CN104503556A - 基于风冷及液冷结合的冗余备份服务器散热体系 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于风冷及液冷结合的冗余备份服务器散热体系，涉及计算机通信领域，本发明包括：服务器发热单元（1）与风冷传导单元（2）直接接触、由风冷动力单元（3）提供冷却风流，同样与服务器发热单元（1）直接接触的液冷分布传导单元（4）通过管道及结构件与液冷集中单元（5）连接、并最终与液冷动力单元（6）形成液路循环。可在不改变整机架构的情况下，无需更改结构或硬件布局，即实现风冷和液冷兼容，根据不同的应用环境提供不同的散热解决方案。
Description
技术领域
本发明涉及计算机通信领域，具体涉及一种基于风冷及液冷结合的冗余备份服务器散热体系。
背景技术
近年来互联网及云计算等技术的高速发展，对以服务器为裁体的数据中心的应用要求也越来越高。数据中心机房是高密度、高性能服务器集中应用的大型场合，提到数据中心，往往离不开“温度”、“绿色”、“耗电”等词语，因为数据中心的稳定运行对服务器的散热及环境要求特别高，好的服务器散热设计可保障设备稳定运行，延长设备生命周期、降低故障率，还可减少机房耗电量、节省运行和维护费用。而高密度、高性能的设计，通常伴随高功耗、高发热，因而对***的散热可靠性是十分严峻的挑战。并且，由于对处理器、协处理器的计算及处理能力要求、对数据交换及传输速率要求的提高，随着性能的提升，这些元器件的功耗也越做越大。在有限的空间限制下，单独依靠“散热+风扇”的传统风冷散热模式，已逐渐满足不了高密度、高发热部件的正常工作所需散热条件。而主要应用在工业领域的传统液冷散热方式需要外部驱动装置和循环液路的配合作用，无法直接应用在客户现有的、保持连续运行的数据中心机房环境，且其投入成本很大。
发明内容
针对以上问题，本发明提出风冷及液冷结合的冗余备份服务器散热体系，在不改变结构或硬件布局、不影响现有机房环境的条件下有效地将风冷与液冷结合，根据不同的客户应用和投入条件以及不同功耗级别的发热元器件或功能单元运行要求，解决服务器的散热问题，有效保证各功能模块正常、绿色运行。
本发明要解决的技术问题是提供一种基于风冷及液冷结合的冗余备份服务器散热体系，具有高可用、高可靠、应用灵活的特点。
本发明用于大型服务器高端集成应用中，通过在服务器结构上对风冷散热单元和液冷单元的兼容性配合设计，同时预留风冷散热单元和液冷散热单元接口和配合件，达到风冷和液冷的兼容与结合，实现冗余备份散热需求。该散热体系包括：服务器发热单元（1）与风冷传导单元（2）直接接触、由风冷动力单元（3）提供冷却风流，同样与服务器发热单元（1）直接接触的液冷分布传导单元（4）通过管道及结构件与液冷集中单元（5）连接、并最终与液冷动力单元（6）形成液路循环。
服务器发热单元（1）：由服务器的各发热元件组成。同时也是服务器的核心单元，进行服务器的业务处理，各元器件在承担业务的同时会产生热量，该散热体系即为发热单元散热目的所提出。
风冷传导单元（2）：与服务器发热单元（1）直接接触，发热元件的热量由风冷传导单元直接吸收，和发热单元内发热元器件为一一对应或多对一。
风冷动力单元（3）：即传统风冷散热的风扇模块，为风冷传导单元（2）提供冷却风流，辅助风冷传导单元（2）迅速将从服务器发热单元（1）吸收的热量带走到空气当中。
液冷分布传导单元（4）：和风冷传导单元（2）并列存在，互为冗余，同样与服务器发热单元（1）直接接触，发热元件的热量首先传导到分布在***内的液冷传导单元，从而控制发热元件的温度。
液冷集中单元（5）：该单元通过结构件及液路与液冷分布传导单元（4）连接，将从分布传导单元传输的热量集中到该单元，同时该单元要对液冷分布传导单元（4）进行液路分流。
液冷动力单元（6）：该单元通过与液冷集中单元（5）连接，而与液冷分布传导单元（4）实现液路流通和循环，从而实现冷热循环，将液冷分布传导单元（4）上的热量排到服务器之外。
本发明提出的基于风冷及液冷结合的冗余备份散热体系，风冷与液冷散热互为冗余，相互可独立存在，也可同时配置在服务器当中，或者共同为服务器提供散热，以满足不同的客户需求。
附图说明
图1是本发明的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明做进一步地详细描述，且以具体实例来描述如何实现风冷及液冷结合的冗余备份服务器散热体系。
正如发明内容中所描述的，如图1所示，本发明体系主要包括：服务器发热单元（1）、风冷传导单元（2）、风冷动力单元（3）、液冷分布传导单元（4）、液冷集中单元（5）与液冷动力单元（6）形成液路循环。
本发明中的服务器并不仅限于小型类PC服务器，也可以是大型的融合架构服务器。基于此前提，在这一体系中所提到的服务器发热单元（1）为该体系的目标对象和最基础单元，即服务器本身的业务单元，包括计算/处理单元、通讯单元、存储单元等。计算/处理单元为服务器的核心单元，也是最主要发热源，可以采用通用的计算资源设备如PC、小型服务器等，也可以是融合架构服务器中的计算节点模块；通讯单元可以采用通用的网络交换设备，如以太网交换机、路由器、集线器等网络设备，也可以是融合架构服务器中的IO模块；存储单元可以采用通用的存储设备，如光纤磁盘阵列、SCSI磁盘阵列、JBOD等存储设备，也可以是融合架构服务器中的存储扩展模块。
除服务器发热单元（1）之外的风冷散热单元和液冷单元构成本体系的核心。在一个典型的风冷及液冷结合的冗余备份服务器散热体系中，实现冗余备份的前提条件是需要结构设计能同时兼容风冷和液冷，除保留传统风冷传导单元和动力驱动单元的空间和接口之外，也为液冷分布传导单元和集中单元以及液冷动力单元预留空间和接口。
风冷散热单元即传统的强制风冷散热***，分布在服务器内部各个功能模块或单元内、与发热元器件配合的散热器即为风冷传导单元，而为散热器提供冷却风流的风扇模组即是风冷动力驱动单元。当前服务器***结构越来越复杂，***模块耦合紧密，单一的前进后出或下进上出风道设计已无法满足***散热设计要求，为更好地实现冗余备份、提高散热可靠性，风冷散热单元也采取分而治之的策略，将各类发热部件或模块建立模块化的独立风道设计。在模块化设计下，风冷动力驱动单元也是以模块化的形式存在，风扇被分为几个风扇组，不同的风扇组为不同模块内的发热部件提供冷却风量，且风流互不影响、相互独立。当某一模块或风扇组出现故障或失效时，并不会对其他模块或风扇组造成影响。
液冷分布传导单元（4）、液冷集中单元（5）与液冷动力单元（6）构成液冷散热单元分布。液冷分布传导单元可以采用新型的液冷冷板设计来替代强制风冷散热中作为风冷传导单元的散热器，与传统散热器需要依靠风扇的冷却风流将热量带走的散热方式不同，液冷冷板利用冷板内的液体循环直接将冷板外壁所吸收的发热部件热量带走。液冷集中单元则将各模块或节点冷板所吸收的热量统一集中起来，并对各冷板的液体进行集中分配，最终通过管路又与液冷动力单元连接，液冷动力单元将从液冷集中单元的热流冷却后再返回到集中单元，三者形成液路循环，依靠此循环实现热量传递。各单元通过快拆盲插接头来连接，这样在单个单元出现故障需要维护更换时可在不切断其他单元的条件下快速拆卸和安装。液冷动力单元可单独实现冷热水循环，自行将从液冷集中单元流过来的热水冷却为冷水，也可通过管道与服务器机柜所在的机房冷热水连接起来实现水路循环。
当安装风冷传导单元时，则不安装液冷分布传导单元，二者为互斥的并列存在关系。而液冷集中单元、液冷动力单元则可以与风冷动力驱动单元即风扇组同时并列布置在***当中，客户可根据实际应用和监控管理选择开启液冷散热单元还是风冷散热单元，或者针对不同的模块选用不同的散热方式、而整套服务器***两种散热方式兼容、互为冗余备份。这样可以从散热层面支持高端容错设计、提高***运行可靠性。
Claims (4)
1.基于风冷及液冷结合的冗余备份服务器散热体系，其特征在于，服务器发热单元（1）与风冷传导单元（2）直接接触、由风冷动力单元（3）提供冷却风流，同样与服务器发热单元（1）直接接触的液冷分布传导单元（4）通过管道及结构件与液冷集中单元（5）连接、并最终与液冷动力单元（6）形成液路循环。
2.根据权利要求1所述的体系，其特征在于，
（1）服务器发热单元：由服务器的各发热元件组成；同时也是服务器的核心单元，进行服务器的业务处理，各元器件在承担业务的同时会产生热量，该散热体系即为发热单元散热目的所提出；
（2）风冷传导单元：与服务器发热单元（1）直接接触，发热元件的热量由风冷传导单元直接吸收，和发热单元内发热元器件为一一对应或多对一；
（3）风冷动力单元：即传统风冷散热的风扇模块，为风冷传导单元（2）提供冷却风流，辅助风冷传导单元（2）迅速将从服务器发热单元（1）吸收的热量带走到空气当中；
（4）液冷分布传导单元：和风冷传导单元（2）并列存在，互为冗余，同样与服务器发热单元（1）直接接触，发热元件的热量首先传导到分布在***内的液冷传导单元，从而控制发热元件的温度；
（5）液冷集中单元：该单元通过结构件及液路与液冷分布传导单元（4）连接，将从分布传导单元传输的热量集中到该单元，同时该单元要对液冷分布传导单元（4）进行液路分流；（6）液冷动力单元：该单元通过与液冷集中单元（5）连接，而与液冷分布传导单元（4）实现液路流通和循环，从而实现冷热循环，将液冷分布传导单元（4）上的热量排到服务器之外。
3.根据权利要求2所述的体系，其特征在于，风冷动力单元是以模块化的形式存在，风扇被分为数个风扇组，不同的风扇组为不同模块内的发热部件提供冷却风量，且风流互不影响、相互独立。
4.根据权利要求2所述的体系，其特征在于，液冷分布传导单元采用液冷冷板设计来替代强制风冷散热中作为风冷传导单元的散热器，液冷冷板利用冷板内的液体循环直接将冷板外壁所吸收的发热部件热量带走；液冷集中单元则将各模块或节点冷板所吸收的热量统一集中起来，并对各冷板的液体进行集中分配，最终通过管路又与液冷动力单元连接，液冷动力单元将从液冷集中单元的热流冷却后再返回到集中单元，三者形成液路循环，依靠此循环实现热量传递。
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