JPWO2013114630A1 - 電子装置、及び制御方法 - Google Patents

Abstract

本発明を適用した１システムは、冷却装置を駆動する駆動回路を制御するための第１の制御回路と、その駆動回路を制御するための第２の制御回路と、第１の制御回路、及び第２の制御回路のうちの一方を駆動回路に接続させる切替回路と、第１の制御回路に障害が発生した場合に、切替回路を制御し、駆動回路の接続対象を第１の制御回路から第２の制御回路に切り替える切替制御手段と、を具備する。その切り替えを通して、第１の制御回路を制御する制御装置に発生する障害に迅速に対処する。

Description

本発明は、ファン等の冷却装置を備えた電子装置に関する。

電子装置は、消費電力に応じて発熱する。安定的に電子装置を動作させるためには、搭載される電子部品は所定の温度以下に抑える必要がある。このことから、発熱量が大きい電子装置には、温度上昇を抑えるための冷却装置が搭載される。冷却装置としては、送風を行うファンが搭載される場合が多い。

冷却装置を搭載した電子装置では、例えば内部温度を測定するための温度センサを搭載し、その温度センサにより測定された温度に応じて、冷却装置を駆動することが行われている。そのような冷却装置の駆動方法では、測定された温度に応じて冷却装置の駆動状態の変更を行えるため、冷却装置による消費電力を抑えることができる。

測定された温度に応じた冷却装置の駆動条件の変更は、プログラムを実行する制御装置の制御によって行われる。しかし、プログラムを実行する制御装置では、障害として、実行中のプログラムが停止し、制御装置が正常に動作しなくなるハングアップが発生する可能性がある。そのようなハングアップが制御装置に発生すると、測定された温度に応じた冷却が行えなくなる。

制御装置のハングアップ、つまり制御装置に発生した障害により、電子装置の消費電力が小さくなるとは限らない。電子装置が設置された場所の温度（環境温度）が上昇することも有り得る。これらは、制御装置に発生した障害により、十分な冷却が行えなくなる可能性があることを意味する。このようなことから、電子装置のなかには、制御装置に発生する障害に対処できるようになっているものが存在する。

制御装置に発生する障害に対処可能な従来の電子装置としては、冷却装置を駆動する駆動回路を制御する制御回路を２つ設けたものがある。２つの制御回路のうちの一方（以降「第１の制御回路」）は、制御装置により直接、或いは間接的に制御され、他方（以降「第２の制御回路」）は、測定された温度が所定の温度を超えたか否かによって動作する。それにより、この従来の電子装置では、第２の制御回路が動作している場合は第２の制御回路により駆動回路を制御し、第２の制御回路が動作していない場合は第１の制御回路により駆動回路を制御するようになっている。このことから、従来の電子装置では、制御装置に障害が発生し、第１の制御回路が動作しなくなったとしても、測定された温度に応じて動作する第２の制御回路により、冷却を行うことができる。安全性を考慮し、第２の制御回路は、強い冷却を行わせるように駆動回路を制御する。

或る程度、大型の電子装置では、温度が場所によって比較的に大きく異なることがある。例えばブレードサーバでは、搭載した個々のサーバブレードの温度はその負荷（消費電力）によって変化する。そのため、個々のサーバブレードの負荷に大きな差がある場合、サーバブレード間の温度差も大きくなり易い。

上記従来の電子装置は、１つの温度センサを第２の制御回路の動作制御に用いていた。大型の電子装置、例えばブレードサーバでは、上記のような理由から、１つの温度センサだけでは第２の制御回路を適切に動作させることは非常に困難である。或るサーバブレードの負荷（消費電力）が大きくなっている可能性を考慮するならば、制御装置に障害が発生した場合、その障害に迅速に対処するのが望ましいと云える。

特開２００５−１００１７２号公報

１側面では、本発明は、冷却装置の駆動をプログラムにより制御する制御装置に障害が発生した場合でも冷却装置を駆動させるようにできることを目的とする。

本発明を適用した１システムは、冷却装置を駆動する駆動回路を制御するための第１の制御回路と、駆動回路を制御するための第２の制御回路と、第１の制御回路、及び第２の制御回路のうちの一方を駆動回路に接続させる切替回路と、第１の制御回路に障害が発生した場合に、切替回路を制御し、駆動回路の接続対象を第１の制御回路から第２の制御回路に切り替える切替制御手段と、を具備する。

本発明を適用した１システムでは、冷却装置の駆動をプログラムにより制御する制御装置に障害が発生した場合でも、冷却装置を駆動させることができる。

本実施形態による処理システムの構成例を説明する図である。 本実施形態による処理システムであるブレードサーバのより詳細な構成を説明する図である。 ＢＭＣに発生する障害への対処方法を説明する図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態による電子装置の構成例を説明する図である。本実施形態では、電子装置１は、それぞれがサーバとして機能可能なサーバブレード２（２−１〜２−１０）を複数、搭載したブレードサーバとして実現されている。電子装置１は、ブレードサーバとは異なる装置であっても良い。つまり、電子装置１はブレードサーバに限定されるものではない。

このブレードサーバ１は、ＬＡＮ（Local Area Network）等のネットワーク１０と接続され、複数のサーバブレード２の他に、マネージメントブレード３、複数の電源装置４（４−１〜４−３）、及び図１には不図示のファン（冷却装置）を備えている。ネットワーク１０は、特には図示していないが、例えば作業員が使用する端末装置（コンソール）と接続されている。

図１には、１０個のサーバブレード２−１〜２−１０を表しているが、サーバブレード２の数は１０個に限定されない。図１に表すサーバブレードに付した「２−１」等の符号については、説明上、便宜的に、ハイフンに続く数字はサーバブレード２に識別情報（ＩＤ：IDentifier）として割り当てられた番号、及び、サーバブレード２が挿入されたスロットの番号を表していると想定する。サーバブレード２を特定すべきでない場合、或いは任意のサーバブレード２が対応するような場合、符号としては「２」を用いる。

図２は、本実施形態による電子装置であるブレードサーバのより詳細な構成を説明する図である。
図２に表すように、ブレードサーバ１は、複数のサーバブレード２、複数の電源装置４、及びマネージメントブレード３の他に、冷却装置であるファン７を備える。図２には、ファン７は一つのみ表しているが、通常、複数のファン７がブレードサーバ１には搭載される。

各サーバブレード２、各電源装置４、及びマネージメントブレード３はバス５に接続されている。各サーバブレード２、及びマネージメントブレード３はＬＡＮ６に接続され、マネージメントブレード３は、更にネットワーク１０と接続されている。マネージメントブレード３には他にＦＲＵ（Field-Replaceable Unit）が接続されるのが普通であるが、図２では省略している。

各電源装置４は、２系統の電源装置である。１系統は各サーバブレード２に電力を供給するためのものであり、その１系統の稼動／停止を行う制御装置４１を備えている。その制御装置４１はバス５と接続されている。各電源装置４の制御装置４１は、バス５を介したマネージメントブレード３の指示に従って、その１系統の稼動、或いは停止を行う。

各電源装置４は、温度センサ４２を備えている。温度センサ４２は、制御装置４１と接続されている。制御装置４１は、温度センサ４２により測定された温度を予め定めたタイミングで、或いはマネージメントブレード３からの要求に応じて、マネージメントブレード３に通知する。

各サーバブレード２は、ＣＰＵ２１、ＦＷＨ（FirmWare Hub）２２、メモリモジュール（図２中「ＤＩＭＭ」（Dual Inline Memory Module）と表記）２３、インターフェース（図２中「Ｉ／Ｆ」と表記）２４、ハードディスク装置（図２中「ＨＤ」（Hard Disk）と表記）２５、コントローラ２６、制御装置２７、及び温度センサ２８を備えている。制御装置２７はバス５と接続され、インターフェース２４はＬＡＮ６と接続されている。このような構成は１例であり、サーバブレード２の構成として限定されるものではない。

ＦＷＨ２２は、ＢＩＯＳ（Basic Input/Output System）を格納したメモリである。このＢＩＯＳは、ＣＰＵ２１によってメモリモジュール２３に読み出され実行される。ハードディスク装置２５には、ＯＳ（Operating System）、及び各種アプリケーション・プログラム（以降「アプリ」と略記）が格納されており、ＣＰＵ２１は、ＢＩＯＳの起動が完了した後、コントローラ２６を介してハードディスク装置２５からＯＳを読み出して実行する。インターフェース２４を介した通信は、ＢＩＯＳの起動完了によって可能となる。

制御装置２７は、自サーバブレード２の稼動／停止、つまり電源のオン／オフを制御する。それにより、各サーバブレード２は、マネージメントブレード３の指示に従った制御装置２７の制御により、電源のオン／オフを行うことができる。制御装置２７は、電源がオンされていた時間を計時し、計時した時間を稼動時間としてマネージメントブレード３に通知する。

温度センサ２８は、サーバブレード２毎に温度を測定するために設けられている。温度センサ２８は制御装置２７と接続されている。制御装置２７は、温度センサ２８により測定された温度を予め定めたタイミングで、或いはマネージメントブレード３からの要求に応じて、マネージメントブレード３に通知する。

マネージメントブレード３は、各電源装置４、及び各サーバブレード２の監視、及び診断を行い、ブレードサーバ１全体を管理する。図２に表すように、マネージメントブレード３には、ファン（ＦＡＮ）７を駆動するファン駆動回路８が接続されており、マネージメントブレード３は、ファン駆動回路８を介してファン７を駆動することにより、ブレードサーバ１の冷却を制御する。

マネージメントブレード３は、図２に表すように、ＢＭＣ（Baseboard Management Controller）３０１、ＦＷＨ（図２中「ＢＭＣ ＦＷ Ｈｕｂ」と表記）３０２、インターフェース（図２中「Ｉ／Ｆ」と表記）３０３、回転計３０４、温度センサ３０５、ＣＰＬＤ（Complex Programmable Logic Device）３０６、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）コントローラ（図２中「ＰＷＭＣ」と表記）３０７、プルアップ抵抗３０８、スイッチ３０９、ＧＰＩＯ（General Purpose Input/Output）コントローラ３１０、及びチャージポンプ３１１を備えている。この構成は１例であり、マネージメントブレード３の構成として限定されるものではない。

インターフェース３０３は、バス５、ＬＡＮ６、及びネットワーク１０を介した通信を可能にする。ＦＷＨ３０２は、ＢＭＣ３０１が実行するファームウェア３０２ａを格納したメモリである。マネージメントブレード３は、ＢＭＣ３０１がそのファームウェア３０２ａを内部に読み込んで実行することにより、ブレードサーバ１全体の管理を行う。

ファン７は、正常に動作しているか否かを監視できるように、回転速度に応じたパルスを出力するようになっている。そのパルスは回転計３０４に入力されることで、回転計３０４は入力したパルス数を計数する。計数したパルス数は回転数として扱われる。ＢＭＣ３０１は、回転計３０４が計数した回転数を参照することにより、ファン７が指示した回転速度で回転しているか否か確認する。

ＣＰＬＤ３０６は、各電源装置４のリセット等に用いられる。ＢＭＣ３０１は、リセットすべき電源装置４が発生した場合、ＣＰＬＤ３０６を用いてそのリセットを行う。

ファン駆動回路８は、パルス波によって制御される駆動回路である。パルス波の１周期のなかでＨ（High）となっている期間が長くなるほど、ファン７の回転速度を速くする。このことから、１周期が全てＨとなるパルス波（レベルがＨに固定の信号波）が入力された場合、ファン駆動回路８は最速の回転速度でファン７を駆動する。ファン７による冷却力は、最速の回転速度でファン７を回転させることで最大となる。

温度センサ３０５は、マネージメントブレード３内部の温度の測定用である。ＢＭＣ３０１は、温度センサ３０５により測定された温度、更には各電源装置４及び各サーバブレード２から収集した温度を参照し、ファン７の回転速度を決定する。ＢＭＣ３０１は、決定した回転速度でファン７を回転させるように、ＰＷＭコントローラ３０７に指示する。ＰＷＭコントローラ３０７は、ＢＭＣ３０１からの指示に従って、パルス波を生成・出力する。出力されるパルス波は、次に指示が行われるまで、Ｈとなる期間は変更されない。

スイッチ３０９は、ＰＷＭコントローラ３０７、プルアップ抵抗３０８及びファン駆動回路８と接続されている。それにより、スイッチ３０９は、ＰＷＭコントローラ３０７及びプルアップ抵抗３０８のうちの一方と、ファン駆動回路８とを接続させる。

プルアップ抵抗３０８は、一端に内部電源電圧が印加され、他端がスイッチ３０９と接続されている。そのため、プルアップ抵抗３０８からスイッチ３０９に出力される信号は、常にＨとなっている。このことから、プルアップ抵抗３０８は、ファン７を最速の回転速度で回転させるようにファン駆動回路８を制御する制御回路となっている。

ＧＰＩＯコントローラ３１０は、ＢＭＣ３０１の制御により、パルス波を出力する。そのパルス波はチャージポンプ３１１に出力される。

チャージポンプ３１１は、キャパシタ及び複数のスイッチング素子を備えた電源装置である。チャージポンプ３１１は、入力電圧に、キャパシタへの充電によって得られる電圧を重畳することにより、出力電圧を発生させる。ＧＰＩＯコントローラ３１０が出力するパルス波は、各スイッチング素子のスイッチングに用いられる。

チャージポンプ３１１の信号（出力電圧）は、スイッチ３０９の切替制御に用いられる。スイッチ３０９は、チャージポンプ３１１の信号がＨの場合、ＰＷＭコントローラ３０７をファン駆動回路８と接続させ、チャージポンプ３１１の信号がＬ（Low）の場合、プルアップ抵抗３０８をファン駆動回路８と接続させる。

図３は、ＢＭＣに発生する障害への対処方法を説明する図である。次に図３を参照して、その対処方法について具体的に説明する。
ＢＭＣ３０１は、取り込んだファームウェア３０２ａを実行することにより制御を行う。ＢＭＣ３０１に障害が発生、例えばファームウェア３０２ａがハングアップした場合、ＰＷＭコントローラ３０７は、ＢＭＣ３０１からの最後の指示に従ったパルス波を出力し続けることになる。そのため、ブレードサーバ１の状況に応じたファン７の駆動は行えなくなる。

一方、ＧＰＩＯコントローラ３１０は、ＢＭＣ３０１の指示に従ってパルス波を出力する。そのため、ＢＭＣ３０１に障害が発生した場合、ＢＭＣ３０１からの指示が行われなくなって、ＧＰＩＯコントローラ３１０はパルス波を出力しなくなる。この結果、チャージポンプ３１１が出力する信号はＨからＬとなって、スイッチ３０９はプルアップ抵抗３０８をファン駆動回路８と接続させる。チャージポンプ３１１が出力する信号のＨからＬへの変化は、チャージポンプ３１１にパルス波が入力されなくなると直ちに発生する。

スイッチ３０９は、ａ〜ｃ接点を備えている。ａ接点はｂ接点、及びｃ接点の共通接点である。このスイッチ３０９は、チャージポンプ３１１からの信号がＨであった場合、ａ接点とｂ接点とを接続させ、その信号がＬであった場合、ａ接点とｃ接点とを接続させる。そのために、ＰＷＭコントローラ３０７はｂ接点と接続され、プルアップ抵抗３０８はｃ接点と接続される。

上記のように、チャージポンプ３１１にパルス波が入力されなくなると、チャージポンプ３１１が出力する信号は直ちにＨからＬに変化する。そのため、ＢＭＣ３０１に障害が発生した場合、ファン駆動回路８の接続対象は、スイッチ３０９によって、ＰＷＭコントローラ３０７からプルアップ抵抗３０８に直ちに切り替わることとなる。ファン駆動回路８は、プルアップ抵抗３０８と接続されることによって、ファン７を最速の回転速度で駆動する。このことから、ＢＭＣ３０１に障害が発生した場合、ファン７による十分な冷却が確実、且つ迅速に行われることとなる。

なお、本実施形態では、ＢＭＣ３０１に障害が発生するか否かにより、チャージポンプ３１１の出力電圧が変化するようにしているが、その障害の発生の有無によって変化する物理量は電圧以外のものであっても良い。例えばＧＰＩＯコントローラ３１０がパルス波を出力するか否かを直接的に検出するようにしても良い。パルス波の振幅の変化を検出するようにしても良い。このようなことから、物理量は電圧等に限定されるものではない。

本実施形態では、ファン駆動回路８はＰＷＭ制御する駆動回路となっているが、ファン７を駆動する駆動回路は、このようなＰＷＭ制御を採用した駆動回路でなくとも良い。ファン駆動回路８に採用される制御方式は特に限定されるものではない。冷却装置もファン７に限定されない。電子装置は、複種類の冷却装置を複数、搭載したものであっても良い。本実施形態の適用は、電子装置に搭載される冷却装置、その種類、冷却装置を駆動する駆動回路、等に応じて行えば良い。

Claims (5)

1. 冷却装置を駆動する駆動回路を制御するための第１の制御回路と、
   前記駆動回路を制御するための第２の制御回路と、
   前記第１の制御回路、及び前記第２の制御回路のうちの一方を前記駆動回路に接続させる切替回路と、
   前記第１の制御回路に障害が発生した場合に、前記切替回路を制御し、前記駆動回路の接続対象を前記第１の制御回路から前記第２の制御回路に切り替える切替制御手段と、
   を具備することを特徴とする電子装置。
2. 前記切替制御手段は、前記第１の制御回路を制御する制御装置によって、出力する物理量が制御される他の駆動回路を備え、該他の駆動回路が出力する物理量の変化に基づいて、前記切替回路を制御することを特徴とする請求項１記載の電子装置。
3. 前記他の駆動回路は、一つ以上のスイッチング素子のスイッチングにより、前記物理量として電圧を発生させる電源回路であることを特徴とする請求項２記載の電子装置。
4. 前記第２の制御回路は、前記冷却装置の冷却力を最大にさせるように前記駆動回路を制御することを特徴とする請求項１記載の電子装置。
5. 第１の制御回路を介して、冷却装置を駆動する駆動回路を制御装置が制御する場合に、該駆動回路を制御するための第２の制御回路を該駆動回路と接続可能にし、
   前記制御装置に、制御内容によって出力する物理量が変化する他の駆動回路を制御させ、
   前記他の駆動回路の出力する物理量の変化を基に、前記駆動回路の接続対象を前記第１の制御回路から前記第２の制御回路に切り替える
   ことを特徴とする制御方法。

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