。
請求項３記載のディスクアレイ装置において、
前記ディスクドライブを実装しない位置にダミーのディスクドライブを取り付けたことを特徴とするディスクアレイ装置。