JP5911499B2 - 液体冷却式データセンタ、それに含まれるコンピュータ機器の加熱を防ぐ方法、及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、データセンタに関し、より具体的には、キャビネットの列に沿った冷却剤供給ラインを用いるデータセンタに関する。

アメリカ暖房冷凍空調学会（American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers、ＡＳＨＲＡＥ）は、現在、サーバラックに入る空気の温度が１８℃から２７℃までの間にあるべきであると推奨している。しかしながら、吸入空気温度は、悪影響をもたらさずに短時間、３２℃まで達することがある。

後部ドア式熱交換器（rear door heat exchanger、ＲＤＨｘ）は、ラックの後部ドアにおいてサーバラックからの排気を冷却する。冷却水供給装置（ＣＤＵ）からの冷却剤（すなわち、冷水）はＲＤＨｘに入り、ラックの排気により加熱される。従って、排気からの熱が冷却剤に伝達される。加熱された冷却剤はＲＤＨｘを出て、ＣＤＵに戻り、そこで再度冷却される。ＣＤＵは、データセンタを循環する冷却剤と冷却設備が用いる冷却剤との間のバッファとして働く。

例えば冷却剤の漏れに起因する冷却剤供給ラインの故障においては、冷却剤を供給ラインに供給する弁を閉じることが必要になる。そのような故障により、典型的には、１つ又は複数のラックの列が排気を冷却しなくなる。冷却剤供給の従来の構成においては、一時的な冷却剤供給ラインの停止により、局所的な吸入空気温度が３２℃を超えて急上昇することがある。そのような温度の上昇においては、過熱を防ぐためにラック内の電子機器を停止することが必要になることがある。

従って、本発明は、第１の態様によれば、コンピュータ機器を収容するように構成された複数のキャビネットと、複数のキャビネットが冷却剤を受け取る少なくとも２つの冷却剤供給ラインとを含むデータセンタを提供する。複数のキャビネットは、少なくとも一列の隣接するキャビネットで配置され、隣接するキャビネットの各列が交互する冷却剤供給ラインから冷却剤を受け取るようにされる。

データセンタにおいて、キャビネットの列内の隣り合うキャビネットは、２つの冷却剤供給ラインの異なるものに結合されることが好ましい。

データセンタにおいて、複数のキャビネットは、碁盤目状に、交互する冷却剤供給ラインから冷却剤を受け取ることが好ましい。

データセンタにおいて、複数のキャビネットの隣接するキャビネットのいずれも同じ冷却剤供給ラインに結合されず、互いに対角にあるキャビネットが同じ冷却剤供給ラインに結合されることが好ましい。

データセンタにおいて、複数のキャビネットの各々は、キャビネットへの吸入空気を冷却するための冷却器を含むことが好ましい。

データセンタにおいて、冷却器は後部ドア式熱交換器であることが好ましい。

データセンタにおいて、データセンタにおけるキャビネットの配置は、キャビネットの熱負荷によって決定されることが好ましい。

データセンタにおいて、キャビネットの配置は、少なくとも２つの冷却剤供給ラインの一方が停止したときに、キャビネットへの吸入空気温度を３２℃未満に維持するように構成されることが好ましい。

データセンタにおいて、供給冷却剤は液体であることが好ましい。

第２の態様によれば、本発明は、キャビネット内の冷却器への冷却剤が不足したときに、キャビネット内のコンピュータ機器の過熱を防ぐ方法を提供する。この方法は、少なくとも一列の隣接するキャビネットが、各々が冷却剤を複数のキャビネットに供給する、交互する冷却剤供給ラインから冷却剤を受け取るように、データセンタにおいてキャビネットを配置することを含む。

好ましくは、この方法は、前記供給ラインの一方が故障したときに、故障していない供給ラインを通る冷却剤の流れを増大させることを規定する。

好ましくは、この方法は、冷却器が後部ドア式熱交換器であることを規定する。

好ましくは、この方法は、キャビネットを配置することが、列内の隣り合うキャビネットが冷却剤の異なる供給ラインに結合されるように、キャビネットを構成することを規定する。

好ましくは、この方法は、キャビネットを配置することが、碁盤目状に、交互する冷却剤の供給ラインから冷却剤を受け取るように、キャビネットを構成することを規定する。

好ましくは、この方法は、隣接するキャビネットのいずれも同じ供給ラインに結合されず、対角にあるキャビネットが同じ供給ラインに結合されることを規定する。

好ましくは、この方法は、キャビネットを配置することが、少なくとも部分的に、キャビネットの熱負荷に基づいていることを規定する。

好ましくは、キャビネットを配置することが、供給ラインの一方が停止したときに、キャビネットへの吸入空気温度を３２℃未満に維持するように構成されることを規定する。

好ましくは、この方法は、供給冷却剤が液体であることを規定する。

好ましくは、この方法は、液体が冷水であることを規定する。

第３の態様によれば、本発明は、コンピュータ・システム内にロードされ、そこで実行されたときに、コンピュータ・システムに、上記の第２の態様に関して説明された方法の全てのステップを実行させる、コンピュータ可読媒体上に格納されたコンピュータ・プログラム・コードを含むコンピュータ・プログラムを提供する。

この方法は、キャビネットの列が交互する冷却剤供給ラインから冷却剤を受け取るように、データセンタにおけるキャビネットの配置をシミュレーションすることと、ある期間にわたる供給ラインの故障に起因する温度上昇を計算することをさらに含むことが好ましい。

ここで、ほんの一例として、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。

本発明の好ましい実施形態による例示的なデータセンタの平面図を示す。 故障したラックの最大数と、データセンタにおいて許容可能な同種サーバについてのラックの熱負荷との間の関係を示すグラフである。 キャビネット内の冷却器への供給冷却剤が不足したときに、キャビネット内のコンピュータ機器の過熱を防ぐための例示的な方法のフローチャートを示す。 キャビネット内の冷却器への供給冷却剤が不足したときに、キャビネット内のコンピュータ機器の過熱を防ぐための例示的な方法のフローチャートを示す。

以下に詳細に述べられるように、本発明の実施形態は、複数のキャビネットへの冷却剤供給ラインが故障したときに、データセンタ・ゾーンにおいて均一な空気温度を維持するのを助けることができる。従って、本発明の実施形態は、故障した供給ラインを保守する間、データセンタが稼働し続けるのを助けることができる。

図１は、本発明の好ましい実施形態により考えられる例示的なデータセンタ１００の平面図を示す。データセンタ１００は、複数のキャビネット１０２（本明細書においては、サーバキャビネット、ラック、及びサーバラックとも呼ばれる）を含む。キャビネットは、コンピュータ機器１０３を収容するように構成される。さらに、データセンタ１００は、少なくとも２つの冷却剤供給ライン１０４、１０６から供給される冷却剤を含む。各々の冷却剤供給ライン１０４及び１０６は、２つのパイプ：すなわち、冷却剤供給パイプ及び冷却剤戻りパイプを含む。図示されるように、キャビネット１０２は、隣接するキャビネットの列１０５に配置される。キャビネット１０５の各列は、交互する冷却剤供給ライン１０４及び１０６から冷却剤を受け取る。各々のキャビネット１０２は、供給ライン１０４及び１０６の一方から分配線１１０を通して冷却剤を受け取る。図１に示される実施形態において、供給ライン１０４及び１０６は、主要ラインから生じる。しかしながら、他の実施形態においては、供給ライン１０４及び１０６は、１つ又は複数の冷却水供給装置（ＣＤＵ）から生じると考えられる。

例示的なデータセンタ１００において、キャビネット１０２の各々は、キャビネットへの吸入空気を冷却するための冷却器１０８を含む。冷却器１０８は、後部ドア式熱交換器（ＲＤＨｘ）とすることができ、供給冷却剤は液体とすることができる。冷却剤供給ライン１０４及び１０６からのＲＤＨｘ分配線１１０は、冷却剤供給ラインの一方における故障が隣接するラックの列全体に沿った冷却故障をもたらさないように、異なるラックの列１０５に互い違いに配置される。冷却剤分配線１１０を互い違いに配置することにより、隣接するＲＤＨｘが熱負荷をピックアップし、冷却剤供給ラインの停止の影響を受けるラックゾーンを冷却し続けることができる。

本発明の１つの実施形態において、冷却剤供給ライン１０４及び１０６は、交互に又は碁盤目状（checkerboard pattern）に、冷却剤をＲＤＨｘに与えるよう構成される。この構成を用いると、いずれか一方の供給ラインが故障した場合、ラックの列における１つおきのＲＤＨｘが冷却を停止する。しかしながら、故障したＲＤＨｘに隣接するＲＤＨｘは機能し続け、熱負荷をピックアップすることができる。従って、冷却剤供給ライン１０４及び１０６の一方において遮断弁１１２の係合を必要とする冷却剤の漏れがある場合、キャビネットの列１０５における１つおきのＲＤＨｘが機能を停止する。しかしながら、列１０５における機能しているＲＤＨｘが熱負荷をピックアップし、故障した冷却剤供給ラインを含むラックゾーンを冷却し続けることができる。

種々の実施形態において、複数のキャビネット１０２の配置を変更することができる。１つの配置においては、キャビネット列内の隣り合うキャビネットが、異なる冷却剤供給ライン１０４又は１０６に結合される。別の実施形態は、キャビネットが、碁盤目状に、交互する冷却剤供給ライン１０４及び１０６から冷却剤を受け取るように、複数のキャビネット１０２を配置することを含む。さらなる実施形態は、複数のキャビネット１０２の隣接するキャビネットのいずれも同じ冷却剤供給ライン１０４又は１０６に結合されず、互いに対角にあるキャビネットが同じ冷却剤供給ライン１０４又は１０６に結合される。

別の実施形態は、キャビネットの熱負荷に従ってキャビネット１０２を配置することを含む。図２に示されるように、本発明の好ましい実施形態を用いた場合の列における許容可能な故障キャビネットの最大数は、その熱負荷によって決まる。キャビネットの配置は、２つの冷却剤供給ラインの一方が停止したとき、キャビネットへの吸入空気の温度を３２℃未満に維持するように構成することができる。当業者であれば、例示的なデータセンタ１００が、幅広い種類のキャビネット構成をとり得ることを認識するであろう。

熱ゾーンにおける許容可能な故障ラックの最大数は、おそらく、ラックの熱負荷によって決まる。同種サーバを仮定した場合、許容可能な故障ラックの最大数とラックの熱負荷との間の例示的な関係が、図２に示される。従って、冷却剤供給ラインの正確な構成は、予測されるゾーンの熱負荷によって異なり得る。

図３は、キャビネット内の冷却器への供給冷却剤が不足したときに、キャビネット内のコンピュータ機器の過熱を防ぐための例示的な方法のフローチャート３００を示す。この方法は、配置動作３０２を含むことができる。この動作中、データセンタにおけるキャビネットは、少なくとも一列の隣接するキャビネットが、交互する冷却剤の供給ラインから冷却剤を受け取るように配置される。この方法は、増大動作３０４をさらに含むことができる。この動作中、供給ラインの一方が故障したときに、故障していない供給ラインを通る冷却剤の流れが増大される。

配置動作３０２は、列内の隣り合うキャビネットが、冷却剤の異なる供給ラインに結合されるように、キャビネットを配置することを含むことができる。別の実施形態においては、配置動作３０２は、碁盤目状に、交互する冷却剤供給ラインから冷却剤を受け取るように、キャビネットを配置することを含む。配置動作３０２は、隣接するキャビネットのいずれも同じ供給ラインに結合されず、対角にあるキャビネットが同じ供給ラインに結合されるような、キャビネットの配置を含むことができる。

さらに、配置動作３０２は、図２に示される、少なくとも部分的に、キャビネットの熱負荷に基づいたキャビネットの配置を含むことができる。別の実施形態は、冷却剤供給ラインの一方が停止したときに、キャビネットへの吸入空気の温度を３２℃未満に維持するようにキャビネットを配置することを含む。方法３００は、液体、冷水、又は冷凍剤である供給冷却剤を含むことができる。方法３００は、後部ドア式熱交換器である冷却器を含むこともできる。

図４は、キャビネット内の冷却器への供給冷却剤が不足したときに、キャビネット内のコンピュータ機器の過熱を防ぐための例示的な方法のフローチャート４００を示す。この方法は、シミュレーション動作４０２を含む。この動作中、キャビネットの列が、交互する冷却剤の供給ラインから冷却剤を受け取るように、データセンタにおけるキャビネットの配置がシミュレーションされる。次に、計算動作４０４において、ある期間にわたる供給ラインの故障に起因する温度上昇が計算される。

当業者により認識されるように、本発明の態様は、システム、方法又はコンピュータ・プログラム製品として具体化することができる。従って、本発明の態様は、完全にハードウェアの実施形態、完全にソフトウェアの実施形態（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコード等を含む）、又はソフトウェアの態様とハードウェアの態様とを組み合わせた実施形態の形態をとることができ、本明細書においては、これらは全て、一般的に「回路」、「モジュール」又は「システム」と呼ぶことがある。さらに、本発明の態様は、媒体内に具体化されたコンピュータ可読プログラム・コードを有する、１つ又は複数のコンピュータ可読媒体内に具体化されたコンピュータ・プログラム製品の形態をとることができる。

１つ又は複数のコンピュータ可読媒体のいずれの組み合わせを用いることもできる。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読信号媒体又はコンピュータ可読ストレージ媒体とすることができる。コンピュータ可読ストレージ媒体は、例えば、電子的、磁気的、光学的、電磁気的、赤外線若しくは半導体のシステム、装置若しくはデバイス、又はこれらのいずれかの適切な組み合わせとすることができるが、これらに限定されるものではない。コンピュータ可読ストレージ媒体のより具体的な例（非網羅的なリスト）として、以下もの、即ち、１つ又は複数の配線を有する電気的接続、ポータブル・コンピュータ・ディスケット、ハード・ディスク、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能なプログラム可能読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ又はフラッシュ・メモリ）、光ファイバ、ポータブル・コンパクト・ディスク読み出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、光記憶装置、磁気記憶装置、又はこれらのいずれかの適切な組み合わせが挙げられる。本明細書の文脈においては、コンピュータ可読ストレージ媒体は、命令実行システム、装置若しくはデバイスによって又はそれらに関連して用いるためのプログラムを収容又は格納することが可能ないずれかの有形媒体とすることができる。

コンピュータ可読信号媒体は、例えばベースバンドに、又は搬送波の一部として、コンピュータ可読プログラム・コードが組み入れられた伝搬データ信号を含むことができる。このような伝搬信号は、電磁気、光又はそれらのいずれかの適切な組み合わせを含むがこれらに限定されない、種々の形態のうちのいずれかをとることもできる。コンピュータ可読信号媒体は、コンピュータ可読ストレージ媒体ではなく、かつ、命令実行システム、装置若しくはデバイスによって又はこれらと関連して用いるためのプログラムを通信、伝搬又搬送することができる、いずれかのコンピュータ可読媒体とすることができる。

コンピュータ可読媒体上に具体化されたプログラム・コードは、無線、有線、光ファイバ・ケーブル、ＲＦ等、又はこれらのいずれかの適切な組み合わせを含むがこれらに限定されるものではない、いずれかの適切な媒体を用いて伝送することができる。

本発明の態様についての操作を実行するためのコンピュータ・プログラム・コードは、Ｊａｖａ、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ、Ｃ＋＋等のようなオブジェクト指向型プログラミング言語、及び「Ｃ」プログラミング言語又は同様のプログラミング言語のような従来の手続き型プログラミング言語を含む、１つ又は複数のプログラミング言語のいずれかの組み合わせで書くことができる。全体がユーザのコンピュータ上で実行される場合もあり、独立型ソフトウェア・パッケージとして、一部がユーザのコンピュータ上で実行される場合もあり、一部がユーザのコンピュータ上で実行され、一部が遠隔コンピュータ上で実行される場合もあり、又は全体が遠隔コンピュータ若しくはサーバ上で実行される場合もある。後者のシナリオにおいては、遠隔コンピュータは、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）若しくは広域ネットワーク（ＷＡＮ）を含むいずれかのタイプのネットワークを通じてユーザのコンピュータに接続される場合もあり、又は外部コンピュータへの接続がなされる場合もある（例えば、インターネット・サービス・プロバイダを用いたインターネットを通じて）。

本発明の態様は、本明細書において、本発明の実施形態による方法、装置（システム）及びコンピュータ・プログラム製品のフローチャート図及び／又はブロック図を参照して説明される。フローチャート図及び／又はブロック図の各ブロック、並びにフローチャート図及び／又はブロック図におけるブロックの組み合わせは、コンピュータ・プログラム命令によって実装できることが理解されるであろう。これらのコンピュータ・プログラム命令を、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、又は他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサに与えて、マシンを製造し、その結果、コンピュータ又は他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサによって実行される命令が、フローチャート及び／又はブロック図の１つ又は複数のブロックにおいて指定された機能／動作を実装するための手段を生成するようになる。

これらのコンピュータ・プログラム命令を、コンピュータ、他のプログラム可能データ処理装置、又は他のデバイスを特定の方式で機能させるように指示することができるコンピュータ可読媒体内に格納し、その結果、そのコンピュータ可読媒体内に格納された命令が、フローチャート及び／又はブロック図の１つ又は複数のブロックにおいて指定された機能／動作を実装する命令を含む製品を製造するようにすることもできる。

コンピュータ・プログラム命令をコンピュータ、他のプログラム可能データ処理装置、又は他のデバイス上にロードして、そのコンピュータ、他のプログラム可能装置、又は他のデバイス上で一連の動作ステップを行わせてコンピュータ実装プロセスを生成し、それにより、そのコンピュータ又は他のプログラム可能装置上で実行される命令が、フローチャート及び／又はブロック図の１つ又は複数のブロックにおいて指定された機能／動作を実施するためのプロセスを提供するようにすることもできる。

図面内のフローチャート及びブロック図は、本発明の種々の実施形態による、システム、方法及びコンピュータ・プログラム製品の可能な実装のアーキテクチャ、機能及び動作を示す。この点に関して、フローチャート又はブロック図内の各ブロックは、指定された論理機能を実行するための１つ又は複数の実行可能な命令を含む、モジュール、セグメント又はコードの一部を表すことができる。幾つかの代替的な実施において、ブロック内に記された機能は、図面内に記された順序とは異なる順序で行われることがあることにも留意すべきである。例えば、連続して示された２つのブロックは、関与する機能に応じて、実際には実質的に同時に実行されることもあり、又はこれらのブロックは、ときには逆の順序で実行されることもある。ブロック図及び／又はフローチャート図の各ブロック、並びにブロック図及び／又はフローチャート図内のブロックの組み合わせは、指定された機能又は動作を行う専用ハードウェアベースのシステム、又は専用ハードウェアとコンピュータ命令との組み合わせによって実装することができることにも留意されたい。

本発明に対する好ましい実施形態を説明してきたが、当業者であれば、現在においても将来においても、以下の特許請求の範囲内に含まれる種々の改良及び強化を行ない得ることが理解されるであろう。これらの特許請求の範囲は、最初に記述された本発明に関する適正な保護を維持するように解釈されるべきである。

１００：データセンタ
１０２：キャビネット
１０３：コンピュータ機器
１０４、１０６：冷却剤供給ライン
１０５：キャビネットの列
１０８：冷却器
１１０：分配線
１１２：遮断弁

Claims (7)

1. コンピュータ機器を収容するように構成された複数のキャビネットと、
   前記複数のキャビネットが冷却剤を受け取る、少なくとも２つの冷却剤供給ラインと、を含み、
   前記複数のキャビネットは、少なくとも二列の列状に配置され、各列において隣接するキャビネットは異なる冷却剤供給ラインに結合され、隣接する列において互いに対角にあるキャビネットが同じ冷却剤供給ラインに結合され、全体として碁盤目状に配置されて各キャビネットが交互に異なる２つの冷却剤供給ラインに結合され、
   前記異なる２つの冷却剤供給ラインは、一方の冷却剤供給ラインの冷却剤の供給量が不足した場合、もう一方の冷却剤供給ラインの冷却剤の供給量を増やすことにより、前記複数のキャビネット内の温度の均一化を図る、データセンタ。
2. 前記複数のキャビネットの各々は、前記キャビネットへの吸入空気を冷却するための冷却器を含む、請求項１に記載のデータセンタ。
3. 前記冷却器は後部ドア式熱交換器である、請求項２に記載のデータセンタ。
4. 前記データセンタにおける前記キャビネットの配置は、前記キャビネットの熱負荷によって決定される、請求項１〜３のいずれかに記載のデータセンタ。
5. 前記キャビネットの配置は、前記少なくとも２つの冷却剤供給ラインの一方が停止したときに、前記キャビネットへの吸入空気温度を３２℃未満に維持するように構成される、請求項１〜４のいずれかに記載のデータセンタ。
6. 前記供給冷却剤は液体である、請求項１に記載のデータセンタ。
7. キャビネット内の冷却器への冷却剤が不足したときに、キャビネット内のコンピュータ機器の過熱を防ぐ方法であって、
   複数のキャビネットを、少なくとも二列の列状に配置し、各列において隣接するキャビネットは異なる冷却剤供給ラインから冷却剤を受け取り、隣接する列において互いに対角にあるキャビネットが同じ冷却剤供給ラインから冷却剤を受け取るように、データセンタにおいてキャビネットを全体として碁盤目状に配置して各キャビネットが交互に異なる２つの冷却剤供給ラインに結合することを含み、
   前前記異なる２つの冷却剤供給ラインは、一方の冷却剤供給ラインの冷却剤の供給量が不足した場合、もう一方の冷却剤供給ラインの冷却剤の供給量を増やすことにより、前記複数のキャビネット内のコンピュータ機器の過熱を防ぐ、方法。

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