JP6006402B2 - ストレージ装置、及びストレージ装置の記憶制御部 - Google Patents

ストレージ装置、及びストレージ装置の記憶制御部 Download PDF

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Description

本発明はストレージ装置、ス及びトレージ装置の記憶制御部に関する。
ストレージ装置は、サーバコンピュータ等のホストコンピュータ(以下「ホスト」)で稼働するアプリケーションにデータの記憶領域を提供するものであり、一般に多数の物理記憶媒体と、その物理記憶媒体が有する物理記憶領域から論理記憶領域を編成すると共に、当該論理記憶領域と前記ホストとの間でのデータ入出力処理を制御する記憶制御部とを備えている。
物理記憶媒体としては、例えばハードディスクドライブ(Hard Disk Drive、以下「HDD」)を採用することができ、格納データの信頼性を高めるために、通常複数のHDDによって冗長性を有する論理記憶領域を提供するRAID(Redundant Arrays of Independent (or Inexpensive) Disks)方式が採用される。
ストレージ装置の記憶制御部には、前記のデータ入出力処理を実現するために、各種制御プログラムを実行するためのマイクロプロセッサ、各種データ、プログラムを格納するためのメモリ、外部ネットワーク等との通信機能を提供する各種通信インターフェイス、前記記憶制御部内各部への電力を供給するための電源等を含む、複数の回路基板が収納される。近年特にクラウドコンピューティング技術の拡大に伴い、ストレージ装置のデータ記憶容量の増大、データ入出力処理の高度化等への要請がますます強くなっている。この要請に応えるために、前記回路基板への回路部品の高密度実装、収装される回路基板の数の増加、及び高速マイクロプロセッサの採用等が進み、記憶制御部に収納された回路基板から発生する熱量がますます増大する傾向にある。一方で、ストレージ装置の小型化も強く求められており、高密度で実装されたストレージ装置の回路基板、及びその実装部品をより効果的に冷却する構成が強く求められている。
このような観点から、例えば特許文献1には、発熱量が大きいプロセッサ、及びメモリが実装されている回路基板を効率的に冷却することができるように冷却ファンを配置する構成が提案されている。また、特許文献2には、冷却ファンによる冷却効率を向上させるための整流格子が開示されている。
米国特許出願公開第2011/0157811号 特開2010−203415号公報
しかし、より高密度実装化され、高性能となり、そのため発熱量もより大きいストレージ装置については、特許文献1が提案している構成よりもより高い冷却効率を有する構成が求められるようになっている。また、この点、特許文献2の整流格子も、上記のような冷却効率の向上に特に効果を発揮するものではなかった。
本発明は、上記の、及び他の課題を解消するためになされたもので、圧力調整領域によって、回路部品への冷却空気の圧力分布が平準化されるため回路部品の均一な冷却を可能とし、高密度で実装されたストレージ装置内に配置されている発熱量の多い回路部品周辺を効率的に冷却することができるストレージ装置、及びストレージ装置の記憶制御部を提供することを一つの目的としている。
前記の、及び他の目的を達成するために、本発明の一態様は、外部装置に対してデータ記憶領域としての論理記憶領域を提供するストレージ装置であって、前記ストレージ装置は、前記論理記憶領域を生成するための物理記憶媒体と、前記外部装置と前記論理記憶領域との間でのデータ入出力処理を制御するために前記物理記憶媒体と通信可能に接続されている記憶制御部とを備え、前記記憶制御部は、前記記憶制御部における所定の機能を実現する回路基板と、当該回路基板を収容する回路基板ケースとを有する回路パッケージと、前記回路パッケージの前記回路基板に取り付けられている回路部品を冷却するための冷却風を生成する複数の冷却ファンユニットと、前記回路パッケージ及び前記冷却ファンユニットを収容するように構成されている筐体とを備え、前記複数の回路パッケージの少なくとも一部は前記筐体の幅方向にわたって前記筐体の一方の開口部から並置されるように挿入されて収容されており、前記複数の冷却ファンユニットの少なくとも一部は、前記一方の開口部と対向する前記筐体の他方の開口部から前記筐体の幅方向にわたって並置されるように挿入されて収容され、前記並置された複数の冷却ファンユニットは、それらの冷却風取り入れ側又は冷却空気排出側が前記複数の回路パッケージのうちの少なくとも一部と向き合うように配置されており、互いに向かい合う前記複数の回路パッケージの少なくとも一部と、前記複数の冷却ファンユニットとの間に、前記筐体の幅方向にわたる圧力調整領域が形成され、前記筐体の幅方向に並置された前記回路パッケージには、前記物理記憶媒体に書き込み、あるいはこれから読み出されるデータを一時的に格納するキャッシュメモリを備えたキャッシュメモリパッケージが含まれ、前記ストレージ装置は、その電源障害時に前記回路パッケージに非常電源を供給するバックアップ電源を備え、電源障害時に前記バックアップ電源の非常電源によって、前記キャッシュメモリに一時格納されているデータを前記物理記憶媒体へ書き込むデステージ処理が実行される場合、前記筐体の幅方向に並置された前記回路パッケージに向かい合う前記複数の冷却ファンユニットのうち、前記キャッシュメモリパッケージに実質的に相対している前記冷却ファンユニットに含まれる冷却ファンが駆動される、ストレージ装置である。
本発明によれば、圧力調整領域によって、回路部品への冷却空気の圧力分布が平準化されるため回路部品の均一な冷却を可能とし、高密度で実装されたストレージ装置内に配置されている発熱量の多い回路部品周辺を効率的に冷却することができるストレージ装置、及びストレージ装置の記憶制御部を提供することができる。
図1は、本発明の一実施形態に関わるストレージ装置1を含むストレージシステムSの概略ブロック図である。 図2は、本発明の一実施形態に関わるストレージ装置1の外観の一例を示す斜視図である。 図3は、本発明の一実施形態に関わるストレージ装置1の構成例を示す模式図である。 図4は、図1のストレージ装置1における冷却風の流れを示す模式図である。 図5は、図1のストレージ装置1内の構成要素の配置を模式的に示す図である。 図6は、冷却ファンユニットFUの模式縦断面図である。 図7Aは、ストレージ装置1の記憶制御部100の図5におけるC−C断面図である。 図7Bは、ストレージ装置1の記憶制御部100の図5におけるB−B断面図である。 図7Cは、ストレージ装置1の記憶制御部100の図5におけるB−B断面図である。 図8Aは、記憶制御部100でのデステージ実行時の冷却ファンの動作状況を示す模式図である。 図8Bは、記憶制御部100でのデステージ実行時の冷却ファンの動作状況を示す模式図である。 図9Aは、冷却ファンユニットFUの冷却対象の分担を示す模式図である。 図9Bは、記憶制御部100の制御電源系統及び電源障害によるデステージ処理実行時における冷却ファンユニットFUの給電系統を示す模式図である。 図10Aは、記憶制御部100に設定されているクラスタへの電源系統を示す模式図である。 図10Bは、図10Aのクラスタの一方に電源障害が発生した場合の冷却ファンの制御状況を示す模式図である。 図10Cは、電源正常時と、電源片系障害時における冷却ファンによる冷却能力を比較する説明図である。 図11Aは、MPPK110の横断面を示す模式図である。 図11Bは、MPPK110の一例を示す透視斜視図である。 図11Cは、MPPK110の発熱部品設置部の模式的拡大図である。 図12は、ストレージ装置1の筺体フレーム300の下部の構造を示す斜視図である。
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。なお、各図面で同一の構成には同一符号を付しその説明を省略する。
ストレージシステムSの基本構成
まず、本発明の一実施形態に係るストレージ装置及びそれに実装される記憶制御部について説明する前提として、本実施形態のストレージ装置が設けられるストレージシステムの基本構成を説明する。図1に、ストレージシステムSの基本構成例を示す。
ストレージシステムSは、ホストHとストレージ装置1とを備え、ホストHとストレージ装置1とは通信ネットワークNによって接続されている。図1には、3台のホストHと1台のストレージ装置1とが示されているが、ホストHは3台未満又は4台以上設けることができ、またストレージ装置1は複数設けることができる。
ホストHは、一般的にコンピュータに用いられる適宜のオペレーティングシステム(Operating System、以下「OS」)と、そのOS上で稼働する種々のアプリケーションソフトウェアとが実装されている、サーバコンピュータ等のコンピュータである。ホストHは通信ネットワークNとの接続インターフェイスを提供する通信インターフェイス(例えばHBA(Host Bus Adaptor)、NIC(Network Interface Card)等)を備え、ストレージ装置1と通信可能とされている。これにより、ホストHで稼働するアプリケーションが、ストレージ装置1によって提供される記憶領域をデータ格納のために利用することができる。
通信ネットワークNは、ホストHとストレージ装置1との間のデータ転送に利用される通信回線であって、例えばファイバチャネル(Fibre Channel、以下「FC」)プロトコルにより接続されたSAN(Storage Area Network)、TCP/IP(Transmission Protocol/Internet Protocol)により接続されたLAN(Local Area Network)として構成することができる。通信ネットワークNは、ホストHとストレージ装置1との間でのデータ転送経路制御を行うため、例えばSANである場合にはFCスイッチ、LANである場合にはルータ等のスイッチを含む。なお、通信ネットワークNの種類は、本実施形態の記憶制御部の構成を制約するものではないが、本実施形態ではSANが採用されているものとして説明する。
ストレージ装置1の基本構成
次に、本実施形態によるストレージ装置1の基本構成について説明する。図2は、ストレージ装置1の外観の一例を示す斜視図である。図1、図2に示すように、ストレージ装置1は、概略、記憶制御部100と、ディスクユニット200とが、筺体フレーム300に設置されて構成されている。
ディスクユニット200は、複数の物理記憶媒体202を備えている。物理記憶媒体202としては、例えばハードディスクドライブ(HDD)が採用され、一般的に、複数のHDDをRAID(Redundant Array of Inexpensive (or Independent) Disks)方式で制御することにより冗長性を有する論理記憶領域が提供される。ディスクユニット200は、物理記憶媒体202として、HDDに代えて、半導体記憶デバイス(Solid State Drive、「SSD」)、DVD(Digital Versatile Disk)装置等の光学ディスクデバイス、あるいは磁気テープデバイス等の他の適宜の記憶媒体を備えることができる。
記憶制御部100は、主として、外部装置としてのホストHとの間での通信制御、及びデータ入出力制御、内部通信ネットワークを介したディスクユニット200との間でのデータ入出力制御の各機能を実行する。記憶制御部100の構成については後述する。
図3に、ストレージ装置1内の概略の機器配置を模式的に示している。図2に例示するストレージ装置1では、筺体フレーム300の上部に、EIA(Electronic Industries Alliance)規格の2Uの高さを有するHDDユニットがそれぞれ8台収納可能なディスクユニット収納部と、その下部に、10Uの高さの記憶制御部100を収納可能な記憶制御部収納部とが設けられている。このようなストレージ装置1内の機器配置は、近年のストレージ装置1の小型化への要求により高密度実装を実現した例であるが、本発明はこのような具体的な機器配置を有するストレージ装置1に限定されるものではない。
図4に、ストレージ装置1における冷却風の流れを矢印で模式的に示している。ストレージ装置1内に後述のように配置されている冷却ファンによって、冷却風はストレージ装置1の前面側から取り入れられ、内部機器を冷却しながらストレージ装置1内を通過し、その背面から排出される。
次に、本実施形態の記憶制御部100の構成例について説明する。図5に記憶制御部100の構成例について模式的に示している。図5(1)は記憶制御部100の正面図を、図5(2)は、図5(1)のA−A断面で見た記憶制御部100の側断面図を、図5(3)は記憶制御部100の背面図を、模式的に示している。
記憶制御部100は、上記したその機能を実現するために、マイクロプロセッサパッケージ(以下「MPPK」)110、キャッシュメモリ(Cache Memory)パッケージ(以下「CM」)120、DKA(DisK Adaptor)パッケージ(以下「DKA」)130、CHA(Channel Adaptor)パッケージ(以下「CHA」)135、サービスプロセッサ(SerVice Processor)パッケージ(以下「SVP」)140、電源(Power Supply)パッケージ(以下「PS」)150、バックアップ電源パッケージ(以下「BU」)160、及び操作パネル170を備えている。
前記各パッケージ110〜160は、記憶制御部100全体の機能を実現するために設けられる単位機能ブロック各々に関連する回路が形成されている回路基板と、その回路基板を収納するための回路基板ケース(以下「ケース」)とを備え、前記回路基板にはその内部回路を外部回路へ電気的に接続するためのコネクタが設けられる。前記各パッケージ110〜160、及び操作パネル170は、記憶制御部100の筺体101に収納される。前記ケースは回路基板を収納する略扁平な直方体形状に形成されており、図5(1)〜(3)に例示されているように、記憶制御部100の前面側及び背面側から長手方向に沿って挿入される。
各ケースの長手方向両端面には、後述する冷却ファンユニットFUからの冷却風がケース内に取り込まれ、ケース内部を流通しながら回路部品を冷却して排出されるように、パンチングメタル等の板材により空気穴Hが設けられている。そして、各パッケージ110〜160の回路基板に設置されているコネクタは、図5(2)に例示されているように、筺体101の奥行き方向のほぼ中間に筺体101内を区分するように配置されている接続用基板102のソケットにそれぞれ接続される。
次に、前記各パッケージ110〜160が有する機能の概略を説明する。
MPパッケージ(MPPK)110
MPPK110には、記憶制御部100の機能を実現するための各種制御プログラムを実行するMPが実装されている。MPとしては、例えば適宜のマルチコア構成のプロセッサを使用することができる。またMPPK110には、MPで実行される前記制御プログラム及び制御データ等を格納した共有メモリ等の記憶デバイス、及び他のプロセッサ周辺回路部品が実装される。記憶制御部100内での発熱量に関しては、このMPPK110と後述のCM120とが特に問題となる。
CMパッケージ(CM)120
CM120には、ホストから送信される、ディスクユニット200のHDD202に書き込まれるべきデータ、及びホストHからの読み出し命令によってHDD202から読み出されたデータを一時的に記憶させて、データ入出力処理効率を向上させるための記憶デバイスであるキャッシュメモリが設けられている。記憶デバイスとしては例えばフラッシュメモリ等を採用することができる。キャッシュメモリに一時的に格納されてまだHDD202に記録されていないデータ(以下「ダーティデータ」)は、電源障害等によりキャッシュメモリの電源が失効した場合、消失することになる。このようなデータロスを避けるため、電源障害発生時には、後述するバックアップ電源からの給電により、キャッシュメモリに格納されているダーティデータをHDD202に記録する処理であるデステージ処理が実行される。
DKAパッケージ(DKA)130、CHAパッケージ(CHA)135
DKA130は、記憶制御部100とディスクユニット200との間での書き込み及び読み出しデータ及び各種のHDD制御用データの通信インターフェイスとして機能し、当該インターフェイスチップ及びその周辺回路等が実装される。CHA135は、記憶制御部100をホストHとの間の通信ネットワークNに接続するための通信インターフェイス機能を実現するもので、通信ネットワークNがFCプロトコルを採用するSANとして構成される場合には、FCインターフェイスチップとその周辺回路等が実装される。
SVPパッケージ(SVP)140
SVP140は、記憶制御部100及びディスクユニット200の動作状況を監視すると共に、外部の入力デバイスからこれらに操作命令を与えることを可能とする機能が設けられている。SVP140は、一般に、前記監視機能及び前記操作命令入力機能等の機能を、例えばSNMP(Simple Network Management Protocol)によって実現するための各種プログラムを実行するコンピュータを1枚の回路基板上に実装して構成されている。
PSパッケージ(PS)150
PS150は、記憶制御部100内に電力を供給するための電源部である。PS150には、外部電源系統からの入力電力から制御用電力を作成するためのDC/DCコンバータ、及びノイズ対策用のフィルタ回路用LC部品等が実装される。なお、後述するように、電源系統の障害に対して記憶制御部100の可用性を高めるために、記憶制御部100に設けられる各パッケージを2つのクラスタに区分し、各クラスタに対するPS150からの入力電源系統を分離する構成が通常採用される。図1では、これらのクラスタがC1、C2として示されている。
バックアップ電源パッケージ(BU)160
BU160は、PS150を含む電源系統障害発生時に、非常用電源として機能するユニットであり、例えばリチウムイオン二次電池等の充電可能な電源を備えている。記憶制御部100では、電源系統障害発生時に、このBU160からMPPK110、CM120及び一部の冷却ファンユニットFUに給電しつつ、キャッシュメモリに格納されているダーティデータのデステージ処理を実行する。
操作パネル170は、記憶制御部100の上記各パッケージ110〜160の動作状態を表示する灯火類、リセットスイッチ等を有する。なお、記憶制御部100に設けられる機能ユニット類は、特に上記したものに限定されることはない。
図5に模式的に示すように、記憶制御部100内には、上記した機能ユニットを冷却するための冷却風を発生させる冷却ファンFANを2台ずつ備えた冷却ファンユニットFUが設けられる。図6に、本実施形態の冷却ファンユニットFUの側面図を模式的に示している。冷却ファンユニットFUには、前面側ユニット、背面側ユニット共に、それぞれ2台の冷却ファンFANが冷却風の流れ方向に直列に設けられている。この2台の冷却ファンFANの間には、冷却性能を向上させるために、整流格子GRが設けられている。また、本実施形態の場合には、冷却風の流れ方向の下流側にある冷却ファンFANのさらに下流側に隣接して整流格子GRNが設けられている。この整流格子GRNにより、各冷却ファンユニットFUからの冷却風が整流され、より冷却効率を高めることができる。また、整流格子GRNによる冷却風排気の整流作用により、排気の乱れによる騒音を軽減する効果も期待することができる。
前面側の冷却ファンユニットFUではもっとも下流側に、背面側の冷却ファンユニットFUではもっとも上流側に、チャンバーエリアCHが設けられる。図5(1)、(3)に例示されているように、記憶制御部100では、前面側、背面側で、それぞれ5台の冷却ファンユニットFUを並列に配置して用いている。前面側の5台の冷却ファンユニットFUは、記憶制御部100の筐体101の最下部に配置され、その上部には、中央に4台のCM120が配置される。CM120の両側部には、MPPK110が2台ずつ配置される。また、記憶制御部100の背面側では、筐体101の下部の中央に4台のMPPK110が配置され、その両側部に2台ずつDKA130及びCHA135が配置される。背面側中央の4つのスロットはMPPK110、CM120が共用することができる。背面側左右の計8つのスロットは、DKA130、CHA135が共用することができる。背面側のMPPK110、DKA130及びCHA135の上部には、前面側と同様に、5台の冷却ファンユニットFUが並列に配置される。
図5(2)に例示されているように、前面側に配置された冷却ファンユニットFUが背面側のMPPK110、DKA130及びCHA135の冷却を担当し、背面側に配置された冷却ファンユニットFUが、前面側のCM120及びMPPK110の冷却を担当する。冷却ファンユニットFUに設けられている上記のチャンバーエリアCHにより、前面側の下流側冷却ファンFANの直後、及び背面側の上流側冷却ファンFANの直前には、並列された5台の冷却ファンユニットFUを幅方向に横断する空間としてのチャンバーエリアCHが形成される。このチャンバーエリアCHにより、前面側の冷却ファンユニットFUからの冷却風、及び背面側の冷却ファンユニットFUに吸引されようとする冷却風は、チャンバーエリアCH内の静圧を一様に上昇させる効果を奏する。これにより、例えば前面側、背面側に並置されている各5台の冷却ファンユニットFUのいずれかが障害等により動作を停止した場合であっても、冷却対象である各ユニットに対してチャンバーエリアCH内で圧力分布が均一化された冷却風が供給される。なお、いずれかの冷却ファンFANの障害によって稼働する冷却ファンFANの数が減少した場合には、後述する冷却ファン制御プログラムにより冷却ファンFANの障害発生を検知し、それに基づいて稼働冷却ファンFANの動作回転数を増加させる制御を行うように構成することができる。
図7A(1)は、記憶制御部100の前面側下部に配置されている冷却ファンユニットFUと、それによって冷却されるMPPK110、DKA130、CHA135を含む水平横断面図である。図7A(2)は、図7A(1)の模式的な平面図を示している。また、図7B(1)、図7C(1)は、記憶制御部100の背面側上部に配置されている冷却ファンユニットFUと、それによって冷却されるCM120及びMPPK110を含む水平横断面図である。図7B(2)、図7C(2)は、図7B(1)、図7C(1)の模式的な平面図を示している。各冷却ファンユニットFUが正常に動作している場合には、図7A(2)、図7B(2)に示すように、冷却ファンユニットFUによって発生する冷却風は、冷却対象である各ユニットに対して記憶制御部100の幅方向に略均一な圧力分布でもって供給される。図7C(2)は、背面側中央の冷却ファンユニットFUが動作していない場合を示しているが、この場合でも、冷却ファンユニットFUへ吸引される冷却風はチャンバーエリアCH内でその圧力分布が均一化されるため、冷却性能の低下を可及的に防止する効果を得ることができる。
デステージ処理時の冷却ファン制御
次に、以上説明した構成を有する記憶制御部100におけるデステージ処理時の冷却ファン制御について説明する。前記したように、デステージ処理は、電源障害発生時にデータロスを防止するため、バックアップ電源からの給電を受けて、CM120のキャッシュメモリに格納されているダーティデータをディスクユニット200のHDD202に記録する処理である。デステージ処理時には、CM120内の発熱部品を集中的に冷却する必要がある。またその一方で、バックアップ電源への負荷を軽減させるため、動作させることができる冷却ファンFANの数は限定される。このため、本実施形態では、デステージ処理実行時において、図8A、図8Bに例示するように冷却ファンFANの動作を制御する。
図8A(1)、(2)は、記憶制御部100にCM120が2枚実装されている基本構成の場合の、デステージ処理実行時における稼働冷却ファンFANと、それによりチャンバーエリアCH内に生じる圧力分布を模式的に示している。この場合、記憶制御部100の幅方向中央部に実装されている2台のCM120を集中的に冷却するために、中央の冷却ファンユニットFUに設けられている2台の冷却ファンFANと、その両隣に配置されている冷却ファンユニットFUの上流側冷却ファンFAN1台ずつ、合わせて4台の冷却ファンFANを動作させる。これにより、冷却対象である2台のCM120に面するチャンバーエリアCH内の領域において圧力分布が高くなり、冷却ファンFANの消費電力を抑制しつつ2台のCM120を集中的に冷却することができる。
図8A(3)、(4)は、記憶制御部100にCM120が4枚実装されている拡張構成の場合の、デステージ処理実行時における稼働冷却ファンFANと、それによりチャンバーエリアCH内に生じる圧力分布を模式的に示している。この場合、記憶制御部100の幅方向中央部に実装されている4台のCM120を集中的に冷却するために、中央部の3台の冷却ファンユニットFUに設けられている2台の冷却ファンFANと、その両隣に配置されている冷却ファンユニットFUの上流側冷却ファンFAN1台ずつ、合わせて8台の冷却ファンFANを動作させる。これにより、冷却対象である4台のCM120に面するチャンバーエリアCH内の領域において圧力分布が高くなり、冷却ファンFANの消費電力を抑制しつつデステージ処理のために発熱量が増加する4台のCM120を集中的に冷却することができる。
図8Bに、デステージ処理時の冷却ファン制御の他の例を示している。図8B(1)、(2)は、それぞれ図8A(1)、(3)に対応する。図8B(1)の例では、CM120が2台実装されている基本構成において、右手から2番目、及び3番目の冷却ファンユニットFUについて、2台の冷却ファンFANを動作させている。これらの冷却ファンユニットFUを選択しているのは、冷却対象であるCM120に設けられている回路基板の部品実装面に沿って冷却風が集中して流通するようにするためである。また、図8B(2)の例では、CM120が4台実装されている拡張構成において、同様の効果を得るために、右手から4台の冷却ファンユニットFUについて、2台の冷却ファンFANを動作させている。
なお、冷却ファンFANの動作制御は、SSVPに設けられているいずれかのプロセッサによって、共有メモリ等にあらかじめ格納した冷却ファン制御プログラムを実行させることにより実現することができる。例えば、当該冷却ファン制御プログラムがデステージ処理実行を検出した場合、さらに、CM120が実装されている位置を当該制御プログラムに入力することにより、冷却ファン制御プログラムがあらかじめ設定してある組合せの冷却ファンFANを動作させるように構成することができる。
このように、本実施形態の冷却ファンFANの制御方式によれば、デステージ処理実行時に冷却ファンFANの消費電力を抑制しつつ発熱量が増加するCM120を効率的に冷却することができる。
電源障害発生時の冷却ファン動作制御
次に、記憶制御部100において電源障害が発生した場合の冷却ファンFANの制御について説明する。図9Aに、本実施形態の記憶制御部100における冷却ファンユニットFUの冷却ファンFANに対する電源系統区分を模式的に示している。図5に関して説明したように、本実施形態の記憶制御部100では、前面側に配置されている冷却ファンユニットFUのグループである冷却ファン群FUG1が、記憶制御部100の背面側に配置されているMPPK110、DKA130、CHA135を冷却する。また、背面側に配置されている冷却ファンユニットFUのグループである冷却ファン群FUG2が、記憶制御部100の前面側に配置されているCM120、MPPK110を冷却する。これらの冷却ファンFANの動作電源は、2系統の電源系統から常時並行して供給されており、いずれかの電源系統に障害が発生した場合でも、記憶制御部100内の各機能ユニットが継続して動作可能となるように構成されている。
図9Aに例示するように、冷却ファン群FUG1に含まれる冷却ファンユニットFU1〜FU5、及び冷却ファン群FUG2に含まれる冷却ファンユニットFU6〜FU10にそれぞれ設けられている2台の冷却ファンFANのうち、一方の冷却ファンFANは一方の電源系統であるクラスタ1から、他方の冷却ファンFANは他方の電源系統であるクラスタ2から電源が供給されている。このような構成により、クラスタ1又は2に障害が発生した場合であっても、記憶制御部100の各機能ユニットは、各冷却ファンユニットFUの2台の冷却ファンFANの一方によって引き続き冷却される。このため、記憶制御部100は、一方の電源系統に障害が発生した場合でも動作を継続することができる。
図9Bに、記憶制御部100の電源系統を模式的に示している。記憶制御部100内に実装されている機能ユニットは、クラスタ1、クラスタ2に区分され、それぞれ別個の電源系統に接続されている。通常は、クラスタ1、クラスタ2ともに、それぞれ別系統のAC電源系統であるAC1、AC2に接続されている2台のPS150(PS1−1〜PS2−2)から給電されている。図10Aに、本実施形態の記憶制御部100における電源系統の区分を模式的に示している。図示のように、記憶制御部100内は前面側から向かって左側がクラスタ1に、右側がクラスタ2に区分されている。ただし、冷却ファンユニットFUについては、図10A(3)に示すように、前面側の各冷却ファンユニットFUの上流側の冷却ファンFANと、背面側の各冷却ファンユニットFUの下流側の冷却ファンFANとがクラスタ1に接続されている。また、前面側の各冷却ファンユニットFUの下流側の冷却ファンFANと、背面側の各冷却ファンユニットFUの上流側の冷却ファンFANとがクラスタ2に接続されている。このため、いずれかのクラスタが電源障害を起こした場合でも、前面側、背面側の少なくとも5台ずつの冷却ファンFANが動作するため、クラスタ1、クラスタ2に所属する各機能ユニットを継続して冷却することができる。
図10Bに、冷却ファンユニットFUを左右方向でクラスタに区分した場合と、同一冷却ファンユニットFUの前後の冷却ファンFANでクラスタに区分した場合の冷却風の流通状況を、模式的に示している。冷却ファンユニットFUを左右方向にクラスタ分けした場合には、図10B(1)に例示するように、動作している冷却ファンFANから送出された冷却風が、チャンバーエリアCH内で動作していない冷却ファンユニットFUを通じて逆流する現象が生じ、動作しない冷却ファンユニットFUに面した機能ユニットが十分に冷却されないという問題がありうる。しかし、本実施形態のように、各冷却ファンユニットFUについて、前後いずれかの冷却ファンFANが動作するように構成すれば、各機能ユニットを十分に冷却することができる。
なお、一方のクラスタに電源障害が発生した場合には、他方のクラスタに属して動作している冷却ファンFANの回転数を増加させることによって必要な冷却風量を確保する。図10Cに、記憶制御部100内での圧力損失と、冷却ファンFANが発生する風量との関係を模式的に示している。図10Cから、各冷却ファンユニットFUにおいて2台ずつの冷却ファンFANが動作している通常時と同等の圧力損失を得るためには、例えば通常稼働時の冷却ファンFANの回転数の、約1.5倍(=6200/4200)に設定すればよいことが示されている。
なお、クラスタ1、クラスタ2の両方の電源系統に障害が発生した場合には、図9Bに例示するように、バックアップ電源(BU)160から非常用電源が供給される。非常用電源は、前記したように、CM120からディスクユニット200のHDD202へダーティデータをデステージするために、クラスタ1、2のCM120と、CM120を集中的に冷却するため、背面側の冷却ファンユニットFUのうち、FU6〜9に供給される。冷却ファンユニットFU6〜9に備えられている冷却ファンFANのいずれを動作させるかは、上述したデステージ処理実行時の冷却ファン制御プログラムに従って決定されることになる。
パッケージ内の放熱構造
次に、本実施形態の記憶制御部100に実装されるパッケージにおける放熱構造について説明する。本実施形態の記憶制御部100は、小型化の要請から高密度実装となっているため、例えば記憶制御部100の背面側に実装されるDKAPK130等のパッケージは従来よりも厚さ寸法が薄く形成されている。DKAPK130等に実装される回路部品には、各種演算処理を実行するためのLSI(Large-Scale Integrated circuit)が含まれ、このような発熱部品には、放熱部材としてのヒートシンクが取り付けられている。しかし、上記のようにパッケージの厚さの制約からヒートシンクも十分な表面積を確保することができるほど大きくすることができないため、ヒートシンクから冷却風への伝熱のみで発熱部品を十分に冷却することは困難と考えられた。
本実施形態では、図11Aに例示するように、LSI等の発熱部品に取り付けたヒートシンク116とパッケージ111の天板111aとの間に、シリコン導熱ゴム等の熱伝導性能に優れた材料で形成した熱伝導シート118を挟み込み、発熱部品からヒートシンク116に伝達された熱を、ヒートシンク116表面から冷却風への熱伝達に加えて、更に熱伝導シート118を通じてパッケージ111の天板111aへも伝導させて天板111aから周囲空気へ放熱させることにより、発熱部品にとって必要な放熱性能を確保するようにした。図11A、11B、11Cは、それぞれ以上説明した放熱構造を説明するための、DKAPK130の模式横断面図、斜視図、及び部分断面図である。図11Cに示すように、ヒートシンク116の頂部と天板111aとの間隙Gは、所定の熱伝導シート118をヒートシンク116と天板111aとの間に挟み込んだ状態でスタッド114とネジ115により天板111aを取り付けた状態で、熱伝導シート118がヒートシンク116と天板111aとの間での熱伝導率を向上させるような圧縮状態となるように定めればよい。
ストレージ装置1の筐体構造
次に、本実施形態におけるストレージ装置1を構成している筺体フレーム300の下部構造について説明する。図12は、ストレージ装置1の筺体フレーム300に記憶制御部100が取り付けられた状態を示す部分斜視図である。本実施形態では、ストレージ装置1に高密度実装を採用しているため、記憶制御部100は筺体フレーム300の最下部にある底板301に直接取り付けられており、記憶制御部100の底部と筺体フレーム300の底部(底部板材である底板301)との間には間隙はない。
一方、ストレージ装置1内で記憶制御部100の上方に設けられるディスクユニット200には、ストレージ装置1の外部からディスク駆動用電源等に接続するために電源ケーブル304が引き込まれる。この電源ケーブル304は記憶制御部100に対する前面側からのアクセス、すなわち記憶制御部100に実装されている各パッケージの着脱と干渉しないように設置する必要があるが、前記高密度実装のため、例えば記憶制御部100の下部の空間を電源ケーブル304の配線に利用することはできない。そこで、本実施形態のストレージ装置1では、筺体フレーム300の底部に設けた底板301の、記憶制御部100前方左右にケーブル通し穴302を設けている。底板301は、筐体フレーム300の機械的強度を向上させる補強部材としても機能する。図12に例示しているように、2つのケーブル通し穴302は、それぞれ記憶制御部100の両側面より外方に設けられているので、ケーブル通し穴302を通して筺体フレーム300内に立ち上げられた電源ケーブル304は記憶制御部100の前面と干渉しない。したがって、高密度実装を達成しながら、記憶制御部100へのアクセス性といった操作性能も満足させることができる。
以上、本発明の一実施形態による記憶制御部100の冷却構造に即して詳細に説明してきたように、本発明によれば、回路基板上に配置されている発熱量の多い回路部品周辺を効率的に冷却することができる記憶制御装置の冷却構造を提供することができる。
以上、本願発明を、その実施例に即して添付図面を参照しながら説明したが、本願発明は、これらの実施例に限定されるものではない。また、本願発明の趣旨を逸脱しないいかなる変形例、均等物も本願発明の範囲内のものである。

Claims (13)

  1. 外部装置に対してデータ記憶領域としての論理記憶領域を提供するストレージ装置であって、
    前記ストレージ装置は、
    前記論理記憶領域を生成するための物理記憶媒体と、
    前記外部装置と前記論理記憶領域との間でのデータ入出力処理を制御するために前記物理記憶媒体と通信可能に接続されている記憶制御部とを備え、
    前記記憶制御部は、
    前記記憶制御部における所定の機能を実現する回路基板と、当該回路基板を収容する回路基板ケースとを有する回路パッケージと、
    前記回路パッケージの前記回路基板に取り付けられている回路部品を冷却するための冷却風を生成する複数の冷却ファンユニットと、
    前記回路パッケージ及び前記冷却ファンユニットを収容するように構成されている筐体とを備え、
    前記複数の回路パッケージの少なくとも一部は前記筐体の幅方向にわたって前記筐体の一方の開口部から並置されるように挿入されて収容されており、
    前記複数の冷却ファンユニットの少なくとも一部は、前記一方の開口部と対向する前記筐体の他方の開口部から前記筐体の幅方向にわたって並置されるように挿入されて収容され、前記並置された複数の冷却ファンユニットは、それらの冷却風取り入れ側又は冷却空気排出側が前記複数の回路パッケージのうちの少なくとも一部と向き合うように配置されており、
    互いに向かい合う前記複数の回路パッケージの少なくとも一部と、前記複数の冷却ファンユニットとの間に、前記筐体の幅方向にわたる圧力調整領域が形成され、
    前記筐体の幅方向に並置された前記回路パッケージには、前記物理記憶媒体に書き込み、あるいはこれから読み出されるデータを一時的に格納するキャッシュメモリを備えたキャッシュメモリパッケージが含まれ、
    前記ストレージ装置は、その電源障害時に前記回路パッケージに非常電源を供給するバックアップ電源を備え、
    電源障害時に前記バックアップ電源の非常電源によって、前記キャッシュメモリに一時格納されているデータを前記物理記憶媒体へ書き込むデステージ処理が実行される場合、前記筐体の幅方向に並置された前記回路パッケージに向かい合う前記複数の冷却ファンユニットのうち、前記キャッシュメモリパッケージに実質的に相対している前記冷却ファンユニットに含まれる冷却ファンが駆動される、
    ストレージ装置。
  2. 請求項1に記載のストレージ装置であって、
    各前記冷却ファンユニットは、冷却空気の流れ方向に沿って直列に配置される2個の冷却ファンを備え、前記2個の冷却ファンのうちの下流側の冷却ファンの下流側に隣接して、前記冷却空気の流れを整えるための整流格子が設けられている、
    ストレージ装置。
  3. 請求項1に記載のストレージ装置であって、
    前記複数の回路パッケージは、互いに同等の処理機能を備えた2つの回路パッケージ群に区分され、各前記回路パッケージ群にはそれぞれ別個の電源系統が接続されており、
    各前記冷却ファンユニットは、冷却空気の流れ方向に沿って直列に配置される2個の冷却ファンを備え、前記冷却ファンユニットの上流側及び下流側の前記冷却ファンのうち、上流側の冷却ファン群は前記電源系統の一方に接続され、下流側の冷却ファン群は前記電源系統の他方に接続されている、
    ストレージ装置。
  4. 請求項3に記載のストレージ装置であって、
    前記電源系統のいずれかに障害が発生し、前記上流側の冷却ファン群及び前記下流側の冷却ファン群のうち一方の冷却ファン群が停止した場合、他方の冷却ファン群に属する前記冷却ファンは、前記電源系統が正常に稼働していた場合の動作回転数よりも大きな動作回転数で駆動される、
    ストレージ装置。
  5. 請求項1に記載のストレージ装置であって、
    前記回路パッケージのいずれかが有する回路基板に取り付けられている回路部品が、当該回路部品から発生する熱を放散させるために、前記回路パッケージの前記回路基板ケースに熱的に結合されている、
    ストレージ装置。
  6. 請求項1に記載のストレージ装置であって、
    前記ストレージ装置の筐体フレームには底部板材が設けられ、当該底部板材の上に前記記憶制御部が設置されており、
    前記底部板材の、前記記憶制御部の前面側であって、前記記憶制御部の両側面より外方の少なくとも一方には、前記ストレージ装置内に収容される前記記憶制御部及び前記物理記憶媒体に電力を供給するための電源ケーブルが引き込まれる貫通穴が形成されている、
    ストレージ装置。
  7. 外部装置に対してデータ記憶領域としての論理記憶領域を提供するための物理記憶媒体を備えるストレージ装置において、前記外部装置と前記論理記憶領域との間でのデータ入出力処理を制御するために前記物理記憶媒体と通信可能に接続されている記憶制御部であって、
    前記記憶制御部における所定の機能を実現する回路基板と、当該回路基板を収容する回路基板ケースとを有する回路パッケージと、
    前記回路パッケージの前記回路基板に取り付けられている回路部品を冷却するための冷却風を生成する複数の冷却ファンユニットと、
    前記回路パッケージ及び前記冷却ファンユニットを収容するように構成されている筐体とを備え、
    前記複数の回路パッケージの少なくとも一部は前記筐体の幅方向にわたって前記筐体の一方の開口部から並置されるように挿入されて収容されており、
    前記複数の冷却ファンユニットの少なくとも一部は、前記一方の開口部と対向する前記筐体の他方の開口部から前記筐体の幅方向にわたって並置されるように挿入されて収容され、前記並置された複数の冷却ファンユニットは、それらの冷却風取り入れ側又は冷却空気排出側が前記複数の回路パッケージのうちの少なくとも一部と向き合うように配置されており、
    互いに向かい合う前記複数の回路パッケージの少なくとも一部と、前記複数の冷却ファンユニットとの間に、前記筐体の幅方向にわたる圧力調整領域が形成されており、
    前記筐体の幅方向に並置された前記回路パッケージには、前記物理記憶媒体に書き込み、あるいはこれから読み出されるデータを一時的に格納するキャッシュメモリを備えたキャッシュメモリパッケージが含まれ、
    前記ストレージ装置は、その電源障害時に前記回路パッケージに非常電源を供給するバックアップ電源を備え、
    電源障害時に前記バックアップ電源の非常電源によって、前記キャッシュメモリに一時格納されているデータを前記物理記憶媒体へ書き込むデステージ処理が実行される場合、前記筐体の幅方向に並置された前記回路パッケージに向かい合う前記複数の冷却ファンユニットのうち、前記キャッシュメモリパッケージに実質的に相対している前記冷却ファンユニットに含まれる冷却ファンが駆動される、
    ストレージ装置の記憶制御部。
  8. 請求項7に記載のストレージ装置の記憶制御部であって、
    各前記冷却ファンユニットは、冷却空気の流れ方向に沿って直列に配置される2個の冷却ファンを備え、前記2個の冷却ファンのうちの下流側の冷却ファンの下流側に隣接して、前記冷却空気の流れを整えるための整流格子が設けられている、
    ストレージ装置の記憶制御部。
  9. 請求項7に記載のストレージ装置の記憶制御部であって、
    前記複数の回路パッケージは、互いに同等の処理機能を備えた2つの回路パッケージ群に区分され、各前記回路パッケージ群にはそれぞれ別個の電源系統が接続されており、
    各前記冷却ファンユニットは、冷却空気の流れ方向に沿って直列に配置される2個の冷却ファンを備え、前記冷却ファンユニットの上流側及び下流側の前記冷却ファンのうち、上流側の冷却ファン群は前記電源系統の一方に接続され、下流側の冷却ファン群は前記電源系統の他方に接続されている、
    ストレージ装置の記憶制御部。
  10. 請求項9に記載のストレージ装置の記憶制御部であって、
    前記電源系統のいずれかに障害が発生し、前記上流側の冷却ファン群及び前記下流側の冷却ファン群のうち一方の冷却ファン群が停止した場合、他方の冷却ファン群に属する前記冷却ファンは、前記電源系統が正常に稼働していた場合の動作回転数よりも大きな動作回転数で駆動される、
    ストレージ装置の記憶制御部。
  11. 請求項7に記載のストレージ装置の記憶制御部であって、
    前記回路パッケージのいずれかが有する回路基板に取り付けられている回路部品が、当該回路部品から発生する熱を放散させるために、前記回路パッケージの前記回路基板ケースに熱的に結合されている、
    ストレージ装置の記憶制御部。
  12. 請求項7に記載のストレージ装置の記憶制御部であって、
    前記ストレージ装置の筐体フレームには底部板材が設けられ、当該底部板材の上に前記記憶制御部が設置されており、
    前記底部板材の、前記記憶制御部前面開口部側であって、当該前面開口部の両側面より外方の少なくとも一方には、前記ストレージ装置内に収容される前記記憶制御部及び前記物理記憶媒体に電力を供給するための電源ケーブルが引き込まれる貫通穴が形成されている、
    ストレージ装置の記憶制御部。
  13. 外部装置に対してデータ記憶領域としての論理記憶領域を提供するストレージ装置であって、
    前記論理記憶領域を生成するための物理記憶媒体と、
    前記外部装置と前記論理記憶領域との間でのデータ入出力処理を制御するために前記物理記憶媒体と通信可能に接続されている記憶制御部とを備え、
    前記記憶制御部は、
    前記記憶制御部における所定の機能を実現する回路基板と、当該回路基板を収容する回路基板ケースとを有する回路パッケージと、
    前記回路パッケージの前記回路基板に取り付けられている回路部品を冷却するための冷却風を生成する複数の冷却ファンユニットと、
    前記回路パッケージ及び前記冷却ファンユニットを収容するように構成されている筐体とを備え、
    前記複数の回路パッケージの少なくとも一部は前記筐体の幅方向にわたって前記筐体の一方の開口部から並置されるように挿入されて収容されており、
    前記複数の冷却ファンユニットの少なくとも一部は、前記一方の開口部と対向する前記筐体の他方の開口部から前記筐体の幅方向にわたって並置されるように挿入されて収容され、前記並置された複数の冷却ファンユニットは、それらの冷却風取り入れ側又は冷却空気排出側が前記複数の回路パッケージのうちの少なくとも一部と向き合うように配置されており、
    互いに向かい合う前記複数の回路パッケージの少なくとも一部と、前記複数の冷却ファンユニットとの間に、前記筐体の幅方向にわたる圧力調整領域が形成され、
    各前記冷却ファンユニットは、冷却空気の流れ方向に沿って直列に配置される2個の冷却ファンを備え、前記2個の冷却ファンのうちの下流側の冷却ファンの下流側に隣接して、前記冷却空気の流れを整えるための整流格子が設けられ、
    前記筐体の幅方向に並置された前記回路パッケージには、前記物理記憶媒体に書き込み、あるいはこれから読み出されるデータを一時的に格納するキャッシュメモリを備えたキャッシュメモリパッケージが含まれ、
    前記ストレージ装置は、その電源障害時に前記回路パッケージに非常電源を供給するバックアップ電源を備え、
    電源障害時に前記バックアップ電源の非常電源によって、前記キャッシュメモリに一時格納されているデータを前記物理記憶媒体へ書き込むデステージ処理が実行される場合、前記筐体の幅方向に並置された前記回路パッケージに向かい合う前記複数の冷却ファンユニットのうち、前記キャッシュメモリパッケージに実質的に相対している前記冷却ファンユニットに含まれる前記冷却ファンが駆動され、
    前記複数の回路パッケージは、互いに同等の処理機能を備えた2つの回路パッケージ群に区分され、各前記回路パッケージ群にはそれぞれ別個の電源系統が接続されており、
    各前記冷却ファンユニットは、冷却空気の流れ方向に沿って直列に配置される2個の冷却ファンを備え、前記冷却ファンユニットの上流側及び下流側の前記冷却ファンのうち、上流側の冷却ファン群は前記電源系統の一方に接続され、下流側の冷却ファン群は前記電源系統の他方に接続され、前記電源系統のいずれかに障害が発生し、前記上流側の冷却ファン群及び前記下流側の冷却ファン群のうち一方の冷却ファン群が停止した場合、他方の冷却ファン群に属する前記冷却ファンは、前記電源系統が正常に稼働していた場合の動作回転数よりも大きな動作回転数で駆動され、
    前記回路パッケージのいずれかが有する回路基板に取り付けられている回路部品が、当該回路部品から発生する熱を放散させるために、前記回路パッケージの前記回路基板ケースに熱的に結合され、
    前記ストレージ装置の筐体フレームには底部板材が設けられ、当該底部板材の上に前記記憶制御部が設置されており、
    前記底部板材の、前記記憶制御部前面開口部側であって、当該前面開口部の両側面より外方の少なくとも一方には、前記ストレージ装置内に収容される前記記憶制御部及び前記物理記憶媒体に電力を供給するための電源ケーブルが引き込まれる貫通穴が形成されている、
    ストレージ装置。
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