TW201703625A - 冷卻劑分佈單元 - Google Patents
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Abstract
一種實例裝置包含一冷卻劑分佈單元，其經組態以包含在經組態以容納複數個液冷式計算單元之一殼體內，該冷卻劑分佈單元經組態以流體耦接至該殼體之一後門熱交換器並流體耦接至所述複數個液冷式計算單元，該冷卻劑單元用以：經由一第一流體管線自該後門熱交換器接收冷卻劑；使用耦接至該第一流體管線之至少一個泵以朝向所述液冷式計算單元泵送冷卻劑；及經由耦接至所述複數個液冷式計算單元之一第二流體管線將冷卻劑供應至所述液冷式計算單元。
Description
本發明係有關於一種冷卻劑分佈單元。
許多當前機架式電腦系統利用經封裝至電腦機架單元之大部分或全部中之冷卻劑分佈單元(CDU)。此類型之CDU接著用以促進對於多個其他電腦機架單元之冷卻。然而，具有如此大之CDU往往會降低列能階密度，從而不利地影響叢集可用性，影響具有所需要的二級管道迴路之客戶之設施，並驅動較高服務成本。
本文所描述之實例系統及方法組合小(例如，約3U機架單元，其中一個U佔據約1.75吋垂直機架空間)CDU，該CDU組合有電腦機架單元之後門熱交換器。此類組態可利用未用的後門空間來安裝熱交換器，諸如，液體至液體熱交換器。
本文所描述之各種實例CDU為將冷卻劑(水、製冷劑等等)分佈至液冷機架式資訊技術(IT)設備(諸如伺服器、網路連接設備、儲存設備)之基於機架的單元，其在本文中被稱為液冷式計算單元。CDU典型地由泵、提供可變速度至該泵之變頻驅動器(VFD)、液體至液體(或液體至空氣)熱交換器(HX)、控制器、儲集器及管路組成。
典型地，該(該等)泵及VFD、HX及儲集器為大組件並佔據最多空間。CDU之冷卻能力越大，則HX需為越大的。CDU通常安裝在佔據單一機架佔據面積之專用機架中。另外，增加電腦機架之數目並不傾向於改良列密度。對比而言，用於本文所描述之CDU之模型比當前部署模型更具吸引力。舉例而言，如本文所描述，與佔據一個機架之整個42U空間之整個專用機架CDU相對比，基於機架之CDU組合後門熱交換器可佔據42U機架中之3U。
若小的基於機架之CDU失效，則僅一個機架受影響。另外，藉由將多個泵放入機架之CDU中，獲得大量冗餘，因為泵往往會係CDU中之最易失效的組件。
100‧‧‧電腦機架單元
110‧‧‧殼體
115‧‧‧後門
120‧‧‧後門熱交換器
130‧‧‧冷卻劑分佈單元
135‧‧‧流體供應管線
140‧‧‧流體返回管線
150‧‧‧液冷式計算單元
155‧‧‧熱交換器進入管線
200‧‧‧冷卻劑分佈單元
210-1‧‧‧第一泵
210-2‧‧‧第二泵
220‧‧‧儲集器
230‧‧‧冷卻劑分佈單元底盤
235‧‧‧冷卻劑流體供應管線
240‧‧‧冷卻劑返回管線
250‧‧‧釋壓閥/排洩口
260‧‧‧狀態顯示器
270‧‧‧回流防止或止回閥
275‧‧‧第一隔離閥
280‧‧‧第二隔離閥
300‧‧‧冷卻劑分佈單元
310‧‧‧中央處理單元
320‧‧‧記憶體器件
322‧‧‧拓撲映射
324‧‧‧狀態演算法
326‧‧‧其他參數
330‧‧‧控制器
340‧‧‧電力供應器
345‧‧‧電介面
350‧‧‧AC電力供應器
355‧‧‧作業系統組件
360‧‧‧顯示器
365‧‧‧網路介面
370‧‧‧泵
375‧‧‧使用者控制介面
380‧‧‧軟體應用程式
400‧‧‧程序
420‧‧‧區塊
430‧‧‧區塊
為了更完整地理解各種實例，現參考結合隨附圖式進行之以下描述，其中：圖1說明包括後門熱交換器並容納實例冷卻劑分佈單元之實例電腦機架單元；圖2說明容納於電腦機架單元中之冷卻劑分佈單元之內部組件的透視圖；圖3說明冷卻劑分佈單元之組件之實例方塊圖；及圖4說明用於冷卻液冷式計算單元之實例程序之實例流程圖。
現參考諸圖，圖1說明包括後門熱交換器120並容納實例冷卻劑分佈單元(CDU)130之實例電腦機架單元100。電腦機架單元100包
括經組態以容納複數個液冷式計算單元150之殼體110。後門熱交換器120耦接至後門115，該後門115經耦接至殼體110。後門熱交換器120可為循環第一冷卻劑(其可包括水或其他製冷劑)以冷卻CDU 130之第二冷卻劑(其可包括水或其他製冷劑)之液體至液體熱交換器，其中該第二冷卻劑冷卻計算單元150。第一及第二冷卻劑各自處於單獨的冷卻劑迴路中。第一冷卻劑可為來自諸如容納電腦機架單元100之建築物之設施的水。在容納於電腦機架單元100中之一些計算單元150不為液冷式的實例中，液體至空氣熱交換器可嵌入於機架單元100中，或替代地，後門115可包括除液體至液體熱交換器120之外的液體至空氣熱交換器以允許空氣流入至殼體110之內部，以冷卻殼體110內之非液冷式計算單元。
後門熱交換器115包含圖中未示之流體流動路徑以經由熱交換器進入管線155自液冷式計算單元150接收經加熱冷卻劑，以便冷卻經加熱冷卻劑。實例冷卻劑分佈單元130完全包含在殼體110之內。第一流體管線(例如，流體供應管線135)耦接至冷卻劑分佈單元130並將冷卻劑供應至液冷式計算單元150。第二流體管線(例如，流體返回管線140)使經冷卻流體自後門熱交換器120返回至冷卻劑分佈單元130。在實例電腦機架100中，冷卻劑分佈單元130位於殼體110之底部處。若在冷卻劑分佈單元130中產生洩漏，則此可為有利的。其他各種實例電腦機架單元可將冷卻劑分佈單元定位在殼體110之頂部處或在電腦機架單元所定位之地板下方。
在各種實例中，後門液體至液體熱交換器120可安裝在電腦機架單元100之後門115上。在後門115上使用液體至液體熱交換器120可產生遠遠大於同等大小之液體至空氣熱交換器的效能。舉例而言，80kW液
體至液體熱交換器可需要約25加侖/分鐘(gpm)的30C水，切將小於可比的50kW液體至空氣熱交換器。
在各種實例中，用於冷卻劑分佈單元130中之冷卻劑可為將允許冷卻劑分佈單元130直接連接至設施管道中並可不需要專用二級管道的水。此可在減少部署及服務成本與改良機架級可服務性方面具有顯著效應。
在各種實例中，使用基於機架之冷卻劑分佈單元130可導致較小災難性洩漏。舉例而言，機架中之災難性洩漏將使單一機架損壞。對於利用全機架冷卻劑分佈單元以用於多個電腦機架單元之設計，災難性洩漏將使整個叢集損壞。
圖2說明可容納於電腦機架單元(諸如圖1之電腦機架單元100)中並與後門液體至液體熱交換器120配對之冷卻劑分佈單元200之組件之正視圖。在此實例中，冷卻劑分佈單元200可容納於冷卻劑分佈單元底盤230中，該冷卻劑分佈單元底盤可為約17½吋寬及3U高，其中3U對應於約5.25吋。冷卻劑分佈單元200包括平行佈置之第一泵210-1及第二泵210-2。泵210之輸出耦接至冷卻劑供應管線235，該冷卻劑供應管線可將經泵送之冷卻劑供應至如圖1中所說明之液體冷卻單元150。
冷卻劑分佈單元200亦包括儲集器220，其耦接至可自熱交換器120接收冷卻劑之冷卻劑返回管線240。儲集器220可提供足夠大以用於包含自熱交換器120接收之冷卻劑的容量，其中冷卻劑之體積可由於冷卻劑之溫度變化而改變。儲集器亦可裝備有可用以釋放額外冷卻劑及/或氣體之釋壓閥及/或排洩口250。
冷卻劑分佈單元200亦可包括一對回流防止或止回閥270。
冷卻劑分佈單元亦可包括狀態顯示器260以顯示冷卻系統之狀態。例如，該狀態可呈冷卻劑及/或計算單元150之最大溫度的形式。
平行的第一泵210-1及第二泵210-2可裝備有一對隔離閥，其包括第一隔離閥275及第二隔離閥280。隔離閥275及280可用於限制至平行泵210中之一者的流動，從而允許此泵繼續操作而另一泵210在需要修復時經熱調換。此冗餘為含有冷卻劑分佈單元200中之一者之每一機架的總體冷卻系統提供附加安全性。
在各種實例中，在每機架約80kW之假定最大功率密度下，一個電腦機架單元100之計算單元150可需要近似25gpm之30C水。若水溫度低於30C，則泵送功率及泵大小可減小，及/或熱交換器120之大小可減小。在各種實例中，若液冷式冷板用於計算單元150上，則此技術之較低熱阻可實現更低的流動速率及泵送功率需求。舉例而言，在用於包括具有液冷式冷板之計算單元150之機架(此為實例組態)之約40kW之假定最大功率密度下，分析表明在33C下之低至10gpm的水可為充足的。
在各種實例中，第一泵210-1和第二泵210-2可包含熟習此項技術者已知之任何類型的泵。每一電腦機架單元100可裝備有洩漏圍阻/防止/偵測系統。
現參考圖3，說明冷卻劑分佈單元300之組件之實例方塊圖。冷卻劑分佈單元300可用作(例如)圖1之冷卻劑分佈單元130或圖2之冷卻劑分佈單元200。實例冷卻劑分佈單元300可利用用於控制經由容納於圖1之電腦機架單元100中之複數個計算單元150之冷卻劑流動的實例控
制器330。實例冷卻劑分佈單元300可包括嵌入式韌體及硬體組件以便連續收集與圖1中所說明之冷卻劑之溫度及/或計算單元150之溫度相關聯的資料。
實例冷卻劑分佈單元300可包括伺服器中央處理單元(central processing unit；CPU)310、至少一個記憶體器件320及電力供應器340。電力供應器340耦接至電介面345，該電介面經耦接至諸如AC電力供應器350之外部電力供應器。冷卻劑分佈單元300亦可包括作業系統組件355，其包括(例如)作業系統驅動器組件及儲存於唯讀記憶體(read only memory；ROM)並耦接至CPU 310之預啟動基本輸入/輸出系統(Basic Input/Output System；BIOS)組件。在各種實例中，CPU 310可具有非暫時性記憶體器件320。在各種實例中，記憶體器件320可與CPU 310一體形成或可為外部記憶體器件。記憶體器件320可包括可藉由CPU 320執行之程式碼。舉例而言，可執行一或多個程序以執行使用者控制介面375及/或軟體應用程式380。
實例冷卻劑分佈單元300可併入有容納在圖1及圖2之基於機架之冷卻劑分佈單元130或200之內的諸如刀鋒伺服器之獨立伺服器。替代地，冷卻劑分佈單元300之部分(諸如，CPU 310、記憶體器件320、作業系統355、使用者控制介面375及/或軟體應用程式380)可為容納於電腦機架單元100之內的其他計算單元150中之一者的部分。
控制器330可以軟體、韌體及/或硬體實施。控制器330可接收表示冷卻劑溫度、液冷式計算單元150之溫度、冷卻劑流動速率、功率消耗、泵速度等之信號。表示冷卻劑溫度之信號可由溫度感測器上報至
控制器。圖2之冷卻劑分佈單元200中所說明之泵210可將表示功率消耗、速度、累積轉數之信號上報至控制器330。控制器330可經由可通信耦接至計算單元150之網路介面365接收表示計算單元150之溫度的信號。控制器330可使用冷卻劑溫度及/或液冷式計算單元150之溫度來控制泵370之速度。
網路介面365可耦接至諸如企業內部網路、區域網路(LAN)、無線區域網路(WLAN)、網際網路等之網路，其中其他液冷式計算單元150可為該網路之一部分或至少耦接至該網路。冷卻劑分佈單元300亦可包括顯示器360，該顯示器可為圖2中所說明之顯示器260之實例。
圖4說明用於冷卻液體式計算單元之實例程序400之實例流程圖。程序400僅為例示性的且可加以修改。現將進一步參考圖1、圖2及圖3來描述圖4之實例程序400。
現參考圖4，冷卻劑分佈單元200或300可經由冷卻劑流體返回管線240自後門熱交換器120接收冷卻劑。在區塊420處，冷卻劑分佈單元200或300使用皆耦接至冷卻劑流體返回管線240之兩個平行泵210中之至少一者朝向液冷式計算單元150泵送冷卻劑，以便經由耦接至複數個液冷式計算單元150之冷卻劑流體供應管線235將冷卻劑供應至液冷式計算單元150。
在區塊430處，控制器可基於冷卻劑之溫度及/或液冷式計算單元之溫度控制平行泵210中之一或兩者的速度。在各種實例中，控制器330可接收表示冷卻劑溫度之信號及/或表示液冷式計算單元150之溫度之信號。表示冷卻劑溫度之信號可自平行泵210中之一或兩者接收。控制
器330可經由可通信耦接至計算單元150之網路介面365接收表示計算單元150之溫度的信號。
本文所描述之各種實例描述於方法步驟或程序之一般上下文中，其可藉由軟體程式產品或組件實施於一項實例中，體現於機器可讀媒體(包括藉由網路化環境中之實體執行的諸如程式碼之可執行指令)中。大體而言，程式模組可包括可經設計以執行特定任務或實施特定抽象資料類型之常式、程式、物件、組件、邏輯、資料結構等。可執行指令、相關聯資料結構及程式模組表示用於執行本文中所揭示之方法之步驟的程式碼的實例。此類可執行指令或相關聯資料結構之特定序列表示用於實施在此等步驟或程序中描述之功能的對應動作的實例。
各種實例之軟體實施可藉由具有基於規則之邏輯及其他邏輯之標準程式化技術實現，以實現各種資料庫搜尋步驟或程序，相關步驟或程序、比較步驟或程序及決策步驟或程序。
出於說明及描述之目的而呈現對各種實例之前文描述。前文描述並不意欲為窮盡性的或限制於所揭示之實例，且鑒於以上教示，修改及變化為可能的，或可自各種實例之實踐獲得該等修改及變化。選擇及描述本文所論述之實例以便解釋本發明之各種實例之原理及性質及其實際應用以使得熟習此項技術者能夠在各種實例中利用本發明並藉由如適合於所涵蓋之特定使用之各種修改來利用本發明。本文所描述之特徵可以方法、裝置、模組、系統及電腦程式產品之任何可能組合來組合。
亦應注意，雖然上文描述實例，但不應在限制意義上來檢視此等描述。確切而言，存在可在不脫離如所附申請專利範圍中所定義之範
疇的情況下作出之若干變化及修改。
100‧‧‧電腦機架單元
110‧‧‧殼體
115‧‧‧後門
120‧‧‧後門熱交換器
135‧‧‧流體供應管線
140‧‧‧流體返回管線
150‧‧‧液冷式計算單元
155‧‧‧熱交換器進入管線
Claims (15)
- 一種器件，其包含：一殼體，其容納複數個液冷式計算單元；一後門，其耦接至該殼體，該後門包含一熱交換器，該熱交換器包含一流體流動路徑，用以自所述液冷式計算單元接收經加熱冷卻劑並冷卻經加熱冷卻劑；及一冷卻劑分佈單元，其包含在該殼體內，該冷卻劑分佈單元包含：一第一流體管線，其耦接至該熱交換器之該流體流動路徑以接收冷卻劑；至少一個泵，其耦接至該第一流體管線以朝向所述液冷式計算單元泵送冷卻劑；及一第二流體管線，其耦接至所述複數個液冷式計算單元及所述至少一個泵以將冷卻劑供應至所述液冷式計算單元。
- 如申請專利範圍第1項之器件，其進一步包含一控制器，該控制器在一處理器上執行，以基於冷卻劑之溫度及/或所述液冷式計算單元之溫度來控制所述至少一個泵之一速度。
- 如申請專利範圍第1項之器件，其中該後門進一步包含一液體至空氣熱交換器。
- 如申請專利範圍第1項之器件，其中該熱交換器為一液體至液體熱交換器。
- 如申請專利範圍第1項之器件，其中該冷卻劑分佈單元位於該殼體之一底部處。
- 如申請專利範圍第1項之器件，其中所述至少一個泵包含至少兩個泵，且所述至少兩個泵經組態以與彼此隔離，以實現所述至少兩個泵中之一第一泵之熱調換，而同時所述至少兩個泵中之一第二泵處於操作中。
- 一種器件，其包含：一冷卻劑分佈單元，其經組態以包含在一殼體內，該殼體經組態以容納複數個液冷式計算單元，該冷卻劑分佈單元經組態以流體耦接至該殼體之一後門熱交換器並流體耦接至所述複數個液冷式計算單元，該冷卻劑單元用以：經由一第一流體管線接收來自該後門熱交換器之冷卻劑；使用耦接至該第一流體管線之至少一個泵以朝向所述液冷式計算單元泵送冷卻劑；及經由耦接至所述複數個液冷式計算單元之一第二流體管線將冷卻劑供應至所述液冷式計算單元。
- 如申請專利範圍第7項之器件，其進一步包含一控制器，該控制器在一處理器上執行，以基於冷卻劑之溫度及/或所述液冷式計算單元之溫度來控制所述至少一個泵之一速度。
- 如申請專利範圍第7項之器件，其進一步包含一儲集器以容納冷卻劑。
- 如申請專利範圍第9項之器件，其中該儲集器包含一減壓閥以自該儲集器釋放壓力。
- 如申請專利範圍第7項之器件，其中所述至少一個泵包含至少兩個泵，且所述至少兩個泵經組態以與彼此隔離，以實現所述至少兩個泵中之一第一泵之熱調換，而同時所述至少兩個泵中之一第二泵處於操作中。
- 一種方法，其包含：在一殼體內所含之一冷卻劑分佈單元之一第一流體管線處，自該殼體之一後門熱交換器接收冷卻劑；使用耦接至該第一流體管線之至少一個可變速泵以朝向該殼體內所含之液冷式計算單元泵送冷卻劑，以經由耦接至所述複數個液冷式計算單元之一第二流體管線將冷卻劑供應至所述液冷式計算單元。
- 如申請專利範圍第12項之方法，其進一步包含基於冷卻劑之溫度及/或所述液冷式計算單元之溫度來控制所述至少一個可變速泵之一速度。
- 如申請專利範圍第12項之方法，其進一步包含使用至少兩個可變速泵以朝向該殼體內所含之所述液冷式計算單元泵送冷卻劑。
- 如申請專利範圍第14項之方法，其中所述至少兩個泵經組態以與彼此隔離，該方法進一步包含在所述至少兩個泵中之一第二泵處於操作中時熱調換所述至少兩個泵中之一第一泵。
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