JP5001557B2

JP5001557B2 - 熱／電力管理装置

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Publication number: JP5001557B2
Application number: JP2006017621A
Authority: JP
Inventors: クリストファー・ジー・マーロン; ターン・エム・ラーソン; グレン・シー・サイモン
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2005-01-28
Filing date: 2006-01-26
Publication date: 2012-08-15
Anticipated expiration: 2026-01-26
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Description

本発明は、空気流分配装置又は換気システムに関する。

コンピュータシステムの信頼性は環境安定性によって決まる。データセンタ等の情報技術（ＩＴ）設備は通常、好適な条件範囲内で各システムを作動させることを目的とした環境制御システムを有する。

データセンタ管理者及び顧客は、データセンタ内に配備されている情報技術（ＩＴ）装置の冷却及び電気仕様の管理に関する増大する難問に直面している。電力及びシステムレベルの空気流の仕様は、ここ十年にわたり劇的に増えている。銘板に記載のサーバの電力情報は、規制への準拠のために定義された最大値として規定されており、したがって、実際の消費電力よりもはるかに高い。通常、製造業者は、システムレベルの空気流の仕様を提供しておらず、明記されているとしても、たいていの顧客には容易に入手することができない技術文書で１つの最大空気流条件を規定するのみである。周囲空気温度センサがほとんどの事業クラスのサーバに組み込まれているが、読み取り値にはアクセスし難い。

本発明は、空気流による冷却を効率化して節電することを目的とする。

データセンタ内での空気流分配を処理する方法の一実施の形態によれば、空気流は、データセンタ内の少なくとも１つのサーバにおける複数のファンを有する換気システムにおいて監視され、検知された空気流に応じて換気システム内での冷却が制御される。

構造及び動作方法の双方に関する本発明の実施形態は、以下の説明及び添付の図面を参照することにより最もよく理解することができるであろう。

図１を参照すると、概略ブロック図は、データセンタ１０２内で使用する空気流分配装置１００の一実施形態を示す。空気流分配装置１００は、データセンタ１０２内の１つ又は複数のサーバ１０８における複数のファン１０６に結合される１つ又は複数の空気流センサ１０４を備える。コントローラ１１０は、空気流センサ１０４に結合され、データセンタ１０２内での空気流分配を処理するコンピュータ可読プログラムコードを有して構成されるか、又はそのコードにより符号化される。コントローラ１１０は、複数のファンについて空気流を監視し、検知された空気流に応じてデータセンタ１０６内での冷却を制御することができる。

例示的な一実施形態では、空気流センサ１０４は、タコメータ（tachometer：回転計）、圧力センサ、風速計、及び空気流測定値を求めるのに使用することができる他の形式のセンサとすることができる。例えば、タコメータは、通常、１分間当たりの回転数（ＲＰＭ）でのファン速度を監視するのに用いることができる。タコメータからのファン速度読み取り値は、従来の流体力学的モデリング及び計算を用いて空気流読み取り値に変換することができる。同様に、流体力学的関係及びモデルを用いて圧力読み取り値を空気流測定値に変換する。他の構成では、風速計を用いて空気流を直接測定することができる。実施形態によっては、同じ形式のセンサをすべての空気流センサ１０４に用いることができる。他の実施形態では、センサ形式の種々の組み合わせを実施することができる。

コントローラ１１０は、複数の監視法、分析法、及び制御法のうち１つ又は複数を実施することができる。例えば、コントローラ１１０は、検知された空気流から空気流のリアルタイムな動的マッピングを作成するように構成されることができる。実施形態によっては、コントローラ１１０は、二次元で空気流をマッピング（地図化）し、水平面内での空気流データマップを生成する。他の実施形態では、コントローラ１１０は、水平面内におけるだけでなくデータセンタ室内の空気流パターンの高さも考慮した、検知された空気流及びファンの場所に応じて、三次元で空気流をマッピング（地図化）する、すなわち、三次元の各場所に対して空気流を割り付けて、空気流を場所の関数として表現する。動的空気流読み取り値は、消費電力及びソフトウェア実行負荷等の現在の動作負荷を含む現在の動作環境における条件を見るために、システム管理者又はユーザによってアクセスされることができる。

空気流分配装置１００はさらに、グラフィカル・ユーザ・インタフェース１１２を有し得る。コントローラは、グラフィカル・ユーザ・インタフェース１１２を用いて、現在のデータセンタ構成及びそのデータセンタ構成内の場所全体にわたる空気流を記述する、空気流のリアルタイムな動的マッピングを表示する。マッピング（即ち、空気流を地図化したもの）の作成及びグラフィカル・ユーザ・インタフェース１１２上でのマッピングの表示により、空気流分配装置１００を用いて手動で空気流構成を制御することが可能となる。データセンタ管理者は、マッピング情報を用いて、データセンタ１０２全体における空調装置及び換気格子（ventilation gratings：換気用グレーチング）の適した設定を確定することができる。

データセンタ１０２を手動構成するための情報を提供することのほかに、実施形態又は条件によっては、空気流分配装置１００は換気の自動制御を可能にすることができる。制御インタフェース１１４は、コンピュータ室空調設備（ＣＲＡＣ）システム１１６に結合され、コントローラ１１０は、ＣＲＡＣシステム１１６に結合され、且つ、空気流のマッピングに応じてＣＲＡＣシステム１１６を制御するようにさらに構成される。コントローラ１１０は、ＣＲＡＣシステム１１６により空気供給を制御して放熱する装置の電力消費をいつでも追跡するようにするフィードバックループを有し得る。一実施形態では、フィードバックループは、１つ又は複数のタコメータからファン速度情報を取得し、ファン速度情報を、ファン速度を空気流と相関させる係数と比較し、この比較に基づいて空気流制御アクチュエータを操作する。種々の構成（穴あきタイル張り（perforated tile settings）等）により、ＣＲＡＣシステム１１６からの空気流供給源を調整することがきる。

サーバ１０８、コンピュータ、又は他の電子装置は概して、局所的な内部冷却を可能にする１つ又は複数の内部ファン１０６を有する。ファン速度はまた、入口周囲温度又は熱に弱い内部部品（通常は中央演算処理装置（ＣＰＵ））の温度に応じて、サーバ１０８に対し局所的に設定される。通常、サーバに対し局所的な温度管理制御ロジックが内部ファン（単数又は複数）を現在の条件に対し可能な限り最小のファン速度で稼動させて、所定の周囲温度に対する音響を制御する。ＣＰＵ温度が閾値を超える場合、温度管理制御ロジックはファン速度をより高いレベルに上げる。一般的に個々のサーバ、コンピュータ、又は装置は、局所的な内部温度管理制御を実施する。構成によっては、サーバ、コンピュータ、又は装置を保持するラックは、代替的又は付加的に、温度管理能力を提供する。例示的な空気流分配装置１００は、例えば、ファンにより実装されたタコメータからのファン速度の測定値に基づいて、空気流を監視する。これは、空気流の表示として局所的な温度管理能力が発現されたことによるものである。他の実施形態は、風速計、圧力センサ、温度計、又は他の空気流センサ等の他の形式のセンサを用いることができる。空気流センサは、形式が同種であるか、又は組み合わさったセンサ形式を有し得る。

他の自動及び／又は自動制御構成では、空気流分配装置１００は、データセンタ１０２内の１つ又は複数の位置に配置された少なくとも１つの温度計１２０に結合するようになっている温度計インタフェース１１８を有し得る。コントローラ１１０は、温度計インタフェース１１８に結合され、データセンタ１０２内の種々の場所における周囲温度（環境温度）を測定するとともに、検知された空気流の読み取り値及びファンの場所に応じて多次元で空気流をマッピングするように動作する。コントローラ１１０はまた、種々の位置における周囲温度測定値及び空気流のマッピングに応じて多次元でデータセンタの換気状態についてマッピングし得る。従って、種々の位置における周囲温度測定値及び空気流のマッピングに応じてデータセンタの換気システムを制御できる。

空気流分配装置１００のいくつかの換気監視及び／又は自動制御構成は、データセンタ１０２内の複数のサーバ１０８に接続するようになっているサーバインタフェース１２２を有し得る。コントローラ１００は、サーバインタフェース１２２に結合され、種々のサーバ１０８における消費電力を監視するとともに、検知された空気流及びファンの場所に応じて多次元で空気流をマッピングするように動作する。コントローラ１１０はまた、サーバの消費電力及び空気流のマッピングに応じてデータセンタの換気状態をマッピングし得る。従って、サーバの消費電力及び空気流のマッピングに応じてデータセンタの換気システムを制御できる。実施形態及び／又は条件によっては、コントローラ１１０は、複数のサーバ１０８におけるソフトウェアの実行負荷を監視し、検知された空気流及びファンの場所に応じて多次元で空気流をマッピングし得る。コントローラ１１０はまた、サーバのソフトウェア実行負荷及び空気流のマッピングに基づいてデータセンタの換気状態をマッピングし得る。従って、サーバのソフトウェア実行負荷及び空気流のマッピングに基づいてデータセンタの換気システムを制御できる。

空気流分配装置１００のいくつかの換気監視及び／又は自動制御構成は、温度計インタフェース１１８及びサーバインタフェース１２２の双方を有し得る。コントローラ１１０は、周囲温度、消費電力、ソフトウェア実行負荷、及びシステム空気流を含めた、パラメータ及び条件の任意の組み合わせを監視することができる。コントローラ１１０は、検知された空気流の読み取り値及びファンの場所に応じて多次元で空気流をマッピングし、この空気流のマッピングと組み合わせて、監視されたパラメータ及び条件に基づいてデータセンタの換気状態をマッピングする。従って、監視されたパラメータ及び空気流のマッピングに基づいてデータセンタの換気システムを制御できる。

空気流分配装置１００は、データセンタ１０２内の複数のサーバ１０８に対する局所的な外部環境温度、システム空気流、及び消費電力等の測定値への単純なアクセスを可能にする。コントローラ１１０は、測定値を処理し分析して、データセンタ管理を可能にする中央ツールとして、及び／又は自動ツールとして機能して、情報技術装置が十分な冷却及び電力を有することを保証する。コントローラ１１０はまた、ホットスポットを特定し、コンピュータ室空調設備（ＣＲＡＣ）の消費電力の低減等についての実験を可能にし得る。

例示的な空気流分配装置１００は、他の測定法に比して、システム空気流情報の現場測定（field measurement）を単純にすることを可能にするツールである。他の技法では、技術者は、熱電対及び電流プローブ、すなわち、連続的に変化する環境の単一時間しか示さない、時間がかかるとともに労働力を要する技法を用いて、各システムについて値を測定する。例示的な技法により、システム管理者、ユーザ、及び顧客に対し、例示的なパラメータ及び条件の測定及び利用が可能となる。空気流分配装置１００はさらに、追加の特定の電子機器を必要とせずに情報を得ることを可能にする。

図２を参照すると、図２は、データセンタ２０２内で使用する換気システム２００の一実施形態を示す斜視図である。換気システム２００は、床下プレナム空間２０６の上にある上床２０４を有する。通常、プレナム（plenum）空間２０６は加圧されているが、例示的な構造及び技法は、加圧されていないプレナム空間を用いて機能することができる。１つ又は複数の空気流センサ２０８は、データセンタ２０２内の１つ又は複数のキャビネット２１４に配置されている複数のサーバ２１２における複数のファン２１０に結合されている。コントローラ２１６は、空気流センサ２０８に結合され、ファン２１０についての空気流読み取り値を監視するとともに、検知された空気流読み取り値及びデータセンタ２０２内のファン２１０の位置に応じて多次元での空気流をマッピングするように動作する。

各種の実施態様では、種々の形式の空気流センサ２０８を換気システム２００内に有することができる。例えば、ファン２１０は、一般的にタコメータを組み込んでおり、ファン速度から空気流を判定することを可能にする。風速計、圧力センサ等、他の形式の空気流センサ２０８を実装してもよい。システム２００は、同じ形式の空気流センサを一律に組み込んでもよく、又は複数のセンサ形式の組み合わせを有してもよい。同様に、システム２００は、特定の空気流センサ形式の各種モデル及びサイズを有し、コントローラ２１６が各種センサに関する情報を用いて空気流読み取り値の計算及びマッピングの際の性能の相違を考慮するようにしてもよい。

換気システム２００は、検知された空気流読み取り値を検討するとともにその読み取り値を用いて当該システム２００を構成するようシステム管理者が使用することができるグラフィカル・ユーザ・インタフェース２１８を有し得る。コントローラ２１６は、測定及び監視された情報を、グラフィカル・ユーザ・インタフェース２１８を介して表示して、現在のデータセンタ構成及びそのデータセンタ構成内の場所全体にわたる空気流を記述する、空気流のリアルタイムな動的マッピングを作成する。

換気システム２００は、データセンタ２０２を換気するようになっているコンピュータ室空調設備（ＣＲＡＣ）システム２２０を有する。コントローラ２１６は、空気流のマッピングに基づいてコンピュータ室空調設備（ＣＲＡＣ）システム２２０を制御することができる。

実施形態によっては、換気システム２００は、他のパラメータ及び条件の監視を行って、空気流情報を補足することができる。例えば、構成によっては、１つ又は複数の温度計２２２がデータセンタ２０２内の１つ又は複数の場所に分布され得る。コントローラ２１６は、データセンタ２０２内の種々の場所における周囲温度（環境温度）を測定するとともに、検知された空気流読み取り値及びファンの場所に応じて多次元で空気流をマッピングし得る。コントローラ２１６は、空気流のマッピング及び１つ又は複数の場所における周囲温度測定に応じてデータセンタの換気状態についてマッピングすることができる。

同様に、換気システム２００は、データセンタ２０２内の複数のサーバ２１２に通信可能に結合されるサーバインタフェース２２４を有し得る。コントローラ２１６は、サーバ消費電力、ソフトウェア実行負荷等の各種パラメータ及び条件に対してアクセス及び監視するようにプログラムされ得る。コントローラ２１６は通常、データセンタ２０２内のサーバ２１２に配された複数のファン２１０の空気流から得られる空気流情報をマッピングし得る。コントローラ２１６はさらに、任意選択的に、消費電力及びソフトウェア実行負荷のうち１つ又は複数等の他の監視されたパラメータと組み合わせて、空気流のマッピングに基づいてシステムの換気状態をマッピングする。

いくつかの換気システムの実施形態は、空気流測定値から得られた空気流のマッピングと組み合わせて、例えば局所的な周囲温度、サーバ消費電力、サーバソフトウェア実行負荷等を含めた、測定と読み取り値との任意の好適な組み合わせを用いて、システム換気状態のマッピングを求めることができる。得られるシステム換気マップを、システム管理職員により手動で、又は、コントローラ又は他の制御デバイスにより自動で用いて、所望に応じて換気システム２００を構成することができる。得られるシステム換気マップには、データセンタ２０２内の各位置に対して、周囲温度、サーバ消費電力、サーバソフトウェア実行負荷、空気流等が割り当てられている。

例示的な実施形態では、１つ又は複数のファンを有する個々の装備品（equipment items）におけるサーバ又はコンピュータシステム中央演算処理装置（ＣＰＵ）等の監視及び制御機能をコントローラ２１６内で実装することができる。各コントローラ２１６は、選択時間又は選択時間間隔で空気流を報告する能力を有し得る。

実施形態によっては、換気システム２００は、各種パラメータ及び条件を管理する管理アプリケーション２２６を有し得る。例えばＩｎｔｅｇｒｉｔｙ（登録商標）サーバ用のＯｐｅｎｖｉｅｗ（登録商標）及びＳｙｓｔｅｍＩｎｓｉｇｈｔＭａｎａｇｅｒ（登録商標）（双方ともヒューレット・パッカード（Hewlett-Packard）社（カリフォルニア州パロアルト市所在）により市販されている）を実装して情報を扱うことができる。Ｏｐｅｎｖｉｅｗ（登録商標）は、任意のコンピューティングデバイス又はプラットフォームにわたるソフトウェアの変更及び構成管理を自動化して、サービス配信を加速し、動作コストを下げ、且つサービスを高める。Ｏｐｅｎｖｉｅｗ（登録商標）により、情報技術管理者がクライアントソフトウェアの可視化及び管理を高めることによりビジネスプライオリティに対応することが可能となる。ＳｙｓｔｅｍＩｎｓｉｇｈｔＭａｎａｇｅｒ（登録商標）は、迅速な展開配信及び性能管理、並びに作業負荷及びパーティション管理を含めた、ヒューレット・パッカードのシステム及びサーバに対するハードウェアのフォルト、アセット、及び構成の管理を行う。ＳｙｓｔｅｍＩｎｓｉｇｈｔＭａｎａｇｅｒ（登録商標）は、クライアント、ストレージ、プリンタ、及びパワープロダクツに対する管理により拡張し、工業規格管理プロトコルにより各種プラットフォームを管理することができる。

Ｏｐｅｎｖｉｅｗ（登録商標）、ＳｙｓｔｅｍＩｎｓｉｇｈｔＭａｎａｇｅｒ（登録商標）、又は同様のパッケージ等の高レベルなアプリケーションを用いて、非常に多くの数、例えば数十、数百、又はそれ以上のサーバ、デバイス、及びコンポーネントについての熱監視及び／又は制御動作を調整することができる。高レベルなアプリケーションは、例えば特定のラックの特定のサーバに対応して特定の要素の監視を可能にしながら、情報を統合することができる。高レベルなアプリケーションはまた、負荷均衡（load balancing：ロードバランス）、ラック近傍の換気の分析、及びＣＲＡＣの制御、並びに穴あきタイルの換気等、各種動作を行うことができる。

各種形式のセンサを複数のサーバ及びコンピュータシステムにおいて用いて、データセンタ２０２における温度及び他のパラメータを追跡することができる。種々の形式のデータを管理ツール２２６に入力することで換気管理が容易となる。

空気流のマッピング、及び構成によっては他の監視されたデータは、換気システム２００を流れる空気の量に関する高レベルな情報を提供する。高レベルな情報は、データセンタ２０２への冷却空気供給を管理する際に有用である。データセンタ２０２のラック又はキャビネットにおける放熱要素（サーバ２１２及び他の装置並びにコンポーネント等）は、一部の空気を吸い込み引き出す。コンピュータ室空調設備（ＣＲＡＣ）システム２２０が供給する冷却空気量が、特定の放熱要素を取り囲む領域において不十分である場合、この放熱要素は周囲から加熱空気を引き出して、消費された空気流の不足を満たす。加熱空気が再循環すれば、放熱要素の過熱が生じ得る。例示的な換気システム２００は、ファン速度に基づいて空気流を動的に監視し、それにより、データセンタ２０２内の放熱要素の現在の動作に関する情報、すなわち従来では入手不可能な情報を提供する。他の実施形態では、空気流は、風速計、圧力センサ他を用いて検知されてもよい。従来の動作では、データセンタデザイナは、データの１つの項目である最大空気流を顧客に提供する。不都合なことに、最大空気流は、コンポーネントがシステムに満杯に搭載された状態で最高周囲空気温度にてシステムが引き出すであろう最大量の空気である。したがって、最大空気流の仕様は通常、動作条件及び制約とは関係ない。ほとんどのシステムは、周囲空気温度に基づいてファン速度を調整するファン制御機能を実施し、これに従って、はるかに少ない空気流を引き出す。

図３Ａを参照すると、フローチャートは、データセンタ内での空気流分配を処理する方法３００の一実施形態を示す。方法３００は、データセンタ内の少なくとも１つのサーバにおける複数のファンを有する換気システムにおける空気流を監視すること（３０２）を含む。換気システム内の冷却は、検知された空気流に応じて制御される（３０４）。

実施形態によっては、空気流は、データセンタ内のファンのファン速度を空気流に関係させる相関係数を用いてファン速度から求めることができる。他の実施形態では、他の形式のセンサ（圧力センサ、風速計等）を用いてもよい。相関係数は、システムの熱特性化動作の際に求められ（３０６）、空気流のマッピング動作３０４により用いるためにテーブルに保存される（３０７）。熱特性化動作は通常、データセンタ内の複数の場所、例えば、複数のサーバ、コンピュータ／ストレージデバイス、及び他の放熱コンポーネントを保持する各種ラック及びキャビネットの内外で、実際の空気流測定値を取得することを含む。周囲温度測定値、消費電力、ソフトウェア実行負荷測定値他も同様に、熱特性化の際に監視及び保存され得る。

データセンタ内の各種サーバ及び他の場所における複数のファンについてのファン速度は、測定するとともに保存することができる。同様に、換気システム内の各種場所における圧力値は、測定された空気流値に関連して監視するとともに保存することができる。風向及び風速は、風速計を用いて直接監視することができる。したがって、相関係数は、ファン速度及び／又は圧力と空気流測定値との実際のデータ相関に基づいて求めることができる。相関係数は、組み合わさって動作するすべてのファン及び／又はすべての圧力センサからのタコメータ読み取り値と組み合わせて、システムを流れる全空気流を測定値から求めて、リアルタイムな動的空気流測定値を生成することができる。

システム熱特性化動作は、ファンを含めた機器の変形形態を考慮することができる。同種機器の場合、ファン速度及び／又は圧力測定値と空気流測定値との間に、又は、構成によっては、空気流と、ファン速度及び／又は圧力と周囲温度との組み合わせと、の間に、１：１の対応関係が形成され得る。異種の機器を有する同種ではないシステムの場合、異なる形式のサーバについてのファン速度と空気流の対応の相違が考慮される。同様に、相関係数は、データセンタの種々の部分における空気流及び周囲温度の相違を考慮して導かれることができる。非常に可変の非同種の実施の場合、温度計読み取り値は、相関係数を求めるのに熱電対測定値と組み合わせると有用となる。

相関係数が導かれるとともに保存されると、システムはファンタコメータを監視し、システムのファン速度に基づいてシステム空気流を報告して、従来システムでは得ることができない情報を提供することができる。したがって、タコメータ読み取り値に従って導かれた空気流情報は、ファンタコメータが通常、標準のファン設計に含まれているため、本質的に無償で得ることができる。例示的な技法は、例えばシステム熱特性化の際に、ファン速度をシステム空気流に相関させるテーブルを単に作成する作業にタコメータ読み取り値を用いる。空気流特性化は、顧客が用いて、実際の動作条件に基づいてデータセンタ内の放熱要素に対する冷却空気の流れを制御することができる。

熱特性化動作は、ファン速度−空気流の相関係数を導くとともに、後続の監視動作及び／又は制御動作の際に使用する相関係数テーブルを作成する用途に適した試験を実施することができる。

実施形態によっては、空気流のリアルタイムな動的マッピングが導かれるとともに表示されて（３０８）、現在のデータセンタ構成及び当該データセンタ構成内の場所全体にわたる空気流が示される。図４は、二次元空気流マップの表示の一実施形態を示す概略図である。同様に、空気流は、図５に示すように、タコメータ読み取り値及びファンの場所に応じて三次元でマッピングされることができる。空気流量情報は、情報技術設備の熱管理に有用であり、これにより、空気流の監視及びデータセンタＣＲＡＣユニットの手動又は自動制御によって、データセンタ内の各ラックに対し十分な冷却空気流を送出することが可能となる。図５に示すように、ラックが床下プレナムの穴あきタイル又はオーバヘッド換気（overhead venting）を介してＣＲＡＣユニットから十分な空気流を受け取らない場合、情報技術設備は、データセンタの他の領域から空気を引き出し、その結果、多くの場合、排気が再循環するため、システムの過熱を回避することができる。

図３Ｂを参照すると、フローチャートは、方法３１０の一実施形態が自動機能を有し得ることを示す。例えば、コンピュータ室空調設備（ＣＲＡＣ）システムは、空気流のマッピングに基づいて制御され得る（３１２）。

図３Ｃは、ファン速度に基づく空気流測定値、圧力測定値、及び／又は風速計測定値と組み合わせた種々の他の測定値を用いてシステム換気を確定する、方法３２０の一実施形態を示すフローチャートである。各種構成では、周囲温度はデータセンタ内の各種位置で監視され得る（３２２）。消費電力３２４及び／又はソフトウェア実行負荷３２６等のパラメータ及び条件は、データセンタ内に配された各種サーバにおいて追跡され得る。システム換気状態は、空気流のマッピングと組み合わせて、周囲温度の１つ又は複数に応じてマッピングされ得る（３２８）。

システムにより実行される（performed or executed）各種の機能、工程、方法、及び動作は、各種形式のプロセッサ、コントローラ、中央演算処理装置、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、状態マシン、プログラマブルロジックアレイ等で実行可能なプログラムとして実装されることができる。プログラムは、任意のコンピュータ関連システム又は方法による使用、又は当該システム又は方法との使用のために任意のコンピュータ可読媒体に格納されることができる。コンピュータ可読媒体は、電子デバイス、磁気デバイス、光学デバイス、若しくは他の物理デバイス、又はコンピュータ関連システム、方法、工程、若しくは手順による使用又はそれらとの使用のためのコンピュータプログラムを含む又は格納することができる手段である。プログラムは、コンピュータ又はプロセッサ、又は任意の適当な形式の命令メモリ又はストレージからの命令をフェッチすることができる他のシステムに基づくシステム等、命令実行システム、デバイス、コンポーネント、要素、又は装置による使用、又はそれらとともに使用するためのコンピュータ可読媒体において具現されることができる。コンピュータ可読媒体は、任意の構造、デバイス、コンポーネント、プロダクツ、又は命令実行システム、装置、又はデバイスによる使用、又はそれらとの使用のためにプログラムを格納、通信、伝播、又は伝送することができる他の手段とすることができる。

例示的なブロック図及びフローチャートは、工程における特定の論理機能又はステップを実施する１つ又は複数の実行可能な命令を含むコードのモジュール、セグメント、又は部分を表し得る工程ステップ又はブロックを示す。特定の例は特定の工程ステップ又はアクションを示すが、多くの代替的な実施が可能であり、この実施は一般的に単純なデザイン選択により行われる。アクション及びステップは、機能、目的、規格適合、レガシー構成（legacy structure）等の考慮に基づき、本明細書中の特定の記載とは異なる順で実行されてもよい。

図６を参照すると、図６は、例示的な熱／電力管理技法を実施するデータセンタ６００の斜視図を示す概略図である。空気流の追跡が停止された状態の動作の際、コンピュータ室空調設備（ＣＲＡＣ）６０２は、室６０４から加熱空気を引き出し、床下プレナム６０６に冷気を供給する。個々のコンピュータ及びサーバ６０８への空気流は、穴あきタイル６１０の位置及び相対的な開口面積により制御される。空気流の追跡が停止されている場合、従来のデータセンタでは、任意の個々のラック又はキャビネット６１２、又は任意の個々のコンピュータ又はサーバを冷却するのに十分な空気流量は単に推定によって選択される。例えば、最悪の場合、ラック内のすべての設備についての空気流基準が加味されるため、ＣＲＡＣ６０２は、少なくとも総和空気流を供給するような大きさに合わされる。従来の技法は一般的に、多すぎるか又は少なすぎる不適正な空気流量を供給する。

ラックへの空気供給が不十分であるという難点が生じる可能性がある。理想的な空気流量によって、概してラックの前部から流入するとともに後部から流出して、ラック内のすべてのコンピュータ又はサーバ６０８が好適な換気を受けるようにラック６１２の頂部位置まで冷却空気が供給される。空気流の供給が不十分であると、冷却空気及びろ過はラック６１２の上方に部分的にしか及ばないため、ラック６１２の上方の棚のデバイス６０８内で加熱空気が再循環することになり、その結果、冷却が不十分となる。例示的なファン速度監視法により、ラック６１２内のすべてのコンピュータ及びサーバ６０８における空気流の監視及び位置マッピングが可能となり、この監視法は、設備への冷却空気の供給を調整する制御工程において実施され得る。特定の実施態様では、ラックの下方位置にあるサーバにおけるファンは減速され、ラックの上方位置にあるサーバにおけるファンは高速で稼動して、データセンタ内の高所へ空気流を引き上げる。

したがって、空気流監視法により、データセンタ６００での条件変更に空気流を合わせることが可能である。

周囲温度、ソフトウェア実行負荷、構成、高度、及び他の因子を含めた多因子により、立法フィート毎分（ＣＦＭ）で測定されるシステム空気流全体が引き出される。データセンタ構成内の、システム空気流を調整することが不可能な比較的高温の場所に、新たなサーバを加えることは、加熱空気が再循環するので温度が制御不可能に上がる可能性があるため、周囲温度は非常に重要な因子である。例示的な技法は、空気流を示すファン速度データ等の情報を用いて、データセンタ環境の手動及び／又は自動による制御を容易にし、過熱をもたらす再循環を停止させる。

例示的なデータセンタ６００では、自動式熱／電力管理法は、ファン速度から導かれた空気流測定値、圧力、及び／又は風速計からの直接の流量測定値を含めた全消費空気流の測定値、並びにラック６１２の前部及び後部の双方の局所的な周囲温度情報に基づくものとすることができる。情報を用いて、コンピュータ室空調設備６０２が生成するシステム体積流量全体を制御し、且つ、データセンタ６００内の各種好適な場所における穴あきタイル６１０の開口面積を調整することができ、これにより、局所的な空気流を制御する。複数の個々の場所での、複数の個々の放熱要素についての空気流の動的な検知及び負荷情報により、全体のシステム条件及び局所的な条件に基づいて冷却源の自律的な調整を可能にする。自動式熱／電力管理によってさらに、エネルギー節減が可能になり、これにより、フィードバック制御下で、低負荷条件で冷却還元を可能にするとともに、高負荷動作に対して絶対的な最大冷却を保証することができる。

空気流の動的な検知により、個々のサーバ６０８により引き出される空気量をデータセンタ管理者又はユーザに表示することが可能となり、したがって、この検知を用いて、データセンタ６００内のコンポーネント、デバイス、及び他の構造の配置及び構成を容易にすることができる。例えば、空気流の検知を用いて、空気が不足している結果として周囲温度が高くなる室内のラック又は場所を通る流れを妨げるような、ラック内の過度に制約された信号配線を検知することができる。

空気流の動的な検知はまた、方針決定を行うのに用いることができる。例えば、作業負荷は、個々のサーバが行っている作業の重要度について監視されることができる。重要度の高い動作を行っているサーバには高速の空気流が供給され、重要度の低い動作を行っている別のサーバには低速の空気流が供給され得る。

本開示は各種実施形態を説明しているが、これらの実施形態は、例示的なものとして理解されるべきであって、特許請求の範囲を限定するものではない。説明された実施形態の多くの変形、変更、追加、及び改良が可能である。例えば、当業者は、本明細書中に開示されている構造及び方法を提供するのに必要なステップを容易に実施し、また、工程のパラメータ、材料、及び寸法は、例示として与えられているにすぎないことを理解するであろう。パラメータ、材料、及び寸法は、特許請求の範囲内で、所望の構造及び変更を達成するように変えることができる。本明細書中に開示されている実施形態の変形及び変更もまた、添付の特許請求の範囲内で行うことができる。例えば、空気流を監視するのにいくつかの特定の例のデバイス及び技法を説明しているが、例示的な空気流の監視法は、任意の好適な形式のセンサ及び検知されたパラメータとともに用いることができる。例示的な技法は、任意の好適なデータセンタ構成とともに用いることができ、また、任意の好適なサーバ、コンピュータ、及びデバイスとともに用いることができる。

本発明は以下の実施態様を含んでいる。

＜実施態様１＞データセンタ（１０２）内で使用する空気流分配装置（１００）であって、前記データセンタ（１０２）内の少なくとも１つのサーバ（１０８）における複数のファン（１０６）に結合されている少なくとも１つの空気流センサ（１０４）と、前記少なくとも１つの空気流センサ（１０４）に結合されるとともに、前記複数のファンについて空気流を監視するとともに、検知された空気流に応じて前記データセンタ（１０２）内での冷却を制御するように構成されるコントローラ（１１０）とを備えることを特徴とする、空気流分配装置。

＜実施態様２＞データセンタ（２０２）のための換気システム（２００）であって、床下プレナム空間（２０６）の上にある上床（２０４）と、前記データセンタ（２０２）内の少なくとも１つのキャビネット（２１４）に配置されている複数のサーバ（２１２）における複数のファン（２１０）に結合されている少なくとも１つの空気流センサ（２０８）と、前記少なくとも１つの空気流センサ（２０８）に結合されるとともに、前記複数のファンについて空気流を監視するとともに、検知された空気流に応じて前記データセンタ（２０２）内での冷却を制御するように構成されるコントローラ（２１６）とを備えることを特徴とする、換気システム。

＜実施態様３＞空気流分配装置（１００）又は換気システム（２００）であって、前記コントローラ（１１０、２１６）は、検知された空気流から空気流のリアルタイムな動的マッピングを作成するようにさらに構成されることをさらに含むことを特徴とする、実施態様１又は２に記載の空気分配装置又は換気システム。

＜実施態様４＞空気流分配装置（１００）又は換気システム（２００）であって、グラフィカル・ユーザ・インタフェース（１１２）をさらに備え、前記コントローラ（１１０、２１６）は、前記グラフィカル・ユーザ・インタフェース（１１２）を介して、現在のデータセンタ構成及び該データセンタ構成内の場所全体にわたる空気流を記述する、空気流のリアルタイムな動的マッピングを表示するように構成されることを特徴とする、実施態様１又は２に記載の空気分配装置又は換気システム。

＜実施態様５＞空気流分配装置（１００）又は換気システム（２００）であって、コンピュータ室空調設備（ＣＲＡＣ）システム（１１６）に結合される制御インタフェース（１１４）をさらに備え、前記コントローラ（１１０、２１６）は、前記制御インタフェース（１１４）に結合されるとともに、検知された空気流に応じて前記コンピュータ室空調設備（ＣＲＡＣ）システム（１１６）を制御するようにさらに構成されることを特徴とする、実施態様１又は２に記載の空気分配装置又は換気システム。

＜実施態様６＞空気流分配装置（１００）又は換気システム（２００）であって、前記コントローラ（１１０、２１６）は、検知された空気流及びファンの場所に応じて三次元で空気流をマッピングするようにさらに構成されることをさらに含むことを特徴とする、実施態様１又は２に記載の空気分配装置又は換気システム。

＜実施態様７＞空気流分配装置（１００）又は換気システム（２００）であって、前記データセンタ（１０２、２０２）内の少なくとも１つの位置にある少なくとも１つの温度計（１２０）に結合するようになっている温度計インタフェース（１１８）をさらに備え、
前記コントローラ（１１０、２１６）は、前記温度計インタフェース（１１８）に結合され、前記データセンタ（１０２、２０２）内の前記少なくとも１つの位置における周囲温度を測定するとともに、検知された空気流及びファンの場所に応じて多次元で空気流をマッピングするように構成され、前記空気流のマッピング及び前記少なくとも１つの位置での周囲温度測定値に応じてデータセンタの換気状態をマッピングするようにさらに構成されることを特徴とする、実施態様１又は２に記載の空気分配装置又は換気システム。

＜実施態様８＞空気流分配装置（１００）又は換気システム（２００）であって、前記データセンタ（１０２、２０２）内の複数のサーバ（２１２）に結合するようになっているサーバインタフェース（１２２）をさらに備え、前記コントローラ（１１０、２１６）は、前記サーバインタフェース（１２２）に結合され、前記複数のサーバ（２１２）における消費電力を監視すること、検知された空気流及びファンの場所に応じて多次元で空気流をマッピングすること、及び、前記サーバの消費電力及び前記空気流のマッピングに応じて前記データセンタ（１０２、２０２）内での冷却を制御すること、を行うようにさらに構成される、実施態様１又は２に記載の空気分配装置又は換気システム。

＜実施態様９＞空気流分配装置（１００）又は換気システム（２００）であって、前記データセンタ（１０２、２０２）内の複数のサーバ（２１２）に結合するようになっているサーバインタフェース（１２２）をさらに備え、前記コントローラ（１１０、２１６）は、前記サーバインタフェース（１２２）に結合され、前記複数のサーバ（２１２）におけるソフトウェア実行負荷を監視すること、検知された空気流及びファンの場所に応じて多次元で空気流をマッピングすること、及び、前記サーバのソフトウェア実行負荷及び前記空気流のマッピングに応じて前記データセンタの換気をマッピングすること、を行うようにさらに構成される、実施態様１又は２に記載の空気分配装置又は換気システム。

＜実施態様１０＞空気流分配装置（１００）又は換気システム（２００）であって、前記データセンタ（１０２、２０２）内の少なくとも１つの位置にある少なくとも１つの温度計（１２０）に結合するようになっている温度計インタフェース（１１８）と、前記データセンタ（１０２、２０２）内の複数のサーバ（２１２）に結合するようになっているサーバインタフェース（１２２）とをさらに備え、前記コントローラ（１１０、２１６）は、前記温度計インタフェース（１１８）及び前記サーバインタフェース（１２２）に結合され、前記データセンタ（１０２、２０２）内の前記複数のサーバ（２１２）におけるソフトウェア実行負荷を監視するとともに、検知された空気流、ファンの場所、前記少なくとも１つの位置の周囲温度測定値、サーバの消費電力、及びサーバのソフトウェア実行負荷に応じて多次元で空気流をマッピングするようにさらに構成されることを特徴とする、実施態様１又は２に記載の空気分配装置又は換気システム。

本発明は、データセンタの空気流分配装置又は換気システムとして利用可能である。

データセンタ内で使用するファン速度に基づいて空気流をマッピングするようになっている空気流分配装置の一実施形態概略ブロック図である。データセンタ内で使用するとともにファン速度測定値に基づいて空気流を監視するように構成される換気システムの一実施形態を示す斜視図である。データセンタ内で空気流分配を処理する方法の一実施形態を示すフローチャートである。データセンタ内で空気流分配を処理する方法の一実施形態を示すフローチャートである。データセンタ内で空気流分配を処理する方法の一実施形態を示すフローチャートである。二次元空気流マップの表示の一実施形態を示す概略図である。三次元空気流マップの表示の一実施形態を示す概略図である。例示的な熱／電力管理法を実施するデータセンタの概略斜視図である。

符号の説明

１０４空気流センサ(複数可）
１０６ファン
１０８サーバ
１１０コントローラ
１１２グラフィカル・ユーザ・インタフェース（ＧＵＩ）
１１４制御インタフェース
１１６コンピュータ室空調設備（ＣＲＡＣ）
１１８温度計インタフェース
１２２サーバインタフェース
２００換気システム
２０２データセンタ
２０４上床
２０６床下プレナム空間
２０８空気流センサ
２１０ファン
２１２サーバ
２１４キャビネット
２１６コントローラ

Claims

データセンタ内において使用するための空気流分配装置であって、
前記データセンタ内の少なくとも１つのサーバ内における複数のファンに結合されている少なくとも１つの空気流センサと、
前記少なくとも１つの空気流センサに結合されたコントローラであって、前記複数のファンについて空気流を監視するとともに、検知された前記空気流に応じて前記データセンタ内での冷却を自動制御するように構成されているコントローラと、
前記データセンタ内の少なくとも１つの位置に配置された少なくとも１つの温度計に結合された温度計インタフェースであって、前記コントローラに結合されて周囲温度値を提供するよう構成された温度計インタフェースと、
前記データセンタ内の前記少なくとも１つのサーバに結合されたサーバインタフェース
とを備え、
前記コントローラは、前記検知された前記空気流及びファンの場所に応じて三次元で空気流をマッピングして、該空気流のリアルタイムな動的マッピングを作成し、及び、前記周囲温度値と、前記サーバインタフェースを介して得られた前記少なくとも１つのサーバの消費電力及びソフトウェア実行負荷の情報とに基づいて、該空気流のリアルタイムな動的マッピングと組み合わせてシステム換気状態をマッピングして、該システム換気状態のリアルタイムな動的マッピングを作成し、及び、該システム換気状態のリアルタイムな動的マッピングに基づいて、前記データセンタ内の冷却を自動制御するよう構成されていることからなる、空気流分配装置。
グラフィカル・ユーザ・インタフェースを更に備え、
現在のデータセンタ構成と該データセンタ構成内の場所全体にわたる空気流とを記述する、該空気流のリアルタイムな動的マッピングを、前記グラフィカル・ユーザ・インタフェースを介して表示するよう前記コントローラが構成されていることからなる、請求項１に記載の空気流分配装置。
コンピュータ室空調設備システムに結合された制御インタフェース
を更に備え、
前記コントローラは、前記制御インタフェースに結合されているとともに、検知された空気流に応じて前記コンピュータ室空調設備システムを制御するよう更に構成されていることからなる、請求項１又は２に記載の空気流分配装置。
前記データセンタ内の前記少なくとも１つのサーバは、前記データセンタ内の床上の少なくとも１つのラック内に配置されており、
前記床の開口部を通じて空気が提供され、
前記検出された空気流が不十分な時には、前記コントローラが、前記ラックの下方位置における前記少なくとも１つのサーバ内のファンを減速させ、及び、前記ラックの上方位置における前記少なくとも１つのサーバ内におけるファンを高速に稼働して、空気流を前記データセンタ内のより高所へと引き上げることからなる、請求項１乃至３の何れかに記載の空気流分配装置。
前記コントローラが、各種好適な場所における前記床の前記開口部の開口面積を調整する、請求項４に記載の空気流分配装置。
データセンタのための換気システムであって、
床下プレナム空間の上にある上床と、
前記データセンタ内の少なくとも１つのキャビネット内に配置されている複数のサーバ内における複数のファンに結合されている少なくとも１つの空気流センサと、
前記少なくとも１つの空気流センサに結合されたコントローラであって、前記複数のファンについて空気流を監視するとともに、検知された前記空気流に応じて前記データセンタ内での冷却を自動制御するように構成されているコントローラと、
前記データセンタ内の少なくとも１つの位置に配置された少なくとも１つの温度計に結合された温度計インタフェースであって、前記コントローラに結合されて周囲温度値を提供するよう構成された温度計インタフェースと、
前記データセンタ内の前記複数のサーバに結合されたサーバインタフェース
とを備え、
前記コントローラは、前記検知された前記空気流及びファンの場所に応じて三次元で空気流をマッピングして、該空気流のリアルタイムな動的マッピングを作成し、及び、前記周囲温度値と、前記サーバインタフェースを介して得られた前記複数のサーバの消費電力及びソフトウェア実行負荷の情報とに基づいて、該空気流のリアルタイムな動的マッピングと組み合わせてシステム換気状態をマッピングして、該システム換気状態のリアルタイムな動的マッピングを作成し、及び、該システム換気状態のリアルタイムな動的マッピングに基づいて、前記データセンタ内の冷却を自動制御するよう構成されていることからなる、換気システム。
グラフィカル・ユーザ・インタフェースを更に備え、
現在のデータセンタ構成と該データセンタ構成内の場所全体にわたる空気流とを記述する、該空気流のリアルタイムな動的マッピングを、前記グラフィカル・ユーザ・インタフェースを介して表示するよう前記コントローラが構成されていることからなる、請求項５に記載の換気システム。
コンピュータ室空調設備システムに結合された制御インタフェースを更に備え、
前記コントローラは、前記制御インタフェースに結合されるとともに、検知された空気流に応じて前記コンピュータ室空調設備システムを制御するよう更に構成されていることからなる、請求項６又は７に記載の換気システム。
前記上床内の開口部を通じて前記床下プレナム空間から空気が提供され、
前記検知された空気流が不十分な時には、前記コントローラが、前記キャビネットの下方位置における前記複数のサーバ内のファンを減速させ、及び、前記キャビネットの上方位置における前記複数のサーバ内におけるファンを高速に稼働して、空気流を前記データセンタ内のより高所へと引き上げることからなる、請求項６乃至８の何れかに記載の換気システム。
前記コントローラが、各種好適な場所における前記上床の前記開口部の開口面積を調整する、請求項９に記載の換気システム。