JP2006059448A - ディスクアレイ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 ファンによりHDDを含む各部を冷却するディスクアレイ装置において、HDD装着部・未装着部の条件の違いによる冷却効率の低下を防止し、ダミーHDDの使用を削減/不要にする。
【解決手段】 筐体において、HDD51が装填されたHDA52と、HDD51への制御を行う電源コントローラボード56と、各部に電源供給を行う電源ユニット57と、筐体内に通風を行うファン574と、各部を接続するバックボード33とを有する。バックボード33の一方の面に対しHDA52が装着され、ファン動作により筐体に冷却風を流入してHDA51が装着される領域及びバックボード33上の通気口35を経由して筐体から排気する冷却機能を有する。通気口33に対応して、HDA52の装着に応じて開き、未装着に応じて閉じることで通気口35の開口面積が調整される機構のシャッタ70を設ける。
【選択図】 図5
【解決手段】 筐体において、HDD51が装填されたHDA52と、HDD51への制御を行う電源コントローラボード56と、各部に電源供給を行う電源ユニット57と、筐体内に通風を行うファン574と、各部を接続するバックボード33とを有する。バックボード33の一方の面に対しHDA52が装着され、ファン動作により筐体に冷却風を流入してHDA51が装着される領域及びバックボード33上の通気口35を経由して筐体から排気する冷却機能を有する。通気口33に対応して、HDA52の装着に応じて開き、未装着に応じて閉じることで通気口35の開口面積が調整される機構のシャッタ70を設ける。
【選択図】 図5
Description
本発明は、ディスクアレイ装置(ストレージ装置)に関し、特に、筐体内に装着されるHDD(ハードディスクドライブ)等に対する冷却技術に関するものである。
ディスクアレイ装置における処理の増大に伴い、HDDを含む装置内各部から発する熱に対する冷却を効率良く行う必要がある。冷却手段として、ディスクアレイ装置にファンを備え、ファンの動作によりHDDを含む装置内各部に対して冷却風の通風を行っている。
また、複数のHDDを装着可能なディスクアレイ装置では、HDDが装着された部分(以下、HDD装着部と称する)とHDDが装着されていない部分(以下、HDD未装着部と称する)が生じるが、これにより各部に対応した通気経路の間で冷却風の流量・流速が変動する。前記ファンによる冷却に関して現在主流の方式では、HDD未装着部にHDDと同形状の部品であるダミーHDDを装填することで、HDD未装着部の通気経路における冷却風の流量を制限し、HDD装着部の通気経路における冷却風の流量を確保する。これにより冷却効率の低下を防止している。
特許文献1には、ダミーHDDを用いる技術について記載されている。
特開平11−145658号公報
ディスクアレイ装置におけるHDDの高密度実装化により、使用されるダミーHDD数が増大化傾向にある。例えば筐体1台当り14〜15台のHDDが搭載可能な装置に対し、装置生産時には最小構成を基本とすることから筐体1台当り例えば12〜13台のダミーHDDが装着されることとなる。また2.5インチHDDの採用等を考慮しても、従来の方式ではダミーHDD使用数が増大化する。ダミーHDD使用数の増大はコスト増大化の要因となる。またディスクアレイ装置へのHDD増設時にはダミーHDDが廃棄物となるので、環境負荷増の要因ともなる。また非常時に備えてダミーHDDを保管する必要がある等、使い勝手があまり良くない面もある。
本発明は以上のような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の記憶装置を装着可能で、ファンの動作により冷却風を流して記憶装置を含む装置内各部を冷却する機能を備えるディスクアレイ装置において、記憶装置の装着部と未装着部における条件の違いによる冷却効率の低下を防止でき、ダミー記憶装置(ダミーHDD)の使用を削減あるいは不要にできる技術を提供することにある。
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。前記目的を達成するために、本発明のディスクアレイ装置は、下記(1),(2)に示す技術的手段を備えることを特徴とする。
(1)本発明のディスクアレイ装置は、HDD等の記憶装置と、前記記憶装置へデータを記憶する制御を行う制御装置(コントローラ)と、各部に電源供給を行う電源ユニットと、筐体内に通風を行うファン(冷却ファンユニット等)と、前記記憶装置を含む各部を接続するボード(バックボード)とを有し、前記バックボードの一方の面に対しコネクタを介して前記記憶装置が接続される装置であって、前記ファンの動作により筐体に冷却風を流入して前記記憶装置が装着される領域及び前記バックボードに設けられた通気口を経由して筐体から排気することで前記記憶装置を含む筐体内各部を冷却する冷却機能を有し、前記バックボードの通気口に対応してシャッタが設けられ、前記記憶装置の装着/未装着に連動して前記シャッタを自動的に開閉することで前記通気口の開口面積を調整する手段を備える。
前記シャッタは、前記記憶装置の装着状態では開き、通気口が開いた状態を維持し、また未装着状態では閉じ、通気口が閉じた状態を維持する機構である。言い換えれば、前記シャッタは、前記記憶装置の筐体への挿入及び接続の動作によって開き、筐体からの抜き去り及び非接続の動作によって閉じる機構である。前記シャッタの開閉によりこれに対応する通気口の開口面積が調整されることで、当該通気口を通過する冷却風の流量及び流速が調整される。
前記通気口の開口面積を調整する手段により、筐体における記憶装置未装着部からの冷却風流量が制限され、通気抵抗の少ない記憶装置未装着部からの冷却風流入による圧力低下が防止され、記憶装置装着部における冷却風流量が確保される。従って、前記記憶装置の装着/未装着が混在する場合においても、前記記憶装置が装着される領域に記憶装置と同形状のダミー記憶装置(ダミーHDD)を装着する必要無しに、前記記憶装置を含む各部に対する冷却効率が確保される。
また本発明のディスクアレイ装置で、前記記憶装置は、代表的には、HDDを装填したユニット(HDA)である。また例えば、前記バックボードにおいて、前記通気口は、前記記憶装置の装着位置単位で設けられ、前記シャッタは、前記通気口単位で設けられる。
本発明では、ディスクアレイ装置を構成する筐体(基本筐体や増設筐体など)において前面等ではなくバックボード側に前記シャッタ等の構造を設ける。筐体において、各部の配置構成は例えば、前記バックボードを間に介して、筐体の一方の側に前記記憶装置を複数台並べて装着可能な領域が配され、他方の側に前記ファンや電源ユニット等が配される。筐体において、前記ファンの動作により冷却風が筐体の前記記憶装置の側から流入して前記バックボードの通気口を経由して筐体の前記ファンの側から排気される通気経路を有する。
また例えば、前記シャッタは、前記記憶装置の未装着状態において最大限に閉じた状態において、前記通気口の一部領域を開口した状態とする構造である。例えば、前記シャッタの構造により、前記記憶装置の装着部と未装着部における冷却風の流量が同程度になるように調整される構成とする。すなわち、筐体全体で記憶装置の装着部・未装着部の混在に係わらず冷却風の流量がバランスされる。
また例えば、前記シャッタは、前記記憶装置の装着部の方が未装着部よりも冷却風の流量が多くなるように、前記通気口を閉じる面積が設計される。すなわち、筐体全体で記憶装置未装着部の混在により相対的に記憶装置装着部に対応した通気経路における冷却効率が高まる。
また本発明のディスクアレイ装置では、バックボードの通気口に対し直接に前記シャッタを取り付ける構成の他、以下のような構成も可能である。
例えば、前記シャッタは、扉状に開閉され、前記記憶装置の装着時に、前記記憶装置のバックボード接続面側、例えば当該接続面の上下位置に備えた凸状の構造物、例えばピン等により押し開かれる機構である。
また例えば、前記シャッタは、前記通気口の前後の冷却対象部位(ボードやユニットや部品等)の配置に対応して冷却風の流れを誘導させる形状である。
また例えば、前記シャッタは、前記記憶装置の装着時に、前記バックボードの前記憶装置が装着される側の面に設けられた凸状の構造物、例えばレバー、板、バネ部等が、前記記憶装置により押されることに連動して開かれる機構である。
また例えば、前記シャッタは、筐体内において前記バックボードの背後に設けられた支持構造物に対して設けられ、前記バックボードの通気口から支持構造物に設けられたシャッタまでの領域が、密閉された通気路構造となる。
また例えば、前記シャッタは、筐体内において前記憶装置が装着される側の領域における前記記憶装置の装着のためのガイド部(HDAガイド部)に設けられる。そして、前記シャッタが、前記記憶装置の挿入に連動して開き、抜き去りに連動して閉じる機構である。
また、筐体における記憶装置装着部と未装着部の境界部分に関して、筐体内の記憶装置装着位置に対応した通気路の領域を隣接領域とは独立した管路構造にすることで記憶装置装着部が隣接した部分と同等の通気条件にするための整流手段を備えるようにしてもよい。例えば、前記境界部分に関する構成として、当該境界部分に対応する記憶装置未装着部に対してダミー記憶装置(ダミーHDD)を装填する構成としてもよい。また、当該境界部分に対して、着脱可能なアタッチメント方式の整流板を取り付ける構成としてもよい。また、記憶装置の側に前記整流板と同様の整流板構造を備える構成としてもよい。
また、バックボードの通気口に対応して、バックボード面付近ではなく筐体の記憶装置が装着される側の開口面付近にシャッタ等の構造を設けた構成としてもよい。筐体の記憶装置が装着される側の領域において、記憶装置を抜き差しする位置に対応して、その面を覆う大きさでシャッタ等の構造を設ける。当該シャッタは、同様に記憶装置の装着に応じて開き、未装着に応じて閉じる機構である。一つの記憶装置を装着・収容する部分単位で筐体前面からバックボードまでを独立した密閉の管路構造とする。例えば筐体内部に、各記憶装置を隔てる構造物を設けた構成にする。筐体の記憶装置が装着される側の領域における通気経路において、開口面の面積がシャッタの開閉により調整されるので、バックボードの通気口の開口面積が調整される場合と同様に、冷却風流量が調整される効果が得られる。
(2)また本発明のディスクアレイ装置は、上記(1)のような構成に加えて更に、冷却に係わる装置状態の判断に基づき積極的に通気口の開口面積を制御して、筐体の各通気経路における冷却風流量を調整する制御手段を備える。すなわち、記憶装置と、制御装置と、電源ユニットと、ファンと、バックボードとを有し、前記バックボードの一方の面に対しコネクタを介して記憶装置が装着されるディスクアレイ装置であって、前記ファンの動作により筐体に冷却風を流入して前記記憶装置が装着される領域及び前記バックボードに設けられた通気口を経由して筐体から排気する冷却機能を有し、前記バックボードの通気口に対応して、前記記憶装置の装着に応じて開き、未装着に応じて閉じることで前記通気口の開口面積が調整される機構のシャッタが設けられ、冷却に係わる装置状態の判断に基づき前記通気口の開口面積を制御することで前記冷却風の流量を調整する制御手段を備える。
前記制御手段は、例えば筐体に備える電源コントローラボードの有する電源状態監視や記憶装置状態監視、冷却機能の冷却能力の制御、筐体内各部の温度監視などの各機能を用いて前記装置状態の判断を行う。
また、前記制御手段は、前記通気口の開口面積を制御するために、前記シャッタの開閉の動作を制御するシャッタ開閉制御機能として構成される。シャッタ開閉制御機能は、前記バックボードの付近に配置された、前記シャッタの開閉を調整する動作を行う物理的・機械的なシャッタ開閉部と、前記装置状態の判断に基づき前記シャッタ開閉部の動作を制御する処理部とで構成される。前記シャッタ開閉部は、例えば前記バックボードの背面や、バックボードに接続されるユニットの面などに設けられる。
また、前記制御手段は、前記冷却に係わる装置状態として、前記電源ユニットにより筐体内の電源状態(装置動作モード、電源内部素子温度、各部使用電流など)を判断し、前記判断の結果に応じて前記冷却風流量を調整させる制御を行う。また、前記電源ユニットに前記処理部を有する構成で、電源ユニットを中心として前記冷却に係わる装置状態の判断に基づき前記通気口の開口面積を制御する。
また、前記制御手段は、前記冷却に係わる装置状態として、前記制御装置により装置負荷状態(ホストアクセス頻度、電源温度など)及び前記記憶装置の装着や稼動に関する状態(電源冗長度、記憶装置装着数、停止記憶装置状態など)を判断し、前記判断の結果に応じて前記冷却風流量を調整させる制御を行う。また、前記制御装置に前記処理部を有する構成で、制御装置を中心として前記冷却に係わる装置状態の判断に基づき前記通気口の開口面積を制御する。
また例えば、前記シャッタ開閉制御機能として、前記シャッタが前記バックボードの背面側で開閉動作する機構で、前記シャッタ開閉部は、モータ制御等により前記バックボード面に平行にスライド動作するスライド部を有し、前記スライド動作により前記バックボードの背面側のシャッタに前記スライド部が接触することで前記シャッタを開閉させる機構である。
また、前記電源ユニットは、筐体背面側にファンを備え、バックボード接続面に前記シャッタ開閉部を備え、前記処理部として制御信号により前記ファン及び前記シャッタ開閉部を制御する回路(ファン/モータ制御回路)を有する。
筐体における前記シャッタ開閉制御と連携したファン回転制御の要因としては、例えば以下がある。制御元としては制御装置や電源ユニットがある。制御元が制御装置である場合に、制御要因として、ホストアクセス頻度、電源温度、電源冗長度、記憶装置装着数、停止記憶装置状態などがある。制御元が電源ユニットである場合に、制御要因として、動作モード、電源内部素子温度、使用電流などがある。
前記制御元は、上記各種要因を判断して、例えば前記ホストアクセスが少ない場合、温度が低い場合、電源冗長度が大きい場合、記憶装置装着数が少ない場合、停止記憶装置が有る場合、動作モードがスタンバイの場合、電源内部素子温度が低い場合、各部使用電流が小さい場合などにおいて、筐体における前記ファンを低回転に制御する。また制御元は、上記と逆の場合に、前記ファンを高回転に制御する。
また、本発明の他の構成として、前記バックボード上に設けられている、前記記憶装置の装着に対応した通気口以外の他通気口に対しても、シャッタの開閉により開口面積を制御する手段を備える。前記他通気口を制御する手段は、上記(1)の手段を用いて、前記バックボードにおいて前記記憶装置の装着に対応した通気口と前記他通気口とを対象として、記憶装置装着側から記憶装置の装着の状態に応じてシャッタの開閉を制御することで、前記他通気口の冷却風流量を制御する。また前記他通気口を制御する手段は、上記(2)の手段を用いて、前記バックボードにおいて前記記憶装置の装着に対応した通気口と前記他通気口とを対象として、前記電源ユニット、制御装置、ファン等の側から、装置状態の判断に基づいてシャッタの開閉を制御することで、前記他通気口の冷却風流量を制御する。
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
本発明のディスクアレイ装置によれば、記憶装置の装着部と未装着部における条件の違いによる冷却効率の低下を防止でき、ダミー記憶装置(ダミーHDD)の使用を削減あるいは不要にしてシンプルな冷却方式を実現できる。ダミー記憶装置の使用を削減することによりコスト削減及び環境負荷低減の効果がある。また、ダミー記憶装置の保管スペースが不要となる等、使い勝手も向上する。
また特に前記課題を解決するための手段で示した(1)の手段によれば、シャッタにより風量調整が容易になり、記憶装置に対する効率的な冷却が可能である。
また特に前記課題を解決するための手段で示した(2)の手段によれば、装置状態に応じて装置内各部に対する効率的な冷却が可能であり、省エネ技術としても有効である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
(実施の形態1)
本発明の実施の形態1におけるディスクアレイ装置は、装置内の冷却のための手段として、筐体内のバックボードの通気口に対応してシャッタを設け、筐体への記憶装置(HDA)の抜き差しに連動したシャッタの開閉により通気口の開口面積を制御する。これにより、通気抵抗の低いHDA未装着部における通気経路に流れる冷却風の流量を制限してHDA装着部における冷却風流量を確保し、HDA未装着部の通気経路とHDA装着部の通気経路とを含む筐体全体における冷却風流量を調整する。
本発明の実施の形態1におけるディスクアレイ装置は、装置内の冷却のための手段として、筐体内のバックボードの通気口に対応してシャッタを設け、筐体への記憶装置(HDA)の抜き差しに連動したシャッタの開閉により通気口の開口面積を制御する。これにより、通気抵抗の低いHDA未装着部における通気経路に流れる冷却風の流量を制限してHDA装着部における冷却風流量を確保し、HDA未装着部の通気経路とHDA装着部の通気経路とを含む筐体全体における冷却風流量を調整する。
<ディスクアレイ装置のハードウェア構成>
図1(a),(b)は、本発明の一実施の形態におけるディスクアレイ装置10のハードウェア外観構成を示す。ディスクアレイ装置10の構成は本発明の各実施の形態で共通の構成である。(a)は、装置正面を、(b)は、装置背面を示す。図2(a),(b)は、ディスクアレイ装置10の基本筐体20のハードウェア外観構成を示す。(a)は、筐体正面側から見た斜視図を、(b)は筐体背面側から見た斜視図を示す。図3(a),(b)は、ディスクアレイ装置10の増設筐体30のハードウェア外観構成を示す。(a)は、筐体正面側から見た斜視図を、(b)は筐体背面側から見た斜視図を示す。
図1(a),(b)は、本発明の一実施の形態におけるディスクアレイ装置10のハードウェア外観構成を示す。ディスクアレイ装置10の構成は本発明の各実施の形態で共通の構成である。(a)は、装置正面を、(b)は、装置背面を示す。図2(a),(b)は、ディスクアレイ装置10の基本筐体20のハードウェア外観構成を示す。(a)は、筐体正面側から見た斜視図を、(b)は筐体背面側から見た斜視図を示す。図3(a),(b)は、ディスクアレイ装置10の増設筐体30のハードウェア外観構成を示す。(a)は、筐体正面側から見た斜視図を、(b)は筐体背面側から見た斜視図を示す。
図1において、ディスクアレイ装置10は、ラックフレーム11をベースとして構成される。ラックフレーム11の内側左右側面の上下方向には、複数段にわたって前後方向にマウントフレーム12が形成され、このマウントフレーム12に沿って基本筐体20及び増設筐体30が引き出し式に装着される。基本筐体20は、ディスクアレイ装置10の制御部を構成するコントローラボード59等を収容する筐体である。増設筐体30は、HDDを収容する筐体であり、必要に応じて増設が可能となっている。
ディスクアレイ装置10では、例えば下段に一つの基本筐体20が装着され、上段に最大九つの増設筐体30が装着可能となっている。装置正面では、基本筐体20及び増設筐体30において後述のHDA52が抜き差し可能に配置されている。また基本筐体20において表示パネル54等が配置されている。装置背面では、基本筐体20及び増設筐体30において後述の電源コントローラボード56等が配置されている。また基本筐体20においてディスクアレイ装置10の制御部を構成するコントローラボード59が配置されており、コントローラボード59には、通信ケーブル92等を通じて、ホストとなる情報処理装置300が接続される。ファイバチャネルケーブル91を通じて電源コントローラボード56間が接続される。本形態は、ディスクアレイ装置10各部を二重化した構成例である。
情報処理装置300は、ユーザの使用するパーソナルコンピュータ、ワークステーション、メインフレームコンピュータなどである。情報処理装置300は、ディスクアレイ装置10を利用するためのプログラムや通信インタフェース等を備える。情報処理装置300は、ディスクアレイ装置10に対し、ディスクアレイ装置10の提供する記憶領域に対するデータのリードやライト等を行うための命令を発行する。ディスクアレイ装置10は、情報処理装置300からの命令の受領に基づきデータを処理する。
図2、図3に示すように、基本筐体20及び増設筐体30には、ディスクアレイ装置10の各種機能を提供するボード(回路基板)やユニットが装着される。基本筐体20は、ディスクアレイ装置10の制御部を構成するボードやユニットを収容する筐体である。増設筐体30は、主にHDD(HDA52)を収容する筐体である。各ボードやユニットは、保守・管理等、必要に応じて装着や取り外しが可能である。各筐体には、後述する冷却機能による装置内各部の冷却のための通気経路が設計されている。
図2(a)において、基本筐体20は、筐体内に設けられたバックボード23(点線部分で位置を示す)を境にして、HDDを装着する側と、電源やファン等のユニットを備える側とに分かれる。筐体において前記HDD等を装着する側の領域を、以下、前側筐体21と称する。筐体において前記電源やファン等のユニットを備える側の領域を、以下、後側筐体22と称する。通気経路の構成として、冷却風が、前側筐体21の前面の開口部から流入して、後側筐体22の背面の開口部から排出される構成となっている。バックボード23は、筐体内の各ボードやユニットを相互接続し、また、前側筐体21から後側筐体22へと冷却風を流す通気経路の一部となる後述の通気口も設けられている。
基本筐体20(前側筐体21)の正面上段側には、HDD51が装填されたディスクドライブユニット(以下、HDAと称する)52が、複数台並べて装着される。前側筐体21の上段側の領域(HDA装着領域)は、複数のHDA52を装着するための内部構造を有する。HDA装着領域における各HDA52の装着位置(HDA装着位置)において、HDA52の抜き差しのために、HDA52の形状に対応したガイドレール等の構造(HDAガイド部)が設けられている。各HDA装着位置において、保守員等により、HDA52の装着/取り外しが自由に可能となっている。
筐体(20,30)の内部壁全体は、板金等で覆われている。また図示していないが、筐体(20,30)内には、補強や支え等のための衝立てや板金等の構造物を必要に応じて設けた構成とすることができる。また、本実施の形態では、前側筐体21のHDA装着領域で、隣接するHDA52を隔てる衝立てや壁などの構造物は設けていない構成である。
HDA52は、HDD51に、筐体への装着/取り外しのためのキャニスタ等の機械的な構造物を取り付けて一体化したユニット(HDDアセンブリ)である。HDA52は、筐体への装着の単位となる。保守員等は、HDA52の装着の際は、対象HDA52を、筐体正面からHDA装着位置においてガイドレール等のHDAガイド部に沿って奥方向に挿入して、HDA52のHDD51のコネクタ部分とバックボード23に設けられているコネクタ部分とを接続することでHDD装着状態とする。逆にHDA52の取り外しの際は、対象HDA52を、筐体のHDA装着位置においてガイドレール等のHDAガイド部に沿って手前方向に抜き去ることでHDD未装着状態とする。
また、基本筐体20の正面下段側には、バッテリーユニット53、表示パネル54、フレキシブルディスクドライブ55が装着される。バッテリーユニット53には、二次電池が内蔵されており、停電などにより後述のAC/DC電源57からの電力供給が途絶えた場合に、各ボードやユニットに電力を供給するバックアップ電源として機能する。表示パネル54は、HDD51の稼働状態などを表示するものであり、表示のためのLEDランプなどの表示デバイスが設けられている。フレキシブルディスクドライブ55は、メンテナンス用プログラムをボードにロードする場合などに用いられる。
図2(b)において、基本筐体20の背面上段側には、電源コントローラボード(筐体コントローラボード等ともいう)56、AC/DC電源57、冷却ファンユニット58、コントローラボード59等が接続される。
基本筐体20の背面上段側の両側面には、1枚ずつ電源コントローラボード56が装着される。電源コントローラボード56は、各筐体(20,30)における複数のHDD51と、ループ状の通信経路、例えばFC−ALの方式(トポロジ)で通信を行う通信経路によって、通信可能に接続される。電源コントローラボード56は、AC/DC電源の状態監視やHDD51の状態監視、HDD51への電源供給の制御、冷却機能の冷却能力の制御、表示パネル54上の表示デバイスの制御、筐体内各部の温度監視などを行う回路が実装されている。冷却機能(冷却装置)は、ディスクアレイ装置10内や各筐体(20,30)内を冷却する機能であり、例えば、インタークーラー、ヒートシンク、空冷式の冷却ファンなどである。本実施の形態の場合、冷却機能として、主に冷却ファンの動作制御による空冷、後述のシャッタ制御等が含まれる。電源コントローラボード56には、ファイバチャネルケーブル91用のコネクタ67が設けられ、ファイバチャネルケーブル91を通じて基本筐体20及び増設筐体30間が接続される。
背面上段側における2枚の電源コントローラボード56に挟まれた空間には、電源ユニット57が2台並べて装着される。電源ユニット57は、AC/DC電源を内蔵したユニットであり、各HDD51、各ボード及びユニットなどに電源を供給する。電源ユニット57は、電源コントローラボード56と接続され、電源コントローラボード56からの信号により各HDD51に対し電源を供給できるように設定されている。電源ユニット57には、AC/DC電源の出力をオン/オフするためのブレーカスイッチ64が設けられている。また、電源ユニット57は筐体背面に配置される冷却ファンも備えており、冷却ファンユニット58とあわせて冷却機能を構成する。
なお、本実施の形態においては、基本筐体20及び増設筐体30の電源供給に関するセキュリティを確保するために、基本筐体20及び増設筐体30に対し電源コントローラボード56と電源ユニット57とを各2台ずつ冗長に装着させる構成としている。これに限らず電源コントローラボード56と電源ユニット57とを各1台ずつ装着させる構成としてもよい。
背面下段側、前記電源ユニット57の下方には、空冷式の冷却ファンユニット58が装着される。冷却ファンユニット58には、1台以上の冷却ファン66が実装されている。冷却ファン66は、その動作により筐体内に冷却風を流入・排出させることでHDD51や電源ユニット57等から発生する熱を筐体外部に排出する。基本筐体20、増設筐体30及びこれらに装着されるボードやユニットには、筐体内に空気を循環させる通気経路が形成される。通気経路を通じて冷却ファン66により筐体内の熱が外部に効率よく排出される仕組みになっている。冷却ファン66についてはHDD51ごとに設ける構成としてもよいが、チップやユニットの数を削減できることから、本実施の形態では筐体ごとに大きな冷却ファン66を設けている。
冷却ファンユニット58は、コントローラボード59もしくは電源コントローラボード56と制御ラインで接続され、冷却ファンユニット58の冷却ファン66の回転数は、この制御ラインを通じてコントローラボード59もしくは電源コントローラボード56により制御される。
背面下段側には、2枚のコントローラボード59が装着される。コントローラボード59には、基本筐体20及び増設筐体30に装着されているHDD51との間の通信インタフェースの機能と、HDD51の動作の制御、例えばRAID方式による制御や、HDD51の状態監視を行う回路などが実装されている。なお、本実施の形態では、電源コントローラボード56がHDD51に対する電源供給の制御や冷却機能の冷却能力の制御等を行う構成とするが、これら制御をコントローラボード59が行う形態としてもよい。
また、コントローラボード59は、ホストとなる情報処理装置300との間の通信インタフェースの機能を備える通信インタフェースボード61や、キャッシュメモリ62などを実装している。通信インタフェースボード(ホストインタフェースボード、チャネルアダプタ等ともいう)61は、例えばSCSIやファイバチャネルの規格での通信機能を提供する。キャッシュメモリ62は、主にHDD51への読み書きデータ等を一時的に記憶させるために使用されるメモリである。このような形態に限らず、通信インタフェースボード61やキャッシュメモリ62等をコントローラボード59とは別のボードとして実装する形態としてもよい。
通信インタフェースボード61には、情報処理装置300と接続するための外部コネクタ63として、ファイバチャネルプロトコルで構築されたSAN(Storage Area Network)や、Ethernet(登録商標)などのプロトコルで構築されたLAN(Local Area Network)、あるいはSCSIなどの所定の規格に準拠したものが設けられている。ディスクアレイ装置10は、この外部コネクタ63に接続される通信ケーブル92を介して情報処理装置300と接続される。
なお、本実施の形態においては、基本筐体20のHDD51の制御に関するセキュリティを確保するために、2枚のコントローラボード59を冗長に装着させる形態としている。これに限らず、コントローラボード59を1枚のみ装着する形態としてもよい。
図3において、増設筐体30は、基本筐体20と同様に、筐体内に設けられたバックボード33(点線部分で位置を示す)を境にして、HDDを装着する側の領域(以下、前側筐体31と称する)と、電源やファン等のユニットを装着する側の領域(以下、後側筐体32と称する)とに分かれる。バックボード33は、各部を相互接続し、前側筐体31から後側筐体32へと冷却風を流す通気経路の一部となる後述の通気口も設けられている。
増設筐体30の正面側には、基本筐体20の場合と同様に、HDD51が装填されたHDA52が複数台並べて装着される。増設筐体30の背面側には、電源コントローラボード56、電源ユニット57等が接続される。増設筐体30の背面両側面には、それぞれ1枚ずつ電源コントローラボード56が装着される。また、2枚の電源コントローラボード56に挟まれた空間には、電源ユニット57が2台並べて装着される。
本実施の形態においては、基本筐体20と同様に、増設筐体30の電源供給に関するセキュリティを確保するために、増設筐体30に電源コントローラボード56と電源ユニット57とを各2台ずつ冗長に装着させる形態としている。これに限らず、電源コントローラボード56と電源ユニット57とを各1台ずつ装着させる形態としてもよい。また増設筐体30の電源コントローラボード56が備える、HDD51の電源供給の制御や冷却機能の冷却能力の制御などの機能を、基本筐体20のコントローラボード59に実装する形態としてもよい。
各筐体(20,30)に接続されるHDD51は、例えば、コンタクト・スタート・ストップ(CSS:Contact Start Stop)方式の3.5インチサイズの磁気ディスクや、ロード/アンロード方式の2.5インチサイズの磁気ディスクなどを備える記憶装置である。3.5インチサイズの磁気ディスクは、例えば、SCSI1(Small Computer System Interface 1)、SCSI2、SCSI3、FC−AL(Fibre Channel - Arbitrated Loop)、パラレルATA(AT Attachment)、シリアルATAなどの通信インタフェースを有する記憶装置である。同様に、2.5インチサイズの磁気ディスクは、例えば、パラレルATA、シリアルATAなどの通信インタフェースを有する記憶装置である。
HDA52として2.5インチサイズの磁気ディスクを筐体(20,30)に収容する場合には、前記2.5インチサイズの磁気ディスクを3.5インチの形状をした容器に収めるようにしてもよい。これにより、磁気ディスクの衝撃耐力性能を向上させることが可能となる。なお、2.5インチサイズの磁気ディスクと3.5インチサイズの磁気ディスクとは、通信インタフェースが異なるだけではなく、I/O性能、消費電力、寿命の点などで異なっている。2.5インチサイズの磁気ディスクは、3.5インチサイズの磁気ディスクに比べ、I/O性能が優れておらず寿命が短いが、消費電力が少ないという点で優れている。
<ディスクアレイ装置の機能ブロック構成>
図4は、各実施の形態のディスクアレイ装置10の機能ブロック構成を示す図である。ディスクアレイ装置10の基本筐体20のコントローラ500には、SAN等を介して情報処理装置300が接続される。ディスクアレイ装置10は、基本筐体20と増設筐体30が、点線枠で示す電源コントローラボード56を介してファイバチャネルケーブル91で接続される構成である。
図4は、各実施の形態のディスクアレイ装置10の機能ブロック構成を示す図である。ディスクアレイ装置10の基本筐体20のコントローラ500には、SAN等を介して情報処理装置300が接続される。ディスクアレイ装置10は、基本筐体20と増設筐体30が、点線枠で示す電源コントローラボード56を介してファイバチャネルケーブル91で接続される構成である。
基本筐体20は、コントローラ500、電源ユニット57、冷却ファンユニット(ファンアセンブリ)58、バックボード23、及び装着自在なHDD51(HDA52)などを備える。バックボード23及び接続用のライン(バス)を介して、コントローラ500のディスク制御部502及びシステム制御部506、電源ユニット57のシステム制御部572及びDC出力部573、冷却ファンユニット58、各HDD51等が接続される。
コントローラ500は、チャネル制御部501、ディスク制御部502、CPU503、メモリ504、キャッシュメモリ62、データコントローラ505、システム制御部506などを備える。コントローラ500は、前記コントローラボード59に実装されている。
情報処理装置300からディスクアレイ装置10に対し発行されるデータのリードやライト等のための命令は、コントローラ500のチャネル制御部501で受領される。チャネル制御部501は、前記通信インタフェースボード61に実装されている。CPU503は、コントローラ500の制御を司り、メモリ504を用いて制御プログラムを実行して各種機能を実現する。データコントローラ505は、チャネル制御部501及びディスク制御部502に接続され、キャッシュメモリ56を用いてホスト(300)−HDD(51)間におけるデータ入出力制御等の処理を行うデータ処理回路である。キャッシュメモリ56は、処理対象となるデータを一時的に保持するために使用される。
電源コントローラボード56は、ディスク制御部502とシステム制御部506とを含む構成である。ディスク制御部502は、データコントローラ505との通信に基づき、HDD51に対するデータのリード/ライト等を実行する。ディスク制御部502は、RAID制御を行う場合は、複数のHDD(RAIDグループ)に対するアクセスも行う。ディスク制御部502は制御ライン(ファイバチャネルケーブル91)を通じて他の筐体のディスク制御部502とも通信可能に接続される。システム制御部506は、データコントローラ505及びCPU503の制御に基づき、筐体内に装着されているAC/DC電源やHDD51の状態監視、あるいは冷却ファンユニット58等を用いた冷却機能に係わる制御等のシステム制御を処理する回路である。
電源ユニット57は、AC/DC変換部571、システム制御部572、DC出力部573、ファン574を備える。AC/DC変換部571は、AC/DC電源を備える部分であり、元となるAC入力をもとにDC出力への変換を行う。システム制御部572は、バックボード23及び制御ラインを通じた筐体内各部との通信をもとに、HDD51への電源供給の制御等、電源供給関連のシステム制御を行う回路である。DC出力部573は、AC/DC変換部571からのDC出力を、バックボード23を通じて筐体内各部へ供給する。ファン574は、特に電源ユニット57の効率的な冷却のために内蔵されており、その動作により筐体背面へと冷却風を排出する。
冷却ファンユニット58は、制御ラインを通じてバックボード23に接続され、コントローラ500あるいは電源ユニット57からの信号に基づき、内蔵のファン66の回転に関する制御が行われる。
また、増設筐体30は、電源コントローラボード56、電源ユニット57、バックボード33、及び装着自在なHDD51(HDA52)などを備えている。バックボード33を介して、電源コントローラボード56のディスク制御部502及びシステム制御部506、電源ユニット57のシステム制御部572及びDC出力部573、各HDD51等が接続される。
増設筐体30の電源コントローラボード56は、基本筐体20の電源コントローラボード56と同様に、ディスク制御部502とシステム制御部506とを含む構成である。増設筐体30のディスク制御部502は、ファイバチャネルケーブル91を通じて基本筐体20や他の増設筐体30のディスク制御部502と通信可能に接続される。増設筐体30のシステム制御部506は、筐体内に装着されているAC/DC電源やHDD51の状態監視等のシステム制御を処理する回路である。
増設筐体30の電源ユニット57は、基本筐体20の電源ユニット57と同様に、筐体内の電源供給関連の制御を行う。すなわち、システム制御部572は、バックボード33及び制御ラインを通じた筐体内各部との通信をもとに、HDD51への電源供給の制御等、電源供給関連の制御を行う。DC出力部573は、AC/DC変換部571からのDC出力を、バックボード33を通じて筐体内各部へ供給する。ファン574は、その動作により筐体背面へ冷却風を排出する。
<通気経路及び冷却風>
図5は、ディスクアレイ装置10の筐体(20,30)における、冷却のための通気経路に係わる構造を示す図である。筐体の側面垂直方向の断面及び通気経路について示す。特に増設筐体30におけるHDAが装着される段について概略的に示す。以下、本実施の形態で特徴的な冷却手段について、増設筐体30を用いて説明するが、基本筐体20のHDA装着領域の場合も同様である。図6は、前記通気経路に係わる、筐体(30)の前面から見た斜視図を示す。図7は、バックボード33におけるレイアウト例を示す。
図5は、ディスクアレイ装置10の筐体(20,30)における、冷却のための通気経路に係わる構造を示す図である。筐体の側面垂直方向の断面及び通気経路について示す。特に増設筐体30におけるHDAが装着される段について概略的に示す。以下、本実施の形態で特徴的な冷却手段について、増設筐体30を用いて説明するが、基本筐体20のHDA装着領域の場合も同様である。図6は、前記通気経路に係わる、筐体(30)の前面から見た斜視図を示す。図7は、バックボード33におけるレイアウト例を示す。
図5において、左側にある前側筐体31の断面において、HDA52が装着済みの状態を示す。HDA52がコネクタ部分を介してバックボード33に接続されている。右側にある後側筐体32の断面において、バックボード33に対しコネクタ部分を介して、電源コントローラボード56と電源ユニット57が接続されている状態を示す。電源ユニット57の筐体背面側には内蔵のファン574が配置されている。バックボード33の面の一部には、冷却風が通過する通気経路の一部となる通気口35が設けられている。そして、バックボード33の通気口35の領域に対応した位置に、当該通気口35を開閉するシャッタ70が設けられている。
図6において、前側筐体31において、複数のHDA52がすべて装着される場合の装着位置及び冷却風の流れを示す。例として15個のHDA52が並列で装着可能な構成である。また後側筐体32において、点線で背面におけるファンの位置を示す。当該ファンは、例えば電源ユニット57に内蔵のファン574である。前側筐体31の前面の開口部すなわちHDA52の抜き差しを行う面におけるHDA52が無い部分すなわちHDA未装着部及びHDA52と筐体の間隙の部分から冷却風が筐体に流入する。流入した冷却風は、バックボード33の開口部35を通過して後側筐体32に流入し、後側筐体32の背面の開口部すなわちファンの位置から排出される。
図7において、バックボード33の正面側には、前側筐体31における各HDA52の装着位置と対応したレイアウトで、コネクタ34と通気口35とが組で複数設けられている。コネクタ34はHDD51(HDA52)をバックボード33に接続するためのものである。通気口35は、HDD51の冷却及び後側筐体32への冷却風の流入のために設けられている。またその他、バックボード33の上部や下部等には、上記以外のその他の通気口やコネクタ等も設けられている。レイアウトの一例として、一組のコネクタ34と通気口35に対して一つのHDA52の装着が対応する。点線枠で示す36は、一つのHDA装着位置及び対応したHDA接続面を表わす。
図8は、本実施の形態のディスクアレイ装置10との比較のために、本発明の前提技術となるすなわちダミーHDDを使用するディスクアレイ装置において、筐体におけるHDAの装着の状態に応じた冷却風の流れを示す説明図である。図9は、本発明の前提技術と、本実施の形態とにおける、筐体へのHDD装着状態と未装着状態に対応した冷却風の流量・流速の関係について示す説明図である。
図8(a)は、前提技術において、筐体でHDAが隣接して装着されている場合における冷却風の流れを示す。筐体において、バックボードのコネクタに接続されて装着済みのHDAの領域(A)の隣の領域(B)にもHDAが装着された状態である。このように隣接してHDAが装着されている状態では、筐体正面において装着HDAの間隙から、矢印で示す冷却風が流入し、バックボードの通気口を通過する。
図8(b)は、前提技術において、筐体でHDAが未装着の部分が有る場合における冷却風の流れを示す。筐体において、HDA装着済みの領域(A)の隣の領域にはHDAが装着されていない状態である。このようにHDAが未装着の部分が有る状態では、HDA未装着部において通気抵抗が少ないために流量が増大する。またこれと関係してHDA装着部側では風が回り込むことにより相対的に冷却風の流量が減少する。
図9(a)は、前提技術において、筐体へのHDAの装着状態と未装着状態とにおける、筐体内部の冷却風の流量・流速の関係について示すモデルである。筐体の水平方向の断面図を示す。左側の一方は、筐体における一つのHDAが装着された部分における通気経路及び冷却風の流速のモデルを示す。左側の他方は、筐体における一つのHDAが未装着の部分における通気経路及び冷却風の流速のモデルを示す。右側は、各HDA装着位置から流入しバックボードの通気口を経由して筐体の後側に流入する冷却風が筐体背面のファンから排出されるモデルを示す。前提技術では、筐体内部のバックボードを介して、筐体の一方の面にHDDを配置し、別の面にファンや電源等のユニットを配置する構成のディスクアレイ装置において、ファンの動作によりHDDが装着される領域及びバックボードに設けられている通気口を通じて冷却風を流入してファンから排気することでHDDを含む装置内各部を冷却する。
HDA装着部における通気経路では、HDAが冷却風に対する抵抗体となる。従って、このHDAが存在する通気経路において、管路断面積が小さくなり、HDA以外の間隙部分で矢印Aに示すように冷却風の流速が大きくなる。また、通風抵抗が大きなため、圧力損失により、矢印B(斜線部)に示すように筐体後側への流量が小さくなる。一方、HDA未装着部における通気経路では、HDAによる抵抗体が無いため、矢印Cに示すように冷却風は流速が小さくなる。また、通風抵抗が小さなため矢印D(斜線部)に示すように筐体後側への流量が大きくなる。
筐体における複数のすべてのHDA装着位置における通気経路において同じ抵抗体すなわち装着されたHDAが存在する場合(全装着状態)では、矢印B,D(白部)に示すように、各通気経路で冷却風の流量・流速が同一となるようにバランスされる。この場合では、HDA実装数が増えるに従って冷却風排出のためのファン効率が低下するだけである。
しかし、筐体の各通気経路で抵抗体の有無すなわちHDAの装着/未装着が混在する場合、通気抵抗の低い方の通気経路からの冷却風の流量が増大して圧力が下がるため、相対的に通気抵抗の高い方の通気経路の流量が減少し、流速も小さくなる。このため、前記HDA装着部におけるHDDの冷却に必要な流量が得られず、冷却効率の悪化やHDD温度の上昇を招くこととなる。これに対する対策として、前提技術では、HDA未装着部に対し前述したダミーHDDを装填することによりHDA装着部と通気条件を揃えることで、筐体の各通気経路における冷却風流量を同程度にバランスさせて冷却効率を確保していた。
一方、図9(b)は、本実施の形態のディスクアレイ装置10における通気経路及び冷却風のモデルを示す。本実施の形態では、バックボード33の通気口35に対応して設けたシャッタ70の開閉により各通気経路の冷却風流量をバランスする。シャッタ70は、HDA52の挿入により開き、HDA装着状態において通気口が開いた状態を維持し、また、HDA52の抜き去りにより閉じ、HDA未装着状態において通気口が閉じた状態を維持する機構である。HDA52の抜き差しに連動したシャッタ70の開閉により通気口35の開口面積を調整することで、HDA装着部の通気経路の流量(矢印D’)とHDA未装着部の通気経路の流量(矢印B’)とでバランスさせる。すなわち、抵抗体となるHDA52が無い、通気抵抗の低い通気経路に流れる冷却風の流量が、矢印D’(斜線部)に示すように制限され、相対的に、抵抗体となるHDA52が有る、通気抵抗の高い通気経路に流れる冷却風の流量が、矢印B’(斜線部)に示すように確保される。このように筐体の各通気経路における冷却風流量をバランスさせて冷却効率を維持する。
図10は、前提技術のディスクアレイ装置の筐体における複数のHDD(HDA)の装着に関する状態に対応した冷却風流量及び圧力の関係を示すグラフである。四角点は、HDD装着位置におけるHDD装着/未装着の状態に応じたシステム圧力損失を示す。三角点は、冷却風の流量に対応したファン特性を示す。二つの曲線に示すように、HDD装着に応じて圧力損失が大きくなり、HDD装着部における冷却風流量が減少し冷却効率が低下する。丸部分で示す点は、筐体に複数のHDDをすべて装着したHDD全装着状態でのシステム圧力損失及びファン特性を示す。四角枠部分で示す点は、HDD未装着部が有る状態(HDD装着部/未装着部が混在の状態)ではHDD全装着状態よりも圧力損失が小さくなりHDD装着部における冷却風流量が減少することを示す。
本実施の形態のディスクアレイ装置10では、丸部分で示す点を目標の制御点として、HDD未装着部が有る状態においても、シャッタ70による開閉を行うことでHDD未装着部における圧力損失を増大させて、HDD装着部における圧力及び冷却風流量を一定以内の変動に抑える。これによりHDD装着部/未装着部が混在の状態における冷却効率をHDD全装着状態における冷却効率と同等あるいはそれ以上になるようにする。
<シャッタ構造>
図11、図12は、本発明の実施の形態1のディスクアレイ装置で筐体内に設けるシャッタ70に関する構造を示す図である。実施の形態1は、バックボード33の通気口35に対して特にバックボード33の背面側における通気口35の部分に直接にシャッタ70を設ける形態である。図11は、筐体におけるHDA装着部/未装着部におけるシャッタ70の状態について示す水平方向の断面図である。図11で、左側は、HDA未装着状態におけるシャッタ70の状態を示す。右側は、HDA装着状態におけるシャッタ70の状態を示す。図12(a)は、筐体におけるHDA挿入時におけるシャッタ70の状態について示す、筐体背面側から見た斜視図である。図12(b)は、同様に筐体におけるHDA接続時におけるシャッタ70の状態について示す斜視図である。尚図12(a),(b)ではバックボード33の背面について通気口35の部分だけ示し、またHDA52を小さめに示している。
図11、図12は、本発明の実施の形態1のディスクアレイ装置で筐体内に設けるシャッタ70に関する構造を示す図である。実施の形態1は、バックボード33の通気口35に対して特にバックボード33の背面側における通気口35の部分に直接にシャッタ70を設ける形態である。図11は、筐体におけるHDA装着部/未装着部におけるシャッタ70の状態について示す水平方向の断面図である。図11で、左側は、HDA未装着状態におけるシャッタ70の状態を示す。右側は、HDA装着状態におけるシャッタ70の状態を示す。図12(a)は、筐体におけるHDA挿入時におけるシャッタ70の状態について示す、筐体背面側から見た斜視図である。図12(b)は、同様に筐体におけるHDA接続時におけるシャッタ70の状態について示す斜視図である。尚図12(a),(b)ではバックボード33の背面について通気口35の部分だけ示し、またHDA52を小さめに示している。
図11において、バックボード33の前面側に、各HDA52の装着位置に対応して、HDD接続用のコネクタ34と、通気口35が組で設けられている。バックボード33の背面側で通気口35に対し直接にシャッタ70が設けられている。シャッタ70は、通気口35の開口面積をHDA52の装着/未装着の状態と連動して物理的に制御する手段であり、実施の形態1では扉状に開閉する機構である。実施の形態1ではシャッタ70は状態として開閉角度を持つ。シャッタ70は、筐体におけるHDA52の抜き差し(挿入/抜き去り)の動作と連動する。そのための機構として、実施の形態1ではHDA52側にシャッタ70を開閉させるための構造物としてピン71を備える。
シャッタ70は、通気口35の開口面積を制御するための一手段であって、特に扉状の機構には限らない。例えばバックボード33の面に平行にスライド動作することで通気口35の開口面積を変える機構などとしてもよい。
HDA未装着状態では、シャッタ70は、最大限に閉じた状態(全閉状態)を維持する。全閉状態において、シャッタ70の面が通気口35の面に対し例えば0°となる。また後述するように、シャッタ70の全閉状態において完全に通気口35を閉じるようにはせず、一部開口領域が残るようにシャッタ70の面積及び実装位置が設計される。
HDA装着状態では、シャッタ70は最大限に開いた状態(全開状態)を維持する。全開状態において、シャッタ70の面が通気口35の面に対し例えば90°となる。筐体前面の所定のHDA挿入位置からガイドレール等のHDAガイド部に沿って挿入されたHDA52は、バックボード33のコネクタ34部分に接続されて装着状態となる。
シャッタ70と連動する機構として、HDA52の背面(バックボード接続面)の一部の位置にピン71が実装される。ピン71は、HDA52が筐体に挿入されコネクタ34を介してバックボード33に接続される動作に伴って、シャッタ70への物理的な接触によりシャッタ70を奥方向へと押し開く。HDA52の接続時にピン71によるシャッタ70の押し開きにより通気口35が完全に開かれた状態となるように、ピン71及びシャッタ70の形状や実装位置が設計される。
図12(a)に示すように、HDA52の装着の際は、保守員等によりHDA52が前側筐体31の前面からHDA装着位置に対しガイドレール等のHDAガイド部に沿って挿入される。HDA52はバックボード33のコネクタ34に対し接続されるコネクタ37を有する。HDA52のバックボード接続面に、例えば上下で二つのピン71が実装される。シャッタ70は例えば蝶番構造によりバックボード33に固定される。シャッタ70は、バックボード33に固定される支持部72を有し、支持部72にヒンジ部を介して通気口35の形状に合わせた長方形の扉部分が開閉可能に接続される。シャッタ70は、ピン71の接触による力が加えられていない状態では通気口35を閉じる状態となるようにヒンジ部等により力が働く構造である。
図12(b)に示すように、筐体へのHDA52の完全な挿入によりHDA52のコネクタ37の部分がバックボード33のコネクタ34の部分と接続され、HDD51がバックボード33に通信可能に接続された状態となる。HDA挿入及び接続の動作により、HDA52のバックボード接続面にあるピン71が、シャッタ70の扉部分を奥方向に押し開く。HDA装着状態においてシャッタ70の扉部分が通気口35に対し90度開いた状態となる。同様に、筐体からのHDA52の抜き去り時は、抜き去りに伴ってピン61が退くのでシャッタ70の扉部分が回転して通気口35を閉じた状態にする。
また、前記シャッタ70が最大限閉じた状態(全閉状態)において、通気口35が完全に閉じるようにする必要はなく、通気口35を一部開口することで当該通気口35を通過する冷却風の流量を制限するようにする。すなわち、図12(a)に示すように、全閉状態において、シャッタ70の開閉角度が通気口35の面に対しほぼ0度となり、通気口35が一部開口部を残して閉じる。全閉状態においてHDA装着部と対応した所定の流量制限となるように、通気口35に対応するシャッタ70の扉部分の面積が通気口35の面積より小さく、例えば、通気口35の面積のうち80%が塞がれるように設計する。
シャッタ70による通気口35の開口面積の調整によって、HDA未装着部において、HDA装着部あるいは前記ダミーHDDを装填した場合と同程度の流量となるようにする。このように各通気経路の条件を揃えることで、HDA未装着部が有る場合においても、冷却機能によるHDD51を含む各部に対する冷却効率が維持される。
また、シャッタ70による通気口35の開口面積の調整によって、上記各通気経路で同程度の流量となるように調整する以外にも、HDA未装着部において、前記HDA装着部あるいは前記ダミーHDDを装填した場合よりも多く流量が制限されるようにしてもよい。すなわちシャッタ70の全閉状態において通気口35の開口面積が上記同程度の調整の場合よりも小さくなるように設計する。当該HDA未装着部における大きな流量制限により、HDA装着部では相対的に冷却風の流量が多く確保される。このように各通気経路の条件を調整することで、HDA未装着部が有る場合における冷却効率をより向上することができる。
また例えば、前記全閉状態において、シャッタ70の開閉角度が通気口35の面に対しほぼ0度となるようにする形態に限らず、所定角度として通気口35を開口させるようにする形態としてもよい。この場合、全閉状態において通気口35とシャッタ70との所定角度による隙間から冷却風が通過することで同様に流量制限が行われる。
図13は、前提技術におけるHDDの表面温度とHDD寿命との相関を示すグラフである。当該グラフでHDD表面温度に対するHDDの寿命を対数で示す。HDD表面温度の上昇に従って、寿命が加速度的に劣化する様子を示している。このようにHDD表面温度はHDD寿命に大きく影響するため、HDDの効率的な冷却は重要な課題である。
従来、ディスクアレイ装置の利用に当たっては、必要に応じて保守員等によるHDD(HDA)の増設・減設や障害HDDの交換等の作業を要する。当該作業の際には、筐体からHDDを抜き差しする時間において、前記図8、図9に示したように、筐体における各通気経路の通気条件に変動が生じる。例えばHDAの抜き去りによりHDA未装着部が生じれば、HDA未装着部における冷却風の流量が拡大して、その分HDA装着部の流量が損なわれて冷却効率が低下することとなる。上記作業に伴う通気経路の条件の変動により冷却効率が低下すると、HDD表面温度を高めてHDD寿命の低下に影響することとなる。従って前記作業の際の例え僅かな時間であっても前記変動を抑えて冷却効率の低下を防止することが望ましい。
本実施の形態のディスクアレイ装置10では、前記シャッタ70の機構により、前記作業の際でもHDA52の抜き差し動作に連動して即座にシャッタ70が開閉されるため、前記作業の際の例え僅かな時間であっても前記各通気経路の通気条件の変動を抑えることができる。そのため、HDD冷却効率の低下を防止でき、HDD表面温度への影響を抑えてHDD寿命の劣化を抑えることができる。
以上のように実施の形態1によれば、HDA52の抜き差し動作と連動したシャッタ70の開閉によって、筐体全体におけるHDA装着部/未装着部を含む各通気経路における冷却風の流量・流速が調整されるため、HDDを含む各部に対する冷却効率を維持でき、更には設計に応じて調整できる。また、シャッタ70による調整を行うことで当該HDA装着位置に対してダミーHDDの使用を不要とすることができる。
次に、実施の形態1と関連した他の実施の形態におけるディスクアレイ装置について説明する。図14〜17は、他の実施の形態として前記シャッタ70に係わる他の構造について示す図である。各実施の形態におけるディスクアレイ装置の全体のハードウェア/ソフトウェア構成は実施の形態1と同様であり、シャッタ70に係わる部分の構成が異なっている。
(実施の形態2)
図14は、実施の形態2のディスクアレイ装置において、シャッタ70bに係わる構造を示す説明図である。バックボード33の前面から見た通気口35及びシャッタ70bを概略で示す。実施の形態1ではシャッタ70の扉部分の形状は通気口35の形状に合わせて長方形としたが、本図のシャッタ70b(斜線部分)に示すように、長方形などに限らず所定形状に設計することが可能である。一例として、シャッタ70bの扉部分の形状は、シャッタ70bの閉じた状態において通気口35の中心の方が端よりも開口部が大きくなるように設計される。当該形状は、後側筐体32において通気口35の中心に近い位置(点線枠で示す)に発熱部が配置されている場合に対応した設計例である。当該形状により、前記発熱部を有効に冷却することができる。このように、シャッタ70bの開閉角度に加え、筐体内各部、特に発熱部の配置を考慮したシャッタ70bの形状に応じて、冷却風流量が調整される。またその他、通気口35の形状が長方形でない形態においても同様に、通気口35の形状に対応してシャッタ70の形状を設計することで効率的な冷却が可能である。
図14は、実施の形態2のディスクアレイ装置において、シャッタ70bに係わる構造を示す説明図である。バックボード33の前面から見た通気口35及びシャッタ70bを概略で示す。実施の形態1ではシャッタ70の扉部分の形状は通気口35の形状に合わせて長方形としたが、本図のシャッタ70b(斜線部分)に示すように、長方形などに限らず所定形状に設計することが可能である。一例として、シャッタ70bの扉部分の形状は、シャッタ70bの閉じた状態において通気口35の中心の方が端よりも開口部が大きくなるように設計される。当該形状は、後側筐体32において通気口35の中心に近い位置(点線枠で示す)に発熱部が配置されている場合に対応した設計例である。当該形状により、前記発熱部を有効に冷却することができる。このように、シャッタ70bの開閉角度に加え、筐体内各部、特に発熱部の配置を考慮したシャッタ70bの形状に応じて、冷却風流量が調整される。またその他、通気口35の形状が長方形でない形態においても同様に、通気口35の形状に対応してシャッタ70の形状を設計することで効率的な冷却が可能である。
(実施の形態3)
図15は、実施の形態3のディスクアレイ装置において、シャッタ70cに係わる構造を示す説明図である。バックボード33へのHDA装着状態/未装着状態における筐体水平方向の断面図を示す。前記シャッタ70を開閉させる機構は、実施の形態1のようなHDA52に設けたピン71による押し開きの機構に限らなくとも良い。実施の形態3では、本図に示すように、バックボード33の正面側(HDA装着側)に、シャッタ70cの扉部分と連動する機構であるレバー73を設ける。レバー73は、HDA52の挿入及び接続によりHDA52の背面との物理的な接触によって力が加わって押し下げられるような位置に配置される。レバー73がバックボード33の面へと押し下げられることにより、当該レバー73と連動してシャッタ70cの扉部分が開く機械構造である。同様に、筐体からのHDA52の抜き去りによって、レバー73が押し下げ前の状態へと戻り、連動してシャッタ70cの扉部分が閉じる構造である。またシャッタ70cと連動した部品をバックボード33の前面側に設ける場合にレバー73の形状には限らなくともよい。例えばバックボード33の前面にHDA52の接続面と対応させてバネ等の部品を設けた機構にしてもよい。HDA52の挿入及び接続時にその背面により前記バネ部品が押されて縮み、これと連動してシャッタ70cに力が働いて開く機構とする。実施の形態3では、シャッタ70cの機構に関連して、HDA52に部品(ピン71)を実装する代わりにバックボード33の前面側に部品(レバー73)を実装している。
図15は、実施の形態3のディスクアレイ装置において、シャッタ70cに係わる構造を示す説明図である。バックボード33へのHDA装着状態/未装着状態における筐体水平方向の断面図を示す。前記シャッタ70を開閉させる機構は、実施の形態1のようなHDA52に設けたピン71による押し開きの機構に限らなくとも良い。実施の形態3では、本図に示すように、バックボード33の正面側(HDA装着側)に、シャッタ70cの扉部分と連動する機構であるレバー73を設ける。レバー73は、HDA52の挿入及び接続によりHDA52の背面との物理的な接触によって力が加わって押し下げられるような位置に配置される。レバー73がバックボード33の面へと押し下げられることにより、当該レバー73と連動してシャッタ70cの扉部分が開く機械構造である。同様に、筐体からのHDA52の抜き去りによって、レバー73が押し下げ前の状態へと戻り、連動してシャッタ70cの扉部分が閉じる構造である。またシャッタ70cと連動した部品をバックボード33の前面側に設ける場合にレバー73の形状には限らなくともよい。例えばバックボード33の前面にHDA52の接続面と対応させてバネ等の部品を設けた機構にしてもよい。HDA52の挿入及び接続時にその背面により前記バネ部品が押されて縮み、これと連動してシャッタ70cに力が働いて開く機構とする。実施の形態3では、シャッタ70cの機構に関連して、HDA52に部品(ピン71)を実装する代わりにバックボード33の前面側に部品(レバー73)を実装している。
(実施の形態4)
図16は、実施の形態4のディスクアレイ装置において、シャッタ70dに係わる構造を示す説明図である。バックボード33部分における筐体水平方向の断面図を示す。シャッタ70を取り付ける位置は、実施の形態1のようにバックボード33に直接取り付けた構造に限らなくとも良い。実施の形態4では、本図に示すように、バックボード33の背後に少し離れて設けられた板金等の支持構造物74に対してシャッタ70dを設ける。この構造の場合、バックボード33の通気口35から支持構造物74のシャッタ70までの空間領域(75)を、冷却風の通気経路の一部となる、密閉された管路構造にする。そして実施の形態1と同様に、HDA52の抜き差しに連動して前記ピン71等の機構によりシャッタ70dが開閉する機構とする。この構造の場合、バックボード33に対し冷却機能の一部であるシャッタ70の機構を直接に実装する必要が無い。
図16は、実施の形態4のディスクアレイ装置において、シャッタ70dに係わる構造を示す説明図である。バックボード33部分における筐体水平方向の断面図を示す。シャッタ70を取り付ける位置は、実施の形態1のようにバックボード33に直接取り付けた構造に限らなくとも良い。実施の形態4では、本図に示すように、バックボード33の背後に少し離れて設けられた板金等の支持構造物74に対してシャッタ70dを設ける。この構造の場合、バックボード33の通気口35から支持構造物74のシャッタ70までの空間領域(75)を、冷却風の通気経路の一部となる、密閉された管路構造にする。そして実施の形態1と同様に、HDA52の抜き差しに連動して前記ピン71等の機構によりシャッタ70dが開閉する機構とする。この構造の場合、バックボード33に対し冷却機能の一部であるシャッタ70の機構を直接に実装する必要が無い。
(実施の形態5)
図17(a),(b)は、実施の形態5のディスクアレイ装置において、シャッタ70eに係わる構造を示す説明図である。(a)は、バックボード33の前面側から見た斜視図を示し、(b)は、バックボード33部分における筐体水平方向の断面図を示す。実施の形態5は、本図に示すように、前側筐体31の内部に設けられているHDAガイド部38にシャッタ70eを実装した構造である。HDAガイド部38は、HDA52の抜き差しのためのガイドレールあるいは支持壁などを含む構造物である。
図17(a),(b)は、実施の形態5のディスクアレイ装置において、シャッタ70eに係わる構造を示す説明図である。(a)は、バックボード33の前面側から見た斜視図を示し、(b)は、バックボード33部分における筐体水平方向の断面図を示す。実施の形態5は、本図に示すように、前側筐体31の内部に設けられているHDAガイド部38にシャッタ70eを実装した構造である。HDAガイド部38は、HDA52の抜き差しのためのガイドレールあるいは支持壁などを含む構造物である。
図17(a)に示すように、バックボード33における通気口35及びHDA接続面36に対し、筐体前後方向のHDAガイド部38の面に対応してシャッタ70eを設ける。例として、HDAガイド部38となる上下のガイドレールの間に渡ってシャッタ70eを設ける。図17(b)に示すように、HDAガイド部38に沿ってHDA52が挿入される動作に連動して、シャッタ70eの扉部分が手前方向に開く機械構造とする。シャッタ70eが閉じることにより実施の形態1と同様に通気口35が一部開口領域を残して閉じる状態となる。シャッタ70eの開閉のための構造として例えば、HDAガイド部38においてシャッタ70eよりも手前位置に、前述したレバー73に相当するような機構を設け、当該レバーがHDA52の挿入による接触により押し倒されることに連動してシャッタ70eが開くような構造とする。同様に、当該レバーがHDA52の抜き去りにより元の位置へ戻ることに連動してシャッタ70eが閉じる。この構造の場合も、バックボード33にシャッタ70eを直接に実装する必要が無い。尚本図に示したように、シャッタ70eの扉部分の大きさが通気口35の大きさよりも大きくなるようにしてもよい。
(実施の形態6)
実施の形態6のディスクアレイ装置として、前記各実施の形態に関してHDD装着部/未装着部に関するその他の考慮を追加した構成を説明する。図18は、実施の形態6に関して、バックボード33の前面のレイアウト例を示す説明図である。まず、点線枠で示す領域39は、筐体に標準実装されるドライブの装着位置を示す。このような標準実装ドライブに関しては筐体への抜き差し動作は行われないので、この部分に対しては前記シャッタ70の機構を設ける必要はない。このように、バックボード33に設けられている複数の通気口35に対して、各部の配置等を考慮して、前記シャッタ70を設ける部分と設けない部分とを混在させた構成とする。
実施の形態6のディスクアレイ装置として、前記各実施の形態に関してHDD装着部/未装着部に関するその他の考慮を追加した構成を説明する。図18は、実施の形態6に関して、バックボード33の前面のレイアウト例を示す説明図である。まず、点線枠で示す領域39は、筐体に標準実装されるドライブの装着位置を示す。このような標準実装ドライブに関しては筐体への抜き差し動作は行われないので、この部分に対しては前記シャッタ70の機構を設ける必要はない。このように、バックボード33に設けられている複数の通気口35に対して、各部の配置等を考慮して、前記シャッタ70を設ける部分と設けない部分とを混在させた構成とする。
また、バックボード33の通気口35に対応してシャッタ70を設けた構成においても、図18に示すように、筐体におけるHDA装着部と未装着部の境界部分に関しては、冷却風の流速が低くなり冷却効率が多少低下する可能性がある。前記各実施の形態によりHDD冷却効率は十分に確保されるが、更に当該境界部分に対する対策を行いたい場合には以下に示すような構成とすることが可能である。
前記境界部分に関する構成として、第一には、当該境界部分に対応するHDA未装着部に対してのみダミーHDDを装填する構成とする。この場合、境界部分のみの使用なので、ダミーHDD使用数は従来よりも少ない。この形態のように、シャッタ70を設ける構成に加えて、適宜ダミーHDDを使用することと組み合わせることが可能である。
前記境界部分に関する構成として、第二には、当該境界部分に対して、適宜着脱可能なアタッチメント方式の整流板を取り付ける形態とする。整流板の取り付けにより、前側筐体31内のHDA52の装着位置に対応した領域を、閉じた管路構造にする。構成として例えば、境界部分の位置に応じてHDAガイド部38に沿って整流板の取り付け/取り外しが行われる。境界部分における整流板の取り付けにより、隣接領域からの空気の流入が防止されてHDA装着部間における通気条件と同様の条件に整えられる。これにより境界部分においても冷却風の流量・流速が確保される。
前記境界部分に関する構成として、第三には、当該境界部分に対応して、HDA52の側に前記整流板と同様の整流板構造を備える構成とする。これにより筐体内領域ではなくHDA52の方を閉じた管路構造にすることで、同様にHDA装着部間における通気条件と同様の条件に整えられ、冷却風の流量・流速が確保される。
また、本発明の各実施の形態では、筐体においてバックボード33側にシャッタ70等の構造を設けたが、バックボード33の通気口35に対応して、筐体の前面側に前記シャッタ70等に相当する構造を設けた構成とすることも可能である。前側筐体31の領域において、前面の開口部のHDA52を抜き差しする位置(前記図18に示すHDA装着位置36等)に対応して、その面を覆う大きさでシャッタ等の構造を設ける。HDA52を装着・収容する部分単位で筐体前面からバックボード33までを独立した密閉の管路構造とする。密閉の管路構造とするために、例えば筐体内部に、装着される各HDA52を隔てる衝立てや壁などの構造物を設けた構成にする。また板金間にパッキン等の部品を用いてもよい。筐体前面に設けたシャッタは、各実施の形態と同様にHDA52の装着に応じて開き、未装着に応じて閉じる機構である。例えば、当該シャッタの扉部分がHDA52の挿入による物理的な接触によって奥方向に90°に開いて冷却風流入のための開口を形成し、また抜き去りによって元の位置に戻って前面の開口を閉じる等の機構である。このような構成で、通気経路においてバックボード33の通気口35の開口面積が制御される代わりに、筐体前面の冷却風流入部の面積が制御されることで、実施の形態1等と同様にHDDを含む各部に対する冷却効率を維持でき、ダミーHDDの使用を不要とすることができる。
(実施の形態7)
次に、本発明の実施の形態7におけるディスクアレイ装置について説明する。実施の形態7は、実施の形態1等を発展させて更にシャッタ70に関する積極的な制御手段を有するものである。実施の形態7のディスクアレイ装置の構成は、実施の形態1の構成に、シャッタ開閉制御機能としてのソフトウェア的及びハードウェア的な構成が加わる。実施の形態1では、HDA52の装着/未装着の状態に応じてシャッタ70を開閉させることで筐体の各通気経路における冷却風流量の調整を行った。実施の形態7では、前記HDA52の装着の状態に連動したシャッタ70の開閉の機構に加え、電源稼動状態等の冷却に係わる各種要因の判断に基づきシャッタ開閉制御機能により前記シャッタ70の開閉角度を積極的に制御する。これにより筐体の各通気経路における冷却風流量を調整して、冷却機能により効率的な冷却を行う。また特に、実施の形態7では、冷却機能による装置状態に応じて筐体におけるファン回転数を変化させる制御と組み合わせて前記シャッタ70の開閉角度の制御を行う。シャッタ角度制御には、前記電源コントローラボード56の備える電源状態監視やHDD状態監視、冷却機能の冷却能力の制御、筐体内各部の温度監視などの各機能やコントローラ500の備える機能を用いる。
次に、本発明の実施の形態7におけるディスクアレイ装置について説明する。実施の形態7は、実施の形態1等を発展させて更にシャッタ70に関する積極的な制御手段を有するものである。実施の形態7のディスクアレイ装置の構成は、実施の形態1の構成に、シャッタ開閉制御機能としてのソフトウェア的及びハードウェア的な構成が加わる。実施の形態1では、HDA52の装着/未装着の状態に応じてシャッタ70を開閉させることで筐体の各通気経路における冷却風流量の調整を行った。実施の形態7では、前記HDA52の装着の状態に連動したシャッタ70の開閉の機構に加え、電源稼動状態等の冷却に係わる各種要因の判断に基づきシャッタ開閉制御機能により前記シャッタ70の開閉角度を積極的に制御する。これにより筐体の各通気経路における冷却風流量を調整して、冷却機能により効率的な冷却を行う。また特に、実施の形態7では、冷却機能による装置状態に応じて筐体におけるファン回転数を変化させる制御と組み合わせて前記シャッタ70の開閉角度の制御を行う。シャッタ角度制御には、前記電源コントローラボード56の備える電源状態監視やHDD状態監視、冷却機能の冷却能力の制御、筐体内各部の温度監視などの各機能やコントローラ500の備える機能を用いる。
図19は、実施の形態7のディスクアレイ装置でのシャッタ開閉制御機能の概要を示す説明図である。バックボード33の前後面におけるシャッタ角度制御に係わる部分について、筐体水平方向の断面図を示す。本図では特に、増設筐体30における電源ユニット57を備える後側筐体32側で、稼動状態に応じてファン回転数を変化させる制御を行う場合に対応したシャッタ角度制御例を示している。
バックボード33の通気口35の位置に対応してシャッタ70が設けられる。バックボード33の前面側すなわちHDA52を装着する前側筐体31において、HDA52の装着の状態に連動してシャッタ70を開閉するための所定の機構が前述した各実施の形態と同様に設けられる。本図では例としてバックボード33の前面側にシャッタ開閉機構の一部を成すバネ部77を設けた構成を示す。HDA52がコネクタ34を介してバックボード33に接続される動作に伴い、バネ部77がHDA52の背面により押されることでシャッタ70に力が加わり開く機構である。右側に示すように、HDA未装着時には、バネ部77には力が加わらず、これと連動するシャッタ70は閉じた状態を維持する。左側に示すように、HDA装着時には、HDA52のバックボード接続面との接触によりバネ部77に力が加わり、これと連動するシャッタ70は開いた状態を維持する。シャッタ開閉制御機能による制御が加えられていない状態では、シャッタ70は全開状態において通気口35に面に対して例えば90°となる。
バックボード33の背面側すなわち電源ユニット57や冷却ファンユニット58等が装着される後側筐体32において、通気口35とシャッタ70に対応して、シャッタ開閉制御機能の一部を成すシャッタ開閉部としてスライド部78が設けられる。スライド部78は電源ユニット57やコントローラ500等の上位の処理部からの制御に基づきその動作が制御される。
後側筐体32において、冷却ファンユニット58や電源ユニット57に備えるファンに関してファン低回転制御時は後側筐体32側の負圧が低くなる。そのため、実施の形態7では、シャッタ開閉制御機能により後側筐体32側からシャッタ70を開閉して、負圧が小さい位置に対応した通気口35の開口面積を制限することで冷却風の流速を確保する制御を行う。この時は、「流量>圧力損失」の関係である。また、HDA未装着時は、シャッタ70を全閉状態にして一定以上の流量の冷却風が流れないように制限する。この時は、「流量=圧力損失」の関係である。
後側筐体32において、スライド部78は、上位処理部からの制御に基づき、バックボード33の面に平行にスライド動作が可能となっている。スライド部78は、例えば本図に示すように、凹凸状の窪みのある壁を持つ物理形状を有し、上位処理部からのモータ制御等に基づき後側筐体32内で側面方向にスライド動作する。スライド部78の形状は、前記壁形状以外にも、凹凸状の折れ曲がりのある線を持つ物理形状など各種形状が可能である。スライド部78のスライド動作により、その壁部分がシャッタ70と物理的に接触して、スライド動作の程度に応じてシャッタ70を次第に閉じる。このようにスライド部78の動作によりシャッタ70の開閉角度が制限・調整される。尚スライド部78の壁部分は、冷却風の通風を妨げないように、後側筐体32内で下部あるいは上部等に設けられる。
図19の左側は、HDA装着状態によりシャッタ70が最大限開いた全開状態すなわちシャッタ角度が90°の状態であり、スライド部78が初期位置に在ってシャッタ角度制限が行われていない状態である。図19の中側は、同様にHDA装着状態によりシャッタ70が開く状態であるが、スライド部78のスライド動作によりシャッタ70の角度制限が行われ、シャッタ角度が45°になっている状態(半開状態)である。この半開状態から再びスライド部78がスライド動作して元の初期位置に戻れば、シャッタ70の角度も全開状態(90°)に戻る。
後側筐体32において、電源ユニット57等の内部には発熱部79を有する。これは特に冷却の必要性が高い部分として示している。図19では、バックボード33の通気口35の背後の位置に発熱部79が位置する例を示している。通気口35から後側筐体32へと流入した冷却風は、そのまま電源ユニット57等を経由して筐体背面方向に抜ける。制御例として、電源ユニット57内部の負圧の大小に応じてスライド部78をスライド動作させてシャッタ70の開閉角度の調整を行う。図19の左側に示すように、電源ユニット57内部の負圧が大きい時に、対応位置における冷却風流量が多くなるように、シャッタ開閉制御機能によりシャッタ70を全開状態に調整する。また、図19の中側に示すように、電源ユニット57内部の負圧が小さい時には、対応位置における冷却風流量が少なくなるように、シャッタ開閉制御機能によりシャッタ70を半開状態に調整して冷却風の流速が衰えないように制御する。このような制御により、後側筐体32における発熱部79の配置、ファン回転状態、負圧状態等に応じて効率的な冷却を実現できる。
図20(a),(b)は、シャッタ開閉制御機能によるシャッタ開閉角度に関する制御例を示す説明図である。実施の形態7のディスクアレイ装置は、電源ユニット57やコントローラ500により、電源稼動状態、HDA装着有無などの要因に応じて前記シャッタ開閉角度に関する制御モードを変更する制御を行う。(a)は、シャッタ開閉角度に関する制御モードの例を示す。各モードにおいて、シャッタの開閉角度に応じた通気口35の開口面積の程度も示す。例えばモードA、B、Cの三つを示す。当該制御例は単純な一例であり、更に細かい単位でシャッタ角度を制御するようにしてもよい。(b)は、制御モードと制御要因との対応を示す表である。項目における丸部分は対応する制御モードが有ることを示す。シャッタ角度制御の前提として、例えば、筐体において電源高稼働時は、冷却効率を高めるためにファンを高回転させ、電源低稼働時は、消費電力を抑えるためにファンを低回転させるように、電源及びファンに係わる制御を行っている。
筐体において電源高稼働時すなわちファン高回転時、バックボード33に対するHDD51の装着が有る部分(HDA装着部)では、モードAとして、シャッタ70を全開状態にする制御を行う。当該全開状態では、シャッタ70を通気口35の面に対して90°になるようにする。通気口35の開口面積はほぼ100%になる。
また、筐体において電源稼働状態に係わらず、バックボード33に対するHDD51の装着が無い部分(HDA未装着部)では、モードCとして、シャッタ70を全閉状態にする制御を行う。当該全閉状態では、シャッタ70を通気口35の面に対して0°になるようにする。通気口35の開口面積は、前述した最閉状態における一部開口領域のみ残して他は閉じる状態となる。
また、筐体において電源低稼働時、HDA装着部では、モードBとして、シャッタ70を半閉状態にする制御を行う。当該半閉状態では、シャッタ70を通気口35の面に対して45°になるようにする。通気口35の開口面積は中程度となる。
図21は、実施の形態7のディスクアレイ装置を構成する後側筐体32に装着される電源ユニット57のハードウェア外観構成を示す。特に、電源ユニット57における、バックボード33への接続面側から見た斜視図を示す。電源ユニット57のバックボード接続面側は、冷却風を通過させるために開口領域575を有する。電源ユニット57におけるバックボード接続面と反対側の面は、前記ファン574が配された面である。電源ユニット57におけるバックボード接続面において、下側にコネクタ576を有し、バックボード33における対応するコネクタ部分に接続される。上側には、前記シャッタ開閉制御機能の一部であるスライド部78が設けられる。
図22(a),(b)は、実施の形態7のディスクアレイ装置における、シャッタ開閉制御機能に係わる構成を示す説明図である。(a)は、シャッタ70が開いた状態について示し、(b)は、シャッタ70が閉じた状態について示す。(a)に示すように、後側筐体32において、電源ユニット57は、前記ファン574等に加え、AC/DC電源部81(前記AC/DC変換部571に対応する)、電流検出回路82、ファン/モータ制御回路83、モータ84、スライド部78を有する。
AC/DC電源部81は、前記AC/DC変換部571に対応する。電流検出回路82は、前記DC出力部573内に設けられ、電源関連の制御のための各部の電流検出を行う回路である。電源ユニット57は、電流検出回路82で検出した電流に基づき電源稼動状態の監視・把握や電源供給等の制御を行う。また、電源ユニット57は、電源稼動状態の認識に基づきファン574の回転を制御する。
ファン/モータ制御回路83は、ファン574及びモータ84に制御ラインで接続される。ファン/モータ制御回路83は、バックボード33を通じてコントローラ500あるいは電源ユニット57からの制御信号を受け、これに基づきファン574及びスライド部78の制御を行う。各制御信号及び電源は、バックボード33の結線上でORされる。電源ユニット57が二重化構成である場合は、一方の電源ユニット57がダウンした場合に、他方の電源ユニット57で電源供給及び電源関連制御が継続される。この場合、シャッタ角度制御等のための制御信号も、前記他方の電源ユニット57からファン/モータ制御回路83に対して送られる。
スライド部78は、モータ84によって駆動されるスライド機構を有している。モータ84は、ファン/モータ制御回路83からの制御信号により回転が制御される。モータ84の回転により、スライド部78のスライド機構が筐体側面方向にスライド動作を行う。スライド部78のスライド動作により、前記窪みのある壁部分によりシャッタ70に力が加わることで開閉される。本図に示す構成例では、スライド部78における単一のスライド機構単位で、複数(例えば4つ)のシャッタ70をまとめて開閉制御する。
筐体における前記シャッタ角度制御と連携したファン回転制御の要因としては、以下のようなものがある。制御元としては例えばコントローラ500側である場合と電源ユニット57側である場合とがある。制御元がコントローラ500側である場合、制御要因として、ホストアクセス頻度、電源温度、電源冗長度、HDD装着数、停止HDD状態などがある。制御元が電源ユニット57側である場合、制御要因として、動作モード、電源内部素子温度、使用電流などがある。前記ホストアクセス頻度は、情報処理装置300からディスクアレイ装置10に対するデータリード/ライト等のアクセスの頻度である。前記電源温度は、AC/DC電源部81等における温度である。前記電源冗長度は、前記電源ユニット57の二重化構成などの冗長度である。前記HDD装着数は、筐体における装着可能な複数のHDA52に関する装着数である。前記停止HDD状態は、筐体における障害等により稼動停止状態にあるHDDの有無等である。前記動作モードは、ディスクアレイ装置におけるスタンバイ、起動、通常などの動作モードである。前記電源内部素子温度は、電源ユニット57内部にある素子の温度である。前記使用電流は、電流検出回路82で検出した各部の使用電流値である。
前記制御元は、上記各種要因を判断して、例えば前記ホストアクセスが少ない場合、温度が低い場合、電源冗長度が大きい場合、HDD装着数が少ない場合、停止HDDが有る場合、動作モードがスタンバイの場合、電源内部素子温度が低い場合、各部使用電流が小さい場合などにおいて、筐体における前記ファン574等のファンを低回転に制御する。また制御元は、ホストアクセスが多い場合等、上記と逆の場合に、ファンを高回転に制御する。ディスクアレイ装置は、このようなファン回転制御と連携して、前記シャッタ角度制御すなわち各通気経路における通気口35の開口面積の調整による冷却風流量の調整を行うことで装置内各部を効率的に冷却を行うことができる。
図23は、実施の形態7において、電源ユニット57側でファン回転数及びシャッタ開閉角度を制御する場合の処理フローについて示す。フローの左側はディスクアレイ装置10のモードを示す。ディスクアレイ装置10のメインスイッチがOFFの状態すなわちスタンバイモードにおいて、ディスクアレイ装置10のブレーカがONされると(S1)、電源ユニット57の備えるサブ電源回路が起動される(S2)。サブ電源回路はディスクアレイ装置10への最小限の電源供給を行う回路である。次に、電源ユニット57側でファン低回転かつ前記制御モードBすなわちシャッタ角度が45°となる半開状態にするように設定が行われる(S3)。
ディスクアレイ装置10のメインスイッチがONされるまではスタンバイモードが維持され、メインスイッチがONされると(S4−Yes)、起動モードに移行する。電源ユニット57は、起動モードにおいて、ファン高回転かつ前記制御モードAすなわちシャッタ角度が90°となる全開状態になるように設定する(S5)。次に、電源ユニット57でメイン電源回路が起動され、コントローラ500に通電がなされる(S6)。メイン電源回路は、HDD51に対する電源供給を含む電源供給を行う回路である。起動されたコントローラ500は、筐体に装着されている各HDD51をスピンアップ(起動)する(S7)。
上記起動モードにおける起動処理が終了すると、ディスクアレイ装置10は準備が整ったため通常モードに移行する。通常モードにおいて、電源ユニット57は、前述したファン回転制御要因についての判断を行う。電源ユニット57は、電源検出回路82で検出した使用電流が閾値以下かどうかを判断する(S8)。また、電源内部素子温度が閾値以下かどうかを判断する(S9)。電源ユニット57は、上記判断結果がすべてYesの場合は、ファン低回転かつシャッタ角度を45°(前記制御モードB)に設定する(S10)。また上記判断結果でNoが有る場合は、ファン高回転かつシャッタ角度を90°(前記制御モードA)に設定する(S11)。すなわち、電源ユニット57は、ファン/モータ制御回路83によりスライド部78を制御させる。
ディスクアレイ装置10のメインスイッチがOFFされるまでは通常モードが維持される。電源ユニット57は、コントローラ500から電源断指示を受けると(S12−Yes)、メイン電源回路を停止する処理を行う(S13)。これにより装置はスタンバイモードに移行し、前記S3の処理に戻る。
図24は、実施の形態7において、コントローラ500側でファン回転数及びシャッタ開閉角度を制御する場合の処理フローについて示す。フローの左側はディスクアレイ装置10のモードを示す。ディスクアレイ装置10のメインスイッチがOFFの状態すなわちスタンバイモードにおいて、ディスクアレイ装置10のブレーカがONされると(S21)、電源ユニット57のサブ電源回路が起動される(S22)。次に、電源ユニット57側でファン低回転かつシャッタ角度を45°(前記制御モードB)となるように設定する(S23)。
ディスクアレイ装置10のメインスイッチがONされるまではスタンバイモードが維持され、メインスイッチがONされると(S24−Yes)、起動モードに移行する。起動モードにおいて、電源ユニット57側でメイン電源回路が起動され、コントローラ500に通電される(S25)。起動されたコントローラ500は、ファン高回転かつシャッタ角度を90°(前記制御モードA)となるように設定する(S26)。コントローラ500は、筐体に装着されている各HDD51をスピンアップする(S27)。
上記起動モードにおける起動処理が終了すると、ディスクアレイ装置10は通常モードに移行する。通常モードにおいて、コントローラ500は、前述したファン回転制御要因についての判断を行う。コントローラ500は、電源温度が閾値以下かどうかを判断する(S28)。また、ホストアクセス頻度が閾値以下かどうかを判断する(S29)。また電源数に対するHDD数の割合(「HDD/電源」)は、閾値以下かどうか、すなわち前記電源冗長度、HDD装着数、停止HDD状態などを判断する(S30)。コントローラ500は、上記判断結果がすべてYesの場合は、ファン低回転かつシャッタ角度を45°(前記制御モードB)に設定する(S31)。上記判断結果でNoが有る場合は、ファン高回転かつシャッタ角度を90°(前記制御モードA)に設定する(S32)。すなわち、コントローラ500は、電源ユニット57に対し制御信号を送り、ファン/モータ制御回路83によりスライド部78を制御させる。
ディスクアレイ装置10のメインスイッチがOFFされるまでは通常モードが維持され、メインスイッチがOFFされると(S33−Yes)、スタンバイモードに移行する。コントローラ500は、電源ユニット57に対しメイン電源回路停止を指示して、電源ユニット57によりメイン電源回路停止処理が行われる(S34)。これにより装置はスタンバイモードに移行し、前記S3の処理に戻る。処理フローは以上である。
その他、前記シャッタ開閉制御機能を構成するスライド部78等を電源ユニット57に対して備える以外にも、バックボード33の背面や背後の支持構造物等に対して設ける形態としてもよい。また、前記シャッタ開閉制御機能では、スライド部78によりシャッタ70の動作を制御したが、シャッタ70とは別に通気口35の開口面積を調整するための第二のシャッタ構造を設けて、当該第二のシャッタ構造に対して動作制御を行う形態などとしてもよい。
以上のように実施の形態7のディスクアレイ装置では、HDA52の装着の状態に連動したシャッタ70の開閉と、装置状態に応じたファン回転制御などに連携したシャッタ70の開閉角度制御とを行うことにより、筐体の各通気経路における冷却風流量を調整して装置内各部を効率的に冷却することができる。電源稼動状態や装置負荷状態等に応じてファン回転及びシャッタ角度を大小に制御する等、省エネ技術としても有効である。
実施の形態7で示したシャッタ角度制御は、前記各実施の形態に示したシャッタ構造に対して組み合わせることが可能である。その場合、シャッタ構造は、実施の形態1に示すような扉状の機構に限らなくともよく、シャッタ構造に応じて通気口35の開口面積を制御する機構を備える。すなわち、シャッタ構造に対応してシャッタを開閉動作させる物理的・機械的な構造物(シャッタ開閉部)及びシャッタ開閉部の動作を制御する処理部を設けた構成等により、実施の形態7と同様の制御で通気口35の開口面積を制御する。
(実施の形態8)
本発明のその他の実施の形態について説明する。実施の形態8のディスクアレイ装置として、前記バックボード33上に設けられている、HDD51の装着及び冷却及び筐体内通風に対応した通気口35以外の通気口に対しても、シャッタ開閉による開口面積の制御を行い、冷却風流量を調整する。
本発明のその他の実施の形態について説明する。実施の形態8のディスクアレイ装置として、前記バックボード33上に設けられている、HDD51の装着及び冷却及び筐体内通風に対応した通気口35以外の通気口に対しても、シャッタ開閉による開口面積の制御を行い、冷却風流量を調整する。
図25は、実施の形態8に関して、バックボード33の前面のレイアウト例を示す説明図である。バックボード33上には、前記HDD51の冷却及び筐体内通風に対応した通気口35以外の他通気口40も設けられている。他通気口40は、バックボード33上における一例を示す。点線枠で示す領域41は、前記他通気口40を含んだ領域の例として筐体下部にある領域を示す。また点線枠で示す領域42は、他通気口40を含んだHDA装着位置の例を示す。他通気口40に対するシャッタ開閉制御を行う構成として以下の例が有る。
他通気口40に対する制御を行う第一の例として、バックボード33においてHDD冷却のための通気口35に加え他通気口40にも対応して、実施の形態1等と同様に、HDA装着側(前側筐体31)からHDA52の装着の状態に応じてシャッタ70の開閉を制御する。当該制御に関して更に二つの構成がある。
HDA装着側から他通気口40に対する制御を行う第一の構成として、他通気口40についても通気口35と同様にシャッタ70を設けてHDA52の抜き差しに連動して開閉する機構とする。例えばHDA装着位置42において、HDD冷却のための通気口35と他通気口40との二つの通気口に対応するようにシャッタ70を設け、HDA52の抜き差しに応じて当該シャッタ70を開閉する機構とする。
HDA装着側から前記他通気口に対する制御を行う第二の構成として、HDD冷却のための通気口35と他通気口40とにおける冷却風の総流量を考慮してシャッタ70を制御する機構とする。例えばHDA装着位置42において、他通気口40を開閉させるシャッタは設けずその開口面積を制御しないが、当該他通気口40に対応する位置にあるHDD冷却のための通気口35に対して設けるシャッタ70の面積(通気口35を閉じる面積)を大きくする等、前記他通気口40の分だけ通気口35の開口面積が制限されるように設計する。
前記他通気口40に対する制御を行う第二の例として、バックボード33においてHDD冷却のための通気口35に加えて他通気口40にも対応して、前記電源ユニット57、コントローラ500、冷却ファンユニット58等の側(後側筐体32)から、前記実施の形態7と同様に、装置状態の判断に基づいてシャッタ70の開閉を制御する。当該制御に関しても前記HDA装着側から制御を行う二つの構成の場合と同様に制御を行う。すなわち、第一の構成として、前記他通気口40についても対応するシャッタ70を設けてHDA52の装着の状態に応じて開閉される機構とすると共に、電源ユニット57等の制御元から装置状態の判断に基づいて当該シャッタ70の開閉角度を制御して他通気口40の冷却風流量を調整する。この形態が本発明によるベストモードである。また第二の構成として、HDD冷却のための通気口35と他通気口40とにおける冷却風の総流量を考慮してシャッタ70が開閉される機構とすると共に、制御元から装置状態の判断に基づいて当該シャッタ70の開閉角度を制御する。このように、HDA52の装着及び冷却に対応した通気口35だけでなく他通気口40についてもシャッタ構造を用いて冷却風流量を調整することで、筐体全体における効率的な冷却を行うことができる。
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
本発明は、ディスクアレイ装置等に用いる冷却技術として利用可能である。
10…ディスクアレイ装置、11…ラックフレーム、12、マウントフレーム、20…基本筐体、21,31…前側筐体、22,32…後側筐体、23,33…バックボード、30…増設筐体、34…コネクタ、35…通気口、36,42…HDA装着位置、37…コネクタ、38…HDAガイド部、39…標準ドライブ位置、40…他通気口、41…領域、51…ハードディスクドライブ、52…ハードディスクユニット、53…バッテリーユニット、54…表示パネル、55…フレキシブルディスクドライブ、56…電源コントローラボード、57…電源ユニット、58…冷却ファンユニット、59…コントローラボード、61…通信インタフェースボード、62…キャッシュメモリ、63…外部コネクタ、64…ブレーカスイッチ、66…冷却ファン、67…コネクタ、70…シャッタ、71…ピン、72…支持部、73…レバー、74…支持構造物、75…管路構造、77…バネ部、78…スライド部、79…発熱部、81…AC/DC電源部、82…電流検出回路、83…ファン/モータ制御回路、84…モータ、91…ファイバチャネルケーブル、92…通信ケーブル、300…情報処理装置、500…コントローラ、501…チャネル制御部、502…ディスク制御部、503…CPU、504…メモリ、505…データコントローラ、506…システム制御部、571…AC/DC変換部、572…システム制御部、573…DC出力部、574…ファン、575…開口領域、576…コネクタ。
Claims (20)
- 記憶装置と、前記記憶装置へデータを記憶する制御を行う制御装置と、各部に電源供給を行う電源ユニットと、筐体内に通風を行うファンと、各部を接続するバックボードとを有し、前記バックボードの一方の面に対しコネクタを介して記憶装置が装着されるディスクアレイ装置であって、
前記ファンの動作により筐体に冷却風を流入して、前記記憶装置が装着される領域と前記バックボードに設けられた通気口とを経由して筐体から排気する冷却機能を有し、
前記バックボードの通気口に対応して、前記記憶装置の装着に応じて開き、未装着に応じて閉じることで前記通気口の開口面積が調整される機構のシャッタが設けられたことを特徴とするディスクアレイ装置。 - 請求項1記載のディスクアレイ装置において、
前記筐体において、前記バックボードを間に介して、筐体の一方側に前記記憶装置を複数台並べて装着可能な領域が配され、他方側に前記ファン及び電源ユニットが配される構造で、
前記ファンの動作により前記冷却風が筐体の前記記憶装置が装着される面側から流入して筐体の前記ファン及び電源ユニットを備える面側から排気される通気経路を有することを特徴とするディスクアレイ装置。 - 請求項1記載のディスクアレイ装置において、
前記バックボードにおいて、前記通気口は、前記記憶装置の装着位置単位で設けられ、前記シャッタは、前記通気口単位で設けられることを特徴とするディスクアレイ装置。 - 請求項1記載のディスクアレイ装置において、
前記シャッタは、前記記憶装置の未装着状態で最大限に閉じた状態において、前記通気口の一部領域を開口した状態とする構造であり、前記シャッタの構造により前記記憶装置の装着部と未装着部における冷却風の流量が同程度になるように調整されることを特徴とするディスクアレイ装置。 - 請求項1記載のディスクアレイ装置において、
前記シャッタは、前記記憶装置の装着部の方が未装着部よりも冷却風の流量が多くなるように、前記通気口を閉じる面積が設計された構造であることを特徴とするディスクアレイ装置。 - 請求項1記載のディスクアレイ装置において、
前記シャッタは、扉状に開閉され、前記記憶装置の装着時に、前記記憶装置のバックボード接続面側に備えた凸状の構造物により押し開かれる機構であることを特徴とするディスクアレイ装置。 - 請求項1記載のディスクアレイ装置において、
前記シャッタは、前記通気口の前後における冷却対象部位の配置に対応して冷却風の流れを誘導する配置及び形状であることを特徴とするディスクアレイ装置。 - 請求項1記載のディスクアレイ装置において、
前記シャッタは、前記記憶装置の装着時に、前記バックボードの前記記憶装置が装着される側の面に設けられた凸状の構造物が前記記憶装置により押されることに連動して開かれる機構であることを特徴とするディスクアレイ装置。 - 請求項1記載のディスクアレイ装置において、
前記シャッタは、筐体内において前記バックボードの背後に設けられた支持構造物に対して設けられ、前記バックボードの通気口から前記支持構造物に設けられたシャッタまでの領域が、密閉された通気路構造であることを特徴とするディスクアレイ装置。 - 請求項1記載のディスクアレイ装置において、
前記シャッタは、筐体内において前記記憶装置が装着される側の領域における前記記憶装置の装着のためのガイド部に対して設けられて、前記記憶装置の挿入に連動して開き、抜き去りに連動して閉じる機構であることを特徴とするディスクアレイ装置。 - 請求項1記載のディスクアレイ装置において、
筐体における前記記憶装置の装着部と未装着部の境界部分に、前記記憶装置の装着位置に対応した通気路の領域を隣接領域とは独立した管路構造にする整流手段を有することを特徴とするディスクアレイ装置。 - 請求項1記載のディスクアレイ装置において、
前記バックボード上における、前記記憶装置の装着と冷却に対応した通気口と、それ以外の他通気口との両方に対応して前記シャッタが設けられ、
前記記憶装置の装着の状態に応じた前記シャッタの開閉により前記他通気口の冷却風流量が制御されることを特徴とするディスクアレイ装置。 - 記憶装置と、前記記憶装置へデータを記憶する制御を行う制御装置と、各部に電源供給を行う電源ユニットと、筐体内に通風を行うファンと、各部を接続するバックボードとを有し、前記バックボードの一方の面に対しコネクタを介して記憶装置が装着されるディスクアレイ装置であって、
前記ファンの動作により筐体に冷却風を流入して、前記記憶装置が装着される領域と前記バックボードに設けられた通気口とを経由して筐体から排気する冷却機能を有し、
前記バックボードの通気口に対応して、前記記憶装置の装着に応じて開き、未装着に応じて閉じることで前記通気口の開口面積が調整される機構のシャッタが設けられ、
冷却に係わる装置状態の判断に基づき前記通気口の開口面積を制御することで前記冷却風の流量を調整する制御手段を備えることを特徴とするディスクアレイ装置。 - 請求項13記載のディスクアレイ装置において、
前記制御手段は、前記冷却に係わる装置状態の判断に基づく前記ファンを用いたファン回転数の制御と組み合わせて、前記通気口の開口面積の制御を行うことを特徴とするディスクアレイ装置。 - 請求項13記載のディスクアレイ装置において、
前記バックボード上における、前記記憶装置の装着と冷却に対応した通気口と、それ以外の他通気口との両方に対応して前記シャッタが設けられ、
前記装置状態の判断に応じた前記シャッタの開閉制御により前記他通気口の冷却風流量が制御されることを特徴とするディスクアレイ装置。 - 請求項13記載のディスクアレイ装置において、
前記制御手段は、
前記バックボードの付近に配置されて、前記シャッタの開閉を調整する動作を行うシャッタ開閉部と、
前記装置状態の判断に基づき前記シャッタ開閉部の動作を制御する処理部とを有することを特徴とするディスクアレイ装置。 - 請求項16記載のディスクアレイ装置において、
前記電源ユニットは、前記処理部を有し、前記冷却に係わる装置状態として、筐体内の電源状態を判断することを特徴とするディスクアレイ装置。 - 請求項16記載のディスクアレイ装置において、
前記制御装置は、前記処理部を有し、前記冷却に係わる装置状態として、装置負荷状態及び前記記憶装置の装着や稼動に関する状態を判断することを特徴とするディスクアレイ装置。 - 請求項16記載のディスクアレイ装置において、
前記シャッタは、前記バックボードの背面側で開閉動作する機構であり、
前記シャッタ開閉部は、前記バックボード面に平行にスライド動作するスライド部を有し、前記スライド動作により前記バックボードの背面側のシャッタに前記スライド部が接触することで前記シャッタを開閉させる機構であることを特徴とするディスクアレイ装置。 - 請求項16記載のディスクアレイ装置において、
前記電源ユニットは、筐体背面側にファンを備え、バックボード接続面側に前記シャッタ開閉部を備え、前記処理部として制御信号により前記ファン及び前記シャッタ開閉部の動作を制御する回路を有することを特徴とするディスクアレイ装置。
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