JP2009032068A - ブレードサーバの実装構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ベースシャーシをラックキャビネットから引き出さなくても、容易にブレードを保守交換することが可能で冷却性能にも優れたブレードサーバの実装構造を提供する。
【解決手段】ブレード２の挿入をガイドするガイドレール５は、ブレード２が所定の位置にあるとき、シャーシ１に備えたウォームホイール６とウォームシャフト８の回転とガイドピン７によって高い精度を保ちながら上下方向に昇降し、ウォームシャフト８は先端をシャーシ１の前方に突出させた六角穴ヘッド７ａを回転させることにより回転することができる。また、１本のウォームシャフトで２個のウォームホイールを操作することによって、ガイドレールが昇降する水平精度とマザーボード３にコネクタを勘合するときの挿入抜去力を均一に保つことができ、シャーシ底部に冷却風に対して平行にマザーボードを配置することを可能としている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ブレードサーバの実装構造に係り、特に、ラックキャビネットに搭載される電子計算機器のように装置の前後に吸排気する冷却構造を持つブレードサーバの実装構造で、冷却効率の向上を図り、各ブレードサーバの着脱を容易に行うことができるようにしたブレードサーバの実装構造に関する。

従来、１つのサーバコンピュータは、１つのシャーシ（筐体）内に構成されているのが一般的であったが、近年の情報機器の高密度実装化により、抜き差し可能なブレード型のサーバコンピュータをベースシャーシを有するシャーシ（筐体）内に複数枚搭載した形態のブレードサーバが増加している。一般に、このようなブレードサーバは、業界標準のＥＩＡ１９インチラックキャビネット内に複数のブレードを搭載し、各ブレード上に、ＣＰＵ、メモリ、Ｉ／Ｏバス、ストレージ等のコンピュータとして動作するために必要な機能の殆どが搭載されて、それぞれのブレードが１台のサーバコンピュータとして動作することが可能に構成されている。

このブレードサーバの構造上の特徴は、それぞれのブレード間の通信と制御及び給電を行うためのマザーボードが必要なことである。また、１９インチラックキャビネットには構造上の制約があり、搭載する電子機器であるブレードは、全てラックキャビネットの構造上、その冷却方法として、装置の前方から入気して後方に排気する構造しか採用することができないことである。これらの条件から、従来のブレードサーバは、特許文献１等に記載されて知られているように、プリント基板の実装構造を応用し、複数のブレードの背面側にマザーボードを設け、そのマザーボードに通風穴を開けて吸排気を行う方式が多用されている。

しかし、このような構造は、ブレードの保守交換性は優れるているものの、冷却風をマザーボードのくり貫き穴を通すことになるため、冷却性能が低下してしまうという大きな欠点を有している。

このような冷却性能の低下を改善することができる従来技術として、特許文献２等に記載されて知られているように、ラックキャビネットに収納されるシャーシの底部を構成するベースシャーシに沿わせてマザーボードを設置し、複数のブレードをマザーボード上に設けてブレードサーバを構成し、ブレードの保守交換の際には、前述のように構成されるブレードサーバをベースシャーシと共にラックキャビネットから引き出し、上方へブレードを取り出すような実装構造が知られている。

しかし、このような構造の場合、冷却性能には優れているが、保守交換時に複数のブレードによるブレードサーバを引き出してこなければならないため、稼動している同一ベースシャーシ上の他のブレードへの振動や衝撃を加えてしまうという懸念があり、また、接続されている大量のケーブルを損傷なく一緒に引き出してくることができるかが問題となり、また、ブレードサーバの重量が重たくなった場合に、作業者の負担が増大する等、作業性等の点で問題があった。
特開平１１−３１２８５４号公報 特開２００４−２４０９６７号公報

前述で説明したように、従来技術によるブレードサーバの実装構造は、冷却性能に劣り、あるいは、保守交換等の場合の作業性に問題のあるものであった。

本発明の目的は、前述した従来技術の問題点を解決し、ベースシャーシをラックキャビネットから引き出さなくても、容易にブレードを保守交換することが可能で冷却性能にも優れたブレードサーバの実装構造を提供することにある。

本発明によれば前記目的は、複数の同等サイズの複数のブレードを並列にシャーシ内に収納して構成するブレードサーバの実装構造において、前記シャーシには、その底部に、複数のブレードのそれぞれとの電気的な接続を行う複数のコネクタを有するマザーボードが前記シャーシを構成する底面部に沿って設けられ、また、前記シャーシを構成する天井板の直下に、ガイドレールと、該ガイドレールを上下に移動させる機構を有して、前記ブレードを前記ガイドレールに吊り下げる吊り下げ機構が設けられ、前記ブレードは、前記吊り下げ機構のガイドレールを上部に位置させた状態で、前記シャーシの前面側から挿抜可能であり、前記ブレードを挿入後に前記ガイドレールを下方に移動させることにより、前記ブレードの下面に設けられるコネクタと前記マザーボードに設けられるコネクタとが嵌合させられることにより達成される。

本発明によれば、複数のブレードをシャーシに収納しているブレードサーバをシャーシ１ごとラックキャビネットから引き出さなくても、ブレード１つ１つを引き出して保守交換を行うことができ、かつ、ブレードサーバの冷却性能の向上を図ることができる。

以下、本発明によるブレードサーバの実装構造の実施形態を図面により詳細に説明する。

図１は本発明の一実施形態によるブレードサーバの実装構造の概略を示す斜視図である。図１に示すように、本発明によるブレードサーバは、ラックキャビネット（図１には、ラックキャビネットを構成する支柱１１のみを示している）の内部に設置されるシャーシ１の内部にユニットとしてのブレード２を複数台収納することが可能な実装構造を有している。

シャーシ１は、シャーシ１の底面部を構成するベースシャーシを含んで、前面及び背面が開放された箱型に形成されている。シャーシ１の底面部を構成するベースシャーシには、その背面側に冷却ファン１０が設けられると共に、底面部を構成するベースシャーシに沿ってベースシャーシに並行にマザーボード３が設けられ、マザーボード３上には、複数のブレード２のそれぞれとを電気的に接続するためのガイドピン９ａを有するコネクタ９が配置されている。そして、マザーボード３上に複数のブレード２がコネクタ９に接続されて搭載されてブレードサーバが構成される。各ブレード２の内部の冷却は、ブレード２の前面板２ａに設けられた多数の通風口から取り入れられた冷却風がブレード２の内部を通った後に冷却ファン１０を介して排出されることにより行われる。冷却風の向きは、冷却ファン１０により外気を取り込んで、ブレード２の背面側からブレード２の内部に吹き込み、ブレード２の前面板２ａの通風口から排出するようにしてもよい。

シャーシ１の上部の天井部の下側には、上下に移動可能にガイドレール５が複数設けられ、このガイドレール５のコ字状の断面を持つ空間に、ブレード２の上部に設けられるハンガー４を挿入したときにハンガー４がガイドレール５内でスライド可能であり、これにより、ブレード２をガイドレール５に吊り下げてシャーシ１の前面側からシャーシ１内に実装することが可能となり、また、シャーシ１から取り出すことが可能となる。

図２はシャーシ１の天井部の下側に設けられるガイドレール５を含むブレード２の吊り下げ機構を示す斜視図であり、次に、これについて説明する。

吊り下げ機構は、ウォームギア８ｂがシャフト上の複数の位置（図２では２か所）に設けられたウォームシャフト８と、ウォームホイール６に設けられたねじ部６ａがねじ込まれたガイドレール５と、シャーシ１の天井部に固定され、ガイドレール５の上部に設けられた穴に系合して、ガイドレール５の上下方向の移動をガイドするガイドピン７とにより構成される。

ウォームシャフト８は、ウォームシャフト８をその回転を妨げないように保持すると共に、ウォームシャフト８をシャーシ１の天井部の下部に取り付ける取り付け金具８ｃにより天井部の下部に取り付けられている。ウォームシャフト８の先端には、六角穴ヘッド８ａが設けられており、ウォームシャフト８は、この六角穴ヘッド８ａをシャーシ１の前面に突出させるようにシャーシ１に取り付けられ、六角穴ヘッド８ａを回転させることにより、ウォームシャフト８と共にウォームギア８ｂを回転させることができる。

ガイドレール５には、ウォームホイール６に設けられたねじ部６ａがねじ込まれており、ウォームホイール６は、ウォームシャフト８に設けられるウォームギア８ｂと噛み合う位置に、ウォームホイール６の回転を妨げないように保持する保持具６ｂにより、シャーシ１の天井部に取り付けられている。

前述したように構成される吊り下げ機構において、ウォームシャフト８に設けられる六角穴ヘッド８ａを外部から回転させると、ウォームシャフト８と共にウォームギア８ｂが回転し、ウォームギア８ｂに系合しているウォーム６とウォーム６に設けられたねじ部６ａとが回転する。これにより、ねじ部６ａがねじ込まれたガイドレール５は、ガイドピン７にガイドされて、ねじ部６ａの回転により上下方向に駆動される。

図３はガイドレール５を最上部まで引き上げた場合の様子を示す図、図４はガイドレール５を移動可能な最下部まで下げた場合の様子を示す図である。

図３に示すようなガイドレール５を最上部まで引き上げた状態は、ブレード２をシャーシ１の前面側から抜き差しすることが可能な状態であり、図４に示すようなガイドレール５を下げた状態は、ブレード２がシャーシ１内に収納され、マザーボード３と電気的に接続された状態である。

ブレード２をシャーシ１の内部に収納する場合、図３に示すように、ガイドレール５を最上部まで引き上げ、ブレード２の上部に設けられるハンガー４をガイドレール５に挿入してシャーシ１の内部に押し込むことにより、ハンガー４がガイドレール５内をスライドして、ブレード２がシャーシ１内に収納される。このとき、ブレード２の前面板２ａがシャーシ１の前端部に接することになり、これにより、ブレードの挿入方向の位置決めを行うことができる。また、このとき、ブレード２の前面板２ａに設けられた切欠き部２ｂの上端部が、六角穴ヘッド８ａの下端部に接する位置となり、シャーシ１に収納されているブレード２を引き出す際の目安となる。

前述したようにして、ブレード２をシャーシ１に挿入してガイドレール５に吊り下げた後、ウォームシャフト８に設けられる六角穴ヘッド８ａを外部から回転させ、ガイドレール５を下方に移動させる。ブレード２の下面には、図示していないが、マザーボード３上のコネクタ９と嵌合するブレード２側のコネクタが設けられると共に、マザーボード３上のコネクタ９の両サイドに設けられるガイドピン９ａにより、ブレード２の下方への移動時に、コネクタ相互間の接続をガイドするガイド穴が設けられているので、ガイドレール５を下方に移動させるに従ってブレード２も下方に移動させられ、ブレード２の下面に設けられるコネクタとマザーボード３上のコネクタ９とが嵌合して、マザーボード３とブレード２とが電気的に接続される。この状態が、ブレード２が計算機として動作可能にシャーシ１内に収納された状態であり、図１には、このような状態にある４台のブレード２を示している。また、この状態でのガイドレール５とウォームシャフト８との位置関係が図４に示すようなものとなる。

前述したようなブレード２が計算機として動作可能にシャーシ１内に収納された状態から、ブレード２の保守交換のために、ブレード２を取り出す場合、前述で説明したと逆の動作で取り出すことができる。すなわち、ウォームシャフト８に設けられる六角穴ヘッド８ａを外部から回転させ、ガイドレール５を上方に移動させると、吊り下げられたブレード２も上方に移動して、ブレード２の下面に設けられるコネクタとマザーボード３上のコネクタ９との嵌合が解除され、ブレード２を引き出すことが可能な状態になる。この状態のとき、ブレード２の前面板２ａに設けられた切欠き部２ｂの上端部が、六角穴ヘッド８ａの下端部に接する位置となって、操作者がブレード２を引き出すことが可能となったことを知ることができる。その後は、ブレード２を手前に引き出せばよい。

前述したように、本発明の実施形態によれば、複数のブレード２をシャーシ１に収納しているブレードサーバをシャーシ１ごとラックキャビネットから引き出さなくてもブレード１つ１つを引き出して保守交換することができる。

また、前述した本発明の実施形態によるブレードサーバの実装構造によれば、１本のウォームシャフト８により２個のウォームホイール６を操作することとしているので、ガイドレール５が昇降する際の水平精度とマザーボード３のコネクタ９にブレード２のコネクタを勘合するときの挿入抜去力を均一に保つことができる。また、本発明の実施形態は、ガイドレール５を昇降させる際に、ガイドレール５がガイドピン７によりガイドされているので、ガイドレールの横揺れを防止して、ブレード２を横揺れさせることなく、昇降させることができる。

なお、ブレード２の横揺れを、さらによく低減されるために、ブレード相互間を仕切ることができるような仕切り板をマザーボード３の上に設けることができる。この場合の仕切り板の高さは、ガイドレール５を最も高い位置とした場合に、仕切り板の上端部が、ガイドレール５に吊り下げられるブレード２の下端より、わずかに高い位置となる程度とすればよい。

さらに、前述した本発明の実施形態によれば、マザーボード３がシャーシ１の下部に備えられているので、冷却風が、ブレード２の前面からブレード２の内部に取り込まれた後、シャーシ１の背面側に設けられる冷却不安１０により排出されることになり、マザーボード３に邪魔されることがなく、ブレードサーバの冷却性能の向上を図ることができる。

前述した本発明の実施形態は、ラックキャビネットに搭載される電子計算機器であるブレードに対して本発明を適用したものとして説明したが、本発明は、マザーボードを必要とするような電子機器を多数ラックキャビネットに搭載するような種々の電子機器に対して適用することができる。

本発明の一実施形態によるブレードサーバの実装構造の概略を示す斜視図である。 シャーシの天井部の下側に設けられるガイドレールを含むブレードの吊り下げ機構を示す斜視図である。 ガイドレール５を最上部まで引き上げた場合の様子を示す図である。 ガイドレールを移動可能な最下部まで下げた場合の様子を示す図である。

符号の説明

１ シャーシ
２ブレード
２ａ 前面板
２ｂ 切欠き部
３ マザーボード
４ ハンガー
５ ガイドレール
６ ウォームホイール
６ａ ねじ部
６ｂ 保持部
７ ガイドピン
８ ウォームシャフト
８ａ 六角穴ヘッド
８ｂ ウォームギア
８ｃ 取り付け金具
９ コネクタ
９ａ ガイドピン
１０ 冷却ファン
１１ ラックの柱

Claims (4)

1. 複数の同等サイズの複数のブレードを並列にシャーシ内に収納して構成するブレードサーバの実装構造において、
   前記シャーシには、その底部に、複数のブレードのそれぞれとの電気的な接続を行う複数のコネクタを有するマザーボードが前記シャーシを構成する底面部に沿って設けられ、また、前記シャーシを構成する天井板の直下に、ガイドレールと、該ガイドレールを上下に移動させる機構を有して、前記ブレードを前記ガイドレールに吊り下げる吊り下げ機構が設けられ、
   前記ブレードは、前記吊り下げ機構のガイドレールを上部に位置させた状態で、前記シャーシの前面側から挿抜可能であり、前記ブレードを挿入後に前記ガイドレールを下方に移動させることにより、前記ブレードの下面に設けられるコネクタと前記マザーボードに設けられるコネクタとが嵌合させられることを特徴とするブレードサーバの実装構造。
2. 前記吊り下げ機構は、前記ガイドレールと、ウォームギアが設けられたウォームシャフトとを有し、ガイドレールにウォームホイールに設けられたねじ部がねじ込まれ、前記ウォームシャフトを外部から回転させることにより、前記ウォームギアと噛み合うウォームホイールを回転させて、前記ガイドレールを上下に移動させるものであることを特徴とする請求項１記載のブレードサーバの実装構造。
3. 前記シャーシ内に冷却ファンが備えられ、前記シャーシの前方あるいは後方から冷却風を吸入し、後方あるいは前方へ排気する冷却風の流路が形成されていることを特徴とする請求項１または２記載のブレードサーバの実装構造。
4. 前記シャーシは、ラックキャビネットに取り付けられることを特徴とする請求項１、２または３記載のブレードサーバの実装構造。

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