KR101805635B1 - 데이터 센터에 있는 서버들의 대기 냉각 - Google Patents

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엑스칼리버 아이피, 엘엘씨
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Abstract

데이터 센터(또는 서버 팜)용 건물은, 환경과 접하는 굴뚝 구조, 및 바닥 및 굴뚝 구조에 연결되는 하나 이상의 하우징들을 포함한다. 하우징들 각각은 복수의 서버들을 갖는 하나 이상의 랙들을 포함하고, 서버들 각각은 속도를 변경할 수 있거나 또는 방향을 반전시킬 수 있는 컴퓨터 팬을 포함한다. 이러한 건물은, 또한, 하나 이상의 하우징들과 환경 사이에 있는 하나 이상의 필터들, 및 하나 이상의 필터들과 환경 사이에 있도록 동작될 수 있는 하나 이상의 벽들을 포함한다.

Description

데이터 센터에 있는 서버들의 대기 냉각{ATMOSPHERIC COOLING OF SERVERS IN A DATA CENTER}
<관련된 출원들>
본 출원은, 2013년 3월 15일 출원된, "Atmospheric Cooling of Servers in a Data Center"라는 제목의, 미국 가출원 61/800,707호에 대한 우선권을 주장하며, 그 출원의 개시내용을 참조로써 본 명세서에 의해 원용한다.
서버에 있는 마이크로프로세서 및 다른 집적 회로들은 컴퓨터 팬을 사용하는 컴퓨터로부터 배출되는 상당한 양의 열을 발생시킨다.
데이터 센터 또는 "서버 팜(server farm)"은 랙들에 수백의 서버들을 포함할 수 있어, 소멸되지 않으면, 서버들(예를 들어, 마더보드 상의 회로)의 동작에 지장을 줄 수 있는 다량의 열을 초래한다.
이러한 이유로, 데이터 센터들을 유지하는 일부 조직들은 이들을 더 차가운 지역들에 있는 지리학적 위치들에 배치한다. 그러나, 이러한 더 차가운 지역들은, 서버들에서, 하드 디스크 드라이브들과 같은, 가동 부분들의 동작을 지연시킬 정도로 환경 온도들이 떨어질 때 그들 고유의 문제점들을 나타낼 수 있다.
예시적인 실시예에서, 장치가 설명된다. 이러한 장치는 데이터 센터(또는 서버 팜)용 건물이다. 이러한 건물은, 환경과 접하는 굴뚝 구조, 및 바닥 및 굴뚝 구조에 연결되는 하나 이상의 하우징들을 포함한다. 하우징들 각각은 복수의 서버들을 갖는 하나 이상의 랙들을 포함하고, 서버들 각각은 속도를 변경할 수 있거나 또는 방향을 반전시킬 수 있는 컴퓨터 팬을 포함한다. 이러한 건물은, 또한, 하나 이상의 하우징들과 환경 사이에 있는 하나 이상의 필터들, 및 하나 이상의 필터들과 환경 사이에 있도록 동작될 수 있는 하나 이상의 벽들을 포함한다.
다른 예시적인 실시예에서, 장치가 설명된다. 이러한 장치는 데이터 센터(또는 서버 팜)용 건물이다. 이러한 건물은 바닥에 연결되는 다락(attic)을 포함한다. 이러한 다락은 환경과 접하는 굴뚝 구조를 포함한다. 건물은 또한 바닥에 연결되는 하나 이상의 하우징들을 포함한다. 다락은 이러한 하나 이상의 하우징들에 연결되는 하부면을 포함한다. 하우징들 각각은 복수의 서버들을 갖는 하나 이상의 서버들을 포함하고, 서버들 각각은 속도를 변경할 수 있거나 또는 방향을 반전시킬 수 있는 컴퓨터 팬을 포함한다. 이러한 건물은, 또한, 하나 이상의 하우징들과 환경 사이에 있는 하나 이상의 필터들, 및 하나 이상의 필터들과 환경 사이에 있도록 동작될 수 있는 하나 이상의 벽들을 포함한다.
다른 예시적인 실시예는 또한 방법을 포함한다. 이러한 방법에 따르면, 시간 간격 당 환경 온도 변화율이 상대적으로 적은 지리학적 위치가 확인된다. 그리고 나서 확인된 지리학적 위치에 건물이 건립된다. 이러한 건물은, 환경과 접하는 굴뚝 구조, 및 바닥 및 굴뚝 구조에 연결되는 하나 이상의 하우징들을 포함한다. 하우징들 각각은 복수의 서버들을 갖는 하나 이상의 랙들을 포함하고, 서버들 각각은 속도를 변경할 수 있거나 또는 방향을 반전시킬 수 있는 컴퓨터 팬을 포함한다. 이러한 건물은, 또한, 하나 이상의 하우징들과 환경 사이에 있는 하나 이상의 필터들, 및 하나 이상의 필터들과 환경 사이에 있도록 동작될 수 있는 하나 이상의 벽들을 포함한다.
도 1은 데이터 센터(서버 팜)용으로 서버들을 보관하는 건물의 외부 뷰이다.
도 2는 데이터 센터용으로 서버들을 보관하는 건물의 다른 외부 뷰이다.
도 3은 데이터 센터용으로 서버들을 보관하는 건물의 내부 뷰이다.
도 4는 데이터 센터용 건물에 있는 서버들용 하우징의 외부 뷰이다.
도 5a는, 예시적인 실시예에 따라, 데이터 센터용으로 서버들을 보관하는 건물의 내부 뷰를 도시하는 도면이다.
도 5b 및 5c는, 예시적인 실시예에 따라, 제어가능한 컴퓨터 팬들을 도시하는 도면이다.
도 5d는, 예시적인 실시예에 따라, 데이터 센터용 건물에 있는 서버들용 하우징의 내부 뷰를 도시하는 도면이다.
도 5e는, 다른 예시적인 실시예에 따라, 데이터 센터용으로 서버들을 보관하는 건물의 내부 뷰를 도시하는 도면이다.
도 5f는, 다른 예시적인 실시예에 따라, 데이터 센터용으로 서버들을 보관하는 건물의 내부 뷰를 도시하는 도면이다.
도 6a는, 예시적인 실시예에 따라, 데이터 센터용으로 서버들을 보관하는 건물에서의 공기 흐름들을 도시하는 도면이다.
도 6b는, 다른 예시적인 실시예에 따라, 데이터 센터용으로 서버들을 보관하는 건물에서의 공기 흐름들을 도시하는 도면이다.
도 7은, 예시적인 실시예에 따라, 데이터 센터에서 서버들의 대기 냉각을 위한 프로세스를 도시하는 흐름도이다.
이하의 설명에서는, 예시적인 실시예들의 전반적인 이해를 제공하기 위해 다수의 구체적인 상세사항들이 제시된다. 그러나, 이러한 특정 상세사항들 중 일부 없이도 예시적인 실시예들이 실시될 수 있다는 점이 기술분야에 숙련된 자에게 명백할 것이다. 다른 경우들에서는, 이미 잘 알려진 것이면, 프로세스 동작들 및 구현 상세사항들이 상세히 설명되지 않는다.
도 1은 데이터 센터(또는 서버 팜)용으로 서버들(예를 들어, 서버들)을 보관하는 건물의 외부 뷰이다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 건물(101)은 창문(103)을 갖는 굴뚝(또는 침니(chimney)) 구조(102)를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 창문(103)은, (습기를 포함하는) 환경 미립자들 및/또는 (예를 들어, 낙엽들, 풀들, 먼지, 모래 등) 쓰레기와 같은 것들로부터 건물(101)의 내부를 보호하는 스크린들 또는 루버들(louvers)을 구비할 수 있다. 굴뚝 구조(102)는, 굴뚝 효과 또는 부력의 사용을 통해, 상대적으로 따뜻한 공기(예를 들어, 데이터 센터에 있는 서버들에 의해 따뜻하게 된 공기)가 환경을 향해 건물(101) 외부로 이동하는 것을 촉진한다점이 이해될 것이다. 예시적인 실시예에서, 건물(101)용 바닥은 대략 80 피트 X 대략 150 피트일 수 있고, 바닥에서부터 굴뚝 구조(102)의 상부까지 건물의 높이는 대략 33 피트일 수 있다. 또한 도 1에 도시된 바와 같이, 관리 직원은 건물(101)에 있는 문을 통해 데이터 센터 내부에 있는 서버들에 접근할 수 있다.
도 2는 데이터 센터용으로 서버들을 보관하는 건물의 다른 외부 뷰이다. 본 도면에 도시된 바와 같이, 건물(101)은, 환경으로부터 건물(101)로 상대적으로 차가운 공기(예를 들어, 데이터 센터에 있는 서버들에 의해 데워지지 않은 공기)의 이동을 촉진하는, 혼합실(201)과 같은, 다수의 혼합실들을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 혼합실(201)은, (습기를 포함하는) 환경 미립자들 및/또는 (예를 들어, 낙엽들, 풀들, 먼지, 모래 등) 쓰레기와 같은 것들로부터 건물(101)의 내부를 보호하는 스크린들 또는 루버들을 구비할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 비교적 차가운 공기는, (a) 혼합실(201)을 통해 건물(101)에 들어갈 수 있고, (b) 건물(101) 내부에서 서버들에 의해 데워질 수 있으며, (c) 굴뚝(102)에 있는 창문(103)을 통해 건물(101)을 벗어날 수 있다.
도 3은 데이터 센터용으로 서버들을 보관하는 건물의 내부 뷰이다. 본 도면에 도시된 바와 같이, 혼합실(201)은, 이전 도면에서와 같이, 건물의 외부에서 보다는 오히려, 건물의 내부에서 바라본 혼합실이다. 혼합실(201)은, 팬(301) 및 문(302)을 포함할 수 있고, 대략 5 피트 길이 X 대략 15 피트 폭일 수 있으며, 대략 12 피트 높이일 수 있다. 문(302)은, 예를 들어, 스크린들 또는 루버들을 교체하거나 또는 조절하기 위해, 관리 직원이 혼합실(201)에 들어가는 것을 허용한다. 팬(301)은 혼합실(201)로부터 초래되는 기압 하강에 전부 또는 일부 대응하는데 사용될 수 있다. 혼합실(201)과 같은 한정된 공간으로 유입되는 공기의 마찰 장애로부터 기압 하강이 초래될 수 있다는 점이 이해될 것이다.
Noteboom 및 Robinson(이하 "Noteboom"이라 함)에 의해, 2009년 7월 9일 출원된, "Integrated Building Based Air Handler for Server Farm Cooling System"이라는 제목의, 공동 소유된 미국 특허출원 2011/0009047호에 설명되는 바와 같이, 혼합실(201)은, 환경으로부터의 비교적 차가운 공기(예를 들어, 화시 35도)를 건물에 있는 서버들에 의해 데워지고, 예를 들어, 댐퍼들의 사용을 통해, 혼합실로 재순환되는 공기와 혼합하여 데우는데 사용될 수 있다. 이러한 워밍(warming)은 서버들에 근접한 공기에 대해 소망하는 일정 온도(예를 들어, 대략 화씨 65-95도의 범위에서, 화씨 85도를 공칭으로 함)를 달성하는데 사용될 수 있다. 이러한 소망하는 일정 온도는, 서버 동작성(예를 들어, 하드 디스크 드라이브에 의한 판독 및 기입)을 향상시킬 수 있고/있거나 서버 수명을 연장시킬 수 있다(예를 들어, 마더보드 상의 접속들에 대한 손상을 줄임)는 점이 이해될 것이다. 대안적인 시나리오에서, 혼합실(201)은, 환경으로부터의 비교적 따뜻한 공기(예를 들어, 화씨 85도 이상)를 소망하는 일정 온도(예를 들어, 대략 화씨 65-95도의 범위에서, 화씨 85도를 공칭으로 함)로 (예를 들어, 단열 냉각을 사용하여) 냉각시키는데 사용되는 증발식 또는 "스왐프(swamp)" 냉각기(예를 들어, 수중에 유리섬유 패드와 같은 증발 매체를 가짐)를 포함할 수 있다.
관리자들이 하우징에 들어가서, 예를 들어, 하우징 내부에서 랙들에 있는 서버들을 유지관리 또는 교체하는 것을 허용하는 문(304)을 갖는 서버들용 하우징(303)이 또한 도 3에 도시된다. 도 4 또한 하우징(303) 및 문(304)을 도시한다. 하우징(303)은, 건물의 바닥(402)에 의해 지지되지만, 바닥(402)(예를 들어, 시멘트 바닥)보다 위에 건립되어, 공기(예를 들어, 팬에 의해 혼합실 외부로 불리는 공기)가 하우징(303) 내의 랙들에 있는 서버들에 도달하는 것을 허용한다는 점이 이해될 것이다. 도 4는 또한, 예를 들어, 서버에 의해 데워지고, 예를 들어, 서버들에 있는 컴퓨터 팬들에 의해, 건물의 굴뚝으로 보내어지는 공기의 누출을 막기 위해, 하우징(303)에 타이트하게 연결되는 천장(401)을 도시한다. 천장(401)은 하우징(303)과 같은 하우징들 위에 건물 내의 밀폐된 다락 공간을 생성한다는 점이 이해될 것이다.
도 5a는, 예시적인 실시예에 따라, 데이터 센터용으로 서버들을 보관하는 건물의 내부 뷰를 도시하는 도면이다. 본 도면에 도시된 바와 같이, 건물은, 지붕(501), 및 건물로부터의 공기가 자신을 통해 환경으로 유입될 수 있는 굴뚝(또는 침니) 구조(502a)를 포함한다. 건물은, 또한, 하우징(503)과 같은, 서버들용 하우징들을 포함하는데, 이는 서버들(예를 들어, 블레이드 서버들(blade servers))의 랙을 포함한다. 서버(504)와 같은, 각 서버는, (a) 프로세서(505)와 같은 하나 이상의 프로세서들(예를 들어, 마이크로프로세서), 및 (b) 작동, 속도, 방향 등이 가변될 수 있는, 컴퓨터 팬(506)과 같은 하나 이상의(예를 들어, 1, 2, 또는 3개의) 컴퓨터 팬들을 포함한다. 하우징(503)은, 건물 바닥(511)에 의해 지지되고, 굴뚝 구조(502a)에 접한다. 굴뚝 구조(502a)는 댐퍼(509)를 포함하며, 이는 하우징(503)에 있는 서버들에서 유출되는 비교적 따뜻한 공기를 굴뚝 구조(502a) 내에 가두는데 사용될 수 있다.
도 5a에 또한 도시된 바와 같이, 필터(507)(예를 들어, 공기 필터 및/또는 메시 필터)는, (습기를 포함하는) 환경 미립자들 및/또는 (예를 들어, 낙엽들, 풀들, 먼지, 모래 등) 쓰레기와 같은 것들로부터 건물의 내부를 보호한다. 환경으로부터의 공기, 예를 들어, 건물 내의 공기에 비해 상대적으로 차가운 공기를 차단하는데 롤-업(roll-up) 벽(510)이 사용될 수 있다. 롤-업 벽(510)은, 또한, 필터(507)에 의해 완전히 보호되지 않은 바람, 습기, 쓰레기 및/또는 다른 환경적 위험요소들에 대한 보호를 위해 사용될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 롤-업 벽(510)은 수동으로 동작될 수 있거나 또는 자동화될 수 있다.
예시적인 실시예에서, 컴퓨터 팬(506), 댐퍼(509), 및/또는 롤-업 벽(510)을 제어할 수 있는 제어기(508)가 도 5a에 또한 도시된다. 제어기(508)는 하나 이상의 센서들(예를 들어, 온도, 습도, 기압, 미립자 물질 등을 측정하는 센서)에 접속되는 소프트웨어, 펌웨어, 및/또는 하드웨어(예를 들어, 마이크로프로세서 및 휘발성 및/또는 영구 저장소)를 갖는 컴퓨터 디바이스를 포함할 수 있다. 예시적인 시나리오에서, 제어기(508)는 서버들에 근접한 공기의 온도가 서버 제조자의 최대 허용가능 상향 변화율, 예를 들어 1 시간 이내에 화씨 9도보다 높은 비율로 상승했는지를 판정할 수 있다. 따라서, 제어기(508)는 (유선 또는 무선을 통해 송신되는 커맨드를 통해) (컴퓨터 팬(506)과 같은) 서버들에 있는 컴퓨터 팬들이 더 높은 속도로 동작하게 할 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서, 제어기(508)는 도 5a에 도시된 바와 같이 서버(504) 외부에 보다는 오히려, 서버(504)의 컴포넌트 및/또는 그 컴퓨터 팬(506)일 수 있다. 대안적으로, 제어기(508)는, 예를 들어, 유선 또는 무선을 통해 송신되는 커맨드를 통해, 댐퍼(509)를 개방하는 것 또는 하나 이상의 롤-업 벽들(예를 들어, 롤-업 벽(510))을 올리는 것에 의해 상승하는 온도를 교정할 수 있다.
또는 다른 예시적인 시나리오에서, 제어기(508)는 서버들에 근접한 공기의 온도가 서버 제조자의 최대 허용가능 하향 변화율, 예를 들어 1시간 이내에 화씨 9도를 초과하는 비율로 하강했는지를 판정할 수 있다. 따라서, 제어기(508)는 (유선 또는 무선을 통해 송신되는 커맨드를 통해) (컴퓨터 팬(506)과 같은) 서버들에 있는 컴퓨터 팬들이 (서버(504)와 같은) 서버들로부터 굴뚝 구조(502a) 내로의 따뜻한 공기의 흐름을 감소시키는 방향으로 회전하게 할 수 있다. 여기서 다시, 다른 예시적인 실시예에서 제어기(508)는 도 5a에 도시된 바와 같이 서버(504) 외부에 보다는 오히려, 서버(504)의 컴포넌트 및/또는 그 컴퓨터 팬(506)일 수 있다. 대안적으로, 제어기(508)는, (예를 들어, 유선 또는 무선을 통해 송신되는 커맨드를 통해) 댐퍼(509)를 폐쇄하는 것 또는 롤-업 벽들(예를 들어, 롤-업 벽(510))을 내리는 것에 의해 하강하는 온도를 교정할 수 있다.
도 5a에 도시된 건물은 위에 언급된 바와 같은 혼합실을 포함하지 않는다는 점이 이해될 것이다. 이는 건물의 건설시에(혼합실의 건설 비용이 회피됨) 및 건물의 수명 내내(예를 들어, 혼합실의 팬에 관련되어 진행되는 가동/유지관리 비용이 없고, 건물이 더 많은 서버들을 수용할 수 있는 등) 모두에 경제적 이점들을 제공한다.
도 5a에서의 건물은 데이터 센터에 있는 서버들에 근접한 공기에 대해 일정 온도를 유지하지 않는다는 점이 더욱 이해될 것이다. 오히려, 제어기(508)는 서버들에 근접한 온도가 서버 제조자의 최대 허용 하향(또는 상향) 변화율, 예를 들어, 1시간 이내에 화씨 9도를 초과하는 비율로 하강하였는지(상승되었는지)를 모니터링한다. 다른 곳에서 더욱 상세히 논의되는 바와 같이, 이러한 온도 변화의 확률은 건물에 대한 지리학적 위치의 적절한 선택을 통해 감소될 수 있다. 많은 경우들에서, 비교적 더 추운 기후에 있는 지리학적 위치들은 적절한 선택들이 아닐 수 있다.
도 5b 및 5c는, 예시적인 실시예에 따라, 제어가능한 컴퓨터 팬들을 도시하는 도면들이다. 도 5b 및 5c에 도시된 바와 같이, 서버(504)(예를 들어, 블레이드 서버)는 2개의 컴퓨터 팬들(예를 들어, 팬(506)) 및 동작 동안 열을 발생하는 프로세서(504)(예를 들어, 마이크로프로세서)를 포함한다. 도 5b에서 컴퓨터 팬(506)의 방향(예를 들어, 반시계방향으로 회전하는 블레이드)은 프로세서(505)에 노출된 결과 비교적 더 따뜻한 공기가 서버(504)로부터, 예를 들어, 도 5a에 대하여 위에 설명된 굴뚝 구조 내로 배출되게 한다. 도 5b에 도시된 냉각 효과는 또한 컴퓨터 팬들의 속도를 증가시키는 것에 의해 또는 서버와 굴뚝 구조 사이의 댐퍼를 개방하는 것에 의해 달성될 수 있다는 점이 이해될 것이다.
도 5c에서, 컴퓨터 팬(506)의 방향(예를 들어, 시계방향으로 회전하는 블레이드)은 프로세서(505)에 노출된 결과 비교적 더 따뜻한 공기가 컴퓨터 팬(504)을 향해, 예를 들어, 도 5a에 대하여 위에 설명된 굴뚝 구조로부터 멀리 끌리게(또는 밀리게) 한다. 도 5c에 도시된 냉각 효과는 또한 컴퓨터 팬들을 멈추는 것에 의해 또는 서버와 굴뚝 구조 사이의 댐퍼를 낮추는 것에 의해 달성될 수 있다는 점이 이해될 것이다.
도 5d는, 예시적인 실시예에 따라, 데이터 센터용 건물에 있는 서버들용 2개의 하우징들의 내부 뷰를 도시하는 도면이다. 본 도면의 관점은 하우징들(예를 들어, 하우징(503))의 상부로부터이다. 도시되는 (서버(504)와 같은) 각 서버는 서버들의 랙 상의 상부 서버이다. 즉, 도시되는 각 서버 아래에는 랙에 있는 다수의 다른 서버들(예를 들어, 12개 단위의 블레이드 서버들)이 존재한다. 모든 서버들이 비교적 따뜻한 공기(예를 들어, 프로세서에 의해 데워진 공기)를 굴뚝 구조(502a) 내로 불고 있다는 점이 이해될 것이다. 문(511)은 관리 직원이 2개의 하우징들 사이의 공간(예를 들어, 굴뚝 구조(502a)의 하부)에 들어가는 것을 허용한다.
도 5e는, 다른 예시적인 실시예에 따라, 데이터 센터용으로 서버들을 보관하는 건물의 내부 뷰를 도시하는 도면이다. 본 도면에 도시된 바와 같이, 건물은, 건물로부터의 공기가 자신을 통해 환경으로 유입될 수 있는 지붕 및 굴뚝(또는 침니) 구조(502b)를 포함한다. 건물은, 또한, (파선 내에 도시된) 하우징(503)과 같은, 서버들용 하우징들을 포함하는데, 이는, 관리 직원에 의한 서버들로의 접근을 허용하도록 이격된, 서버들(예를 들어, 블레이드 서버들(blade servers))의 2개의 랙들을 포함한다. 하우징(503)은, 건물 바닥에 의해 지지되고, 천장(513)에 있는 개구를 통해 굴뚝 구조(502b)에 접한다. 천장(513)은, 예를 들어, Noteboom에서 설명된 다락 공간과 유사한, 다락 공간을 굴뚝 구조(502b)와 함께 생성한다. 예시적인 실시예에서, 하우징(503)은, 천장(513), 다락 공간, 굴뚝 구조(502b), 지붕 등을 포함하여, 건물의 다른 컴포넌트들에 대한 구조적 지지를 제공한다. 서버들에 의해 데워진 공기는 굴뚝 구조(502b)를 통해 환경으로 빠져나가기 이전에 다락 공간으로 상승할 수 있다는 점이 또한 이해될 것이다.
도 5e에 또한 도시된 바와 같이, 필터(507)(예를 들어, 공기 필터 및/또는 메시 필터)는, (습기를 포함하는) 환경 미립자들 및/또는 (예를 들어, 낙엽들, 풀들, 먼지, 모래 등) 쓰레기와 같은 것들로부터 건물의 내부를 보호한다. 환경으로부터의 공기, 예를 들어, 건물 내의 공기에 비해 상대적으로 따뜻한 또는 상대적으로 차가운 공기를 차단하는데 롤-업 벽(510)이 사용될 수 있다. 롤-업 벽(510)은, 또한, 필터(507)에 의해 완전히 보호되지 않은 바람, 습기, 쓰레기 및/또는 다른 환경적 위험요소들에 대한 보호를 위해 사용될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 롤-업 벽(510)은 수동으로 동작될 수 있거나 또는 자동화될 수 있다. 위에 설명된 제어기와 같은 제어기는, 예시적인 실시예에서, 컴퓨터 팬들 및 롤-업 벽(510)을 제어하는데 사용될 수 있다.
도 5f는, 다른 예시적인 실시예에 따라, 데이터 센터용으로 서버들을 보관하는 건물의 내부 뷰를 도시하는 도면이다. 본 도면에 도시된 바와 같이, 건물은, 지붕(501), 및 건물로부터의 공기가 자신을 통해 환경으로 유입될 수 있는 굴뚝(또는 침니) 구조(502a)를 포함한다. 건물은, 또한, 하우징(503)과 같은, 서버들용 하우징들을 포함하는데, 이는 서버들(예를 들어, 블레이드 서버들)의 랙을 포함한다. 서버(504)와 같은, 각 서버는, (a) 하나 이상의 프로세서들(예를 들어, 마이크로프로세서), 및 (b) 작동, 속도, 방향 등이 가변될 수 있는, 컴퓨터 팬(506)과 같은 하나 이상의(예를 들어, 1, 2, 또는 3개의) 컴퓨터 팬들을 포함한다. 하우징(503)은, 건물 바닥(511)에 의해 지지되고, 굴뚝 구조(502a)에 접한다. 굴뚝 구조(502a)는 팬(515)를 포함하며, 이는, (a) 작동, 속도, 방향 등이 가변될 수 있고, (b) 하우징(503)에 있는 서버들에서 유출되는 따뜻한 공기를 굴뚝 구조(502a) 내로 당기는데(또는 미는데) 사용될 수 있다.
도 5f에 또한 도시된 바와 같이, 필터(507)(예를 들어, 공기 필터 및/또는 메시 필터)는, (습기를 포함하는) 환경 미립자들 및/또는 (예를 들어, 낙엽들, 풀들, 먼지, 모래 등) 쓰레기와 같은 것들로부터 건물의 내부를 보호한다. 환경으로부터의 공기, 예를 들어, 건물 내의 공기에 비해 상대적으로 따뜻한 또는 상대적으로 차가운 공기를 차단하는데 루버형(louvered) 벽(514)이 사용될 수 있다. 루버형 벽(514)은, 또한, 필터(507)에 의해 완전히 보호되지 않은 바람, 습기, 쓰레기 및/또는 다른 환경적 위험요소들에 대한 보호를 위해 사용될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 루버형 벽(514)은 수동으로 동작될 수 있거나 또는 자동화될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 루버형 벽(514)은 루버형 벽(514)의 존재로부터 초래되는 기압 하강을 감소시키도록 그 사이즈 및 간격(예를 들어, 비교적 다수의 루버들을 갖는 루버형 벽)이 선택되는 루버들을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 컴퓨터 팬(506), 팬(515), 및/또는 루버형 벽(514)에 있는 루버들을 제어할 수 있는 제어기(508)가 도 5f에 또한 도시된다. 제어기(508)는 하나 이상의 센서들(예를 들어, 온도, 습도, 기압, 미립자 물질 등을 측정하는 센서)에 접속되는 소프트웨어, 펌웨어, 및/또는 하드웨어(예를 들어, 마이크로프로세서 및 휘발성 및/또는 영구 저장소)를 갖는 컴퓨터 디바이스를 포함할 수 있다. 예시적인 시나리오에서, 제어기(508)는 서버들에 근접한 공기의 온도가 서버 제조자의 최대 허용가능 하향(또는 상향) 변화율, 예를 들어 1 시간 이내에 화씨 9도를 초과하는 비율로 하강(또는 상승)했는지를 판정할 수 있다. 따라서, 제어기(508)는 (유선 또는 무선을 통해 송신되는 커맨드를 통해) (컴퓨터 팬(506)과 같은) 서버들에 있는 컴퓨터 팬들이 더 높은 속도로 동작하게 할 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서, 제어기(508)는 도 5f에 도시된 바와 같이 서버(504) 외부에 보다는 오히려, 서버(504)의 컴포넌트 및/또는 그 컴퓨터 팬(506)일 수 있다. 대안적으로, 제어기(508)는, (예를 들어, 유선 또는 무선을 통해 송신되는 커맨드를 통해) 팬(515)을 작동시키는 것 또는 (예를 들어, 유선 또는 무선을 통해 송신되는 커맨드를 통해) 하나 이상의 루버형 벽들(예를 들어, 루버형 벽(514))에 있는 루버들을 개방하는 것에 의해 상승하는 온도를 교정할 수 있다. 서버들에 근접한 공기의 온도가 서버 제조자의 최대 허용가능 상향 변화율, 예를 들어 1 시간 이내에 화씨 9도를 초과하는 비율로 상승했을 때, 팬(515)은 서버 팬들에 의한 방열을 보충할 것이라는 점이 이해될 것이다.
또는 다른 예시적인 시나리오에서, 제어기(508)는 서버들에 근접한 공기의 온도가 서버 제조자의 최대 허용가능 하향 변화율, 예를 들어 1시간 이내에 화씨 9도를 초과하는 비율로 하강했는지를 판정할 수 있다. 따라서, 제어기(508)는 (유선 또는 무선을 통해 송신되는 커맨드를 통해) (컴퓨터 팬(506)과 같은) 서버들에 있는 컴퓨터 팬들이 서버들로부터 굴뚝 구조(502a) 내로의 따뜻한 공기의 흐름을 감소시키는 방향으로 회전하게 할 수 있다. 여기서 다시, 다른 예시적인 실시예에서, 제어기(508)는 도 5f에 도시된 바와 같이 서버(504) 외부에 보다는 오히려, 서버(504)의 컴포넌트 및/또는 그 컴퓨터 팬(506)일 수 있다. 대안적으로, 제어기(508)는, (예를 들어, 유선 또는 무선을 통해 송신되는 커맨드를 통해) 팬(515)를 정지시키는 것 또는 하나 이상의 루버형 벽들(예를 들어, 루버형 벽(514))에 있는 루버들을 폐쇄하는 것에 의해 하강하는 온도를 교정할 수 있다.
또는 또 다른 예시적인 시나리오에서, 제어기(508)는, 산불 또는 모래 폭풍의 결과로서, 일정 주기의 시간(예를 들어, 1시간) 동안 (예를 들어, 필터(507)에 있는 센서에 의해 측정되는 것으로서) 필터(507)에 있는 미립자 물질에 상당한 변화(예를 들어, 증가)가 있었는지를 판정할 수 있다. 따라서, 제어기(508)는, 공기 흐름을 증가시켜, 공기를 서버들로부터 멀리 굴뚝 구조(502a) 내로 당기도록(또는 밀어내도록) 팬(515)을 작동시킬 수 있다.
도 6a는, 예시적인 실시예에 따라, 데이터 센터용으로 서버들을 보관하는 건물 내의 공기 흐름들을 도시하는 도면이다. 본 도면에 도시된 바와 같이, 공기는 필터(507)(예를 들어, 공기 필터 및/또는 메시 필터)를 통해 건물 외부에 있는 환경으로부터 서버들(예를 들어, 블레이드 서버들)의 랙을 포함하는 하우징 내로 흐른다. 이러한 공기는, 각 서버에 의해(예를 들어, 서버의 프로세서들 또는 다른 집적 회로들에 의해) 데워지고, 서버의 컴퓨터 팬들(예를 들어, 컴퓨터 팬(506))에 의해 굴뚝 구조(502a) 내로 당겨진다(또는 밀어내진다). 데워진 공기는 그리고 나서 굴뚝 구조(502a)의 상부에 있는 창문을 통해 환경으로 다시 빠져나간다. 예시적인 실시예에서, 굴뚝 구조(502a)의 전부 또는 일부(예를 들어, 상부 부분)는, 굴뚝 구조(502a)(예를 들어, 콘크리트)를 데워 그 굴뚝 효과를 향상시키는 재료들로 이루어질 수 있다. 또는, 굴뚝 구조(502a)의 전부 또는 일부(예를 들어, 상부 부분)는, 굴뚝 구조(502a)(예를 들어, 콘크리트)를 데워 그 굴뚝 효과를 향상시키는 거울들과 같은 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 유사하게, 예시적인 실시예에서, 굴뚝 구조(502a)의 길이는 그 굴뚝 효과를 향상시키도록 연장될 수 있다.
도 6b는, 다른 예시적인 실시예에 따라, 데이터 센터용으로 서버들을 보관하는 건물 내의 공기 흐름들을 도시하는 도면이다. 본 도면에 도시된 바와 같이, 공기는 루버형 벽(514) 및 필터(507)(예를 들어, 공기 필터 및/또는 메시 필터)를 통해 건물 외부에 있는 환경으로부터 서버들(예를 들어, 블레이드 서버들)의 랙을 포함하는 하우징 내로 흐른다. 이러한 공기는, 각 서버에 의해(예를 들어, 서버의 프로세서들 또는 다른 집적 회로들에 의해) 데워지고, 서버의 컴퓨터 팬들(예를 들어, 컴퓨터 팬(506))에 의해 굴뚝 구조(502a)로부터 멀리 당겨진다(또는 밀어내진다). 이러한 공기 흐름은, 예를 들어, 짧은 주기의 시간 내에 서버들에 근접한 공기의 온도에 상당한 하강이 있을 때, 서버들을 데우는데 사용될 수 있다.
도 7은, 예시적인 실시예에 따라, 데이터 센터에 있는 서버들의 대기 냉각을 위한 프로세스를 도시하는 흐름도이다. 프로세스의 단계 701에서는, 데이터 센터를 계획하는 조직(예를 들어, 검색 엔진, 소셜 네트워크, 온라인 스토어 등을 호스팅하는 조직)이, 시간 간격 당 환경의 온도 변화가 다른 지리학적 위치들에 비해 비교적 적은(예를 들어, 1시간 당 대략 화씨 9도) 지리학적 위치를 확인한다. 앞서 나타낸 바와 같이, 이러한 지리학적 위치는 차가운 기후에 있지 않을 수 있다. 그리고 나서 단계 702에서, 조직은 확인된 지리학적 위치에 건물을 건립(또는 건설하는데, 이러한 건물은, (a) 환경과 접하는 굴뚝 구조; (b) 바닥에 의해 지지되는 다수의 하우징들- 각 하우징은 작동, 속도, 방향 등에 관하여 가변될 수 있는 컴퓨터 팬을 각각 구비하는 서버들을 갖는 하나 이상의 랙들을 포함함 -; (c) 하우징들과 환경 사이에 있는 다수의 필터들(예를 들어, 에어 필터들 및/또는 메시 필터들); 및 (d) 필터들과 환경 사이에 있는 벽들(예를 들어, 롤-업 또는 루버형)을 포함할 수 있다. 대안적인 실시예들에서는, 단계 702에서 건립될 건물이 본 개시내용에서 다른 곳에 설명되는 하나 이상의 다른 엘리먼트들, 예를 들어, 굴뚝 구조에 있는 댐퍼, 굴뚝 구조에 있는 팬, 다락 공간 등을 포함할 수 있다.
위의 예시적인 실시예들을 고려하여, 예시적인 실시예들은 컴퓨터 시스템들에 저장된 데이터를 포함하는 다양한 컴퓨터 구현 동작들을 이용할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 이러한 동작들은 물리량들의 물리적 조작을 요구하는 것들이다. 일반적으로, 반드시 그러하지는 않지만, 이러한 양들은 저장, 송신, 조합, 비교, 및 기타 조작이 가능한 전기 또는 자기 신호의 형태를 취한다. 또한, 이러한 조작들은 종종, 생성, 식별, 판정, 또는 비교와 같은 용어들로 언급된다.
이러한 동작들 중 임의의 것은 유용한 기계 동작들일 수 있다. 예시적인 실시예들은 또한 이러한 동작들을 수행하는 디바이스 또는 장치를 포함할 수 있다. 이러한 디바이스는 요구되는 목적들을 위해 특별히 구성될 수 있거나, 또는 컴퓨터에 저장된 컴퓨터 프로그램에 의해 선택적으로 작동되거나 구성되는 범용 컴퓨터를 포함할 수 있다. 특히, 다양한 범용 컴퓨터들은 본 명세서에서의 교시들에 따라 작성되는 컴퓨터 프로그램들과 함께 사용될 수 있다.
예시적인 실시예들은 또한 컴퓨터 판독가능 매체 상의 컴퓨터 판독가능 코드를 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는, 추후 컴퓨터 시스템에 의해 판독될 수 있는 데이터를 저장할 수 있는 임의의 데이터 저장 디바이스이다. 컴퓨터 판독 가능 매체의 예들은, 하드 드라이브들, NAS(Network Attached Storage), 판독 전용 메모리, 랜덤 액세스 메모리, CD-ROM들, CD-R들, CD-RW들, DVD들, Flash, 자기 테이프들, 및 다른 광학식 및 비광학식 데이터 저장 장치들을 포함한다. 컴퓨터 판독 가능 매체는, 또한, 컴퓨터 판독 가능 코드가 저장되어 분산된 방식으로 실행되도록 컴퓨터 시스템들에 연결되는 네트워크를 통해 분산될 수 있다.
명확한 이해를 위해 예시적인 실시예들이 일부 상세히 설명되었지만, 이하의 청구항들의 범위 내에서 특정 변경들 및 변형들이 실시될 수 있다는 점이 이해될 것이다. 따라서, 예시적인 실시예들은 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로서 고려되어야 하며, 본 발명은 본 명세서에서 주어지는 세부사항들에 제한되는 것이 아니라, 이하의 청구항들의 범위 및 등가물들 내에서 변형될 수 있다. 이하의 청구항들에서, 청구항들에 명백히 명시되거나 또는 본 개시내용에 의해 내재적으로 요구되지 않는 한, 엘리먼트들 및/또는 단계들은 동작의 임의의 특정 순서를 시사하지 않는다.

Claims (20)

  1. 데이터 센터에 있는 서버들의 대기 냉각 장치로서,
    환경과 접하는 굴뚝 구조;
    바닥 및 상기 굴뚝 구조에 연결되는 하나 이상의 하우징들 - 상기 하우징들 각각은 복수의 서버들을 갖는 하나 이상의 랙(rack)들을 포함하고, 상기 서버들 각각은 속도를 변경할 수 있거나 또는 방향을 반전시킬 수 있는 컴퓨터 팬(fan)을 포함함 -;
    상기 하나 이상의 하우징들과 상기 환경 사이에 있는 하나 이상의 필터들;
    상기 하나 이상의 필터들과 상기 환경 사이에 있도록 동작될 수 있는 하나 이상의 벽들 - 상기 벽들 중 적어도 하나는 롤-업(roll-up) 벽임 -; 및
    상기 서버들에 근접한 공기의 온도 측정에 적어도 일부 의존하여 상기 롤-업 벽을 롤 다운 또는 롤 업하는 제어기
    를 포함하며,
    상기 온도 측정은 상기 서버의 제조자에 의해 결정되는 허용가능 온도 변화율을 초과하는 온도 변화율이 발생했는지를 판정하는, 냉각 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    혼합실을 포함하지 않는 냉각 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 허용가능 온도 변화율은 1시간 내에 화씨 9도의 하강인 냉각 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 벽들 중 적어도 하나는 하나 이상의 루버들(louvers)을 포함하는 냉각 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 서버들에 근접한 공기의 온도 측정에 적어도 일부 의존하여 상기 하나 이상의 루버들을 개방하거나 또는 폐쇄하는 제어기를 더 포함하는 냉각 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 온도 측정은 상기 서버의 제조자에 의해 결정되는 허용가능 온도 변화율을 초과하는 온도 변화율이 발생했는지를 판정하는 냉각 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 허용가능 온도 변화율은 1시간 내에 화씨 9도의 하강인 냉각 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    공기를 상기 굴뚝 구조 내로 밀거나 또는 당기는 팬을 더 포함하는 냉각 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 서버들에 근접한 공기의 온도 측정에 적어도 일부 의존하여 상기 팬을 제어하는 제어기를 더 포함하는 냉각 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 온도 측정은 상기 서버의 제조자에 의해 결정되는 허용가능 온도 변화율을 초과하는 온도 변화율이 발생했는지를 판정하는 냉각 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 허용가능 온도 변화율은 1시간 내에 화씨 9도의 하강인 냉각 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 굴뚝 구조는 상기 굴뚝 구조를 통과하는 공기를 데우는 컴포넌트들 또는 재료들을 포함하는 냉각 장치.
  15. 데이터 센터에 있는 서버들의 대기 냉각 장치로서,
    바닥에 연결되는 다락 - 상기 다락은 환경과 접하는 굴뚝 구조를 포함함 -;
    상기 바닥에 연결되는 하나 이상의 하우징들 - 상기 하우징들 각각은 복수의 서버들을 갖는 하나 이상의 랙들을 포함하고, 상기 서버들 각각은 속도를 변경할 수 있거나 또는 방향을 반전시킬 수 있는 컴퓨터 팬을 포함함 -;
    상기 하나 이상의 하우징들과 상기 환경 사이에 있는 하나 이상의 필터들;
    상기 하나 이상의 필터들과 상기 환경 사이에 있도록 동작될 수 있는 하나 이상의 벽들 - 상기 벽들 중 적어도 하나는 하나 이상의 루버들을 포함함 -; 및
    상기 서버들에 근접한 공기의 온도 측정에 적어도 일부 의존하여 상기 하나 이상의 루버들을 개방하거나 또는 폐쇄하는 제어기
    를 포함하며,
    상기 온도 측정은 상기 서버의 제조자에 의해 결정되는 허용가능 온도 변화율을 초과하는 온도 변화율이 발생했는지를 판정하고,
    상기 데이터 센터의 지리학적 위치는 시간 간격당 환경의 온도 변화율이 다른 지리학적 위치들에 비해 상대적으로 적은 지리학적 위치를 확인하는 것에 의해 결정되는, 냉각 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 다락은 상기 하나 이상의 하우징들에 연결되는 바닥 표면을 포함하는 냉각 장치.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 데이터 센터에 있는 서버들의 대기 냉각 방법으로서,
    시간 간격 당 환경의 온도 변화율이 다른 지리학적 위치들에 비해 비교적 적은 지리학적 위치를 확인하는 단계; 및
    상기 확인된 지리학적 위치에 건물을 건립하는 단계를 포함하고,
    상기 건물은,
    환경과 접하는 굴뚝 구조;
    바닥 및 상기 굴뚝 구조에 연결되는 하나 이상의 하우징들 - 상기 하우징들 각각은 복수의 서버들을 갖는 하나 이상의 랙들을 포함하고, 상기 서버들 각각은 속도를 변경할 수 있거나 또는 방향을 반전시킬 수 있는 컴퓨터 팬을 포함함 -;
    상기 하나 이상의 하우징들과 상기 환경 사이에 있는 하나 이상의 필터들;
    상기 하나 이상의 필터들과 상기 환경 사이에 있도록 동작될 수 있는 하나 이상의 벽들 - 상기 벽들 중 적어도 하나는 롤-업 벽임 -; 및
    상기 서버들에 근접한 공기의 온도 측정에 적어도 일부 의존하여 상기 롤-업 벽을 롤 다운 또는 롤 업하는 제어기
    를 포함하며,
    상기 온도 측정은 상기 서버의 제조자에 의해 결정되는 허용가능 온도 변화율을 초과하는 온도 변화율이 발생했는지를 판정하는, 냉각 방법.
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