KR101792729B1 - 노드 피씨별 실시간 모니터링과 개별 제어와 개별 냉각이 가능한 병렬 클러스터 컴퓨터 및 이를 구비한 빅데이터용 서버 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 케이블을 사용하지 않고 피씨들과 백플레인을 con to con 구조로 연결하여 제작 및 유지 보수를 편리하게 하고, 노드 피씨별 실시간 모니터링 및 개별 제어를 통해 병렬 클러스터 컴퓨터의 효율적인 관리 및 제어가 가능하고, 병렬 클러스터 컴퓨터 내부의 온도를 실시간으로 감지하여 이를 토대로 각 로컬영역에 설치된 냉각팬을 단계별로 개별 제어함으로써 냉각에 사용되는 전력 소비를 줄일 수 있도록, 양방향 연동 제어를 위한 원격모듈과 온도 감지 센서를 구비한 다수개의 노드 피씨; 상기 원격모듈과 연결된 제어모듈을 구비하여 노드 피씨별 실시간 모니터링 및 개별 제어를 수행하는 피씨 제어부; 상기 다수개의 노드 피씨와, 상기 피씨 제어부가 병렬 연결되는 백플레인; 하나 또는 복수개의 노드 피씨로 묶인 로컬 영역에 개별 설치되는 복수개의 냉각팬; 각 로컬 영역의 실시간 온도 정보를 전달받고, 입력되는 온도 정보에 따라 상기 냉각팬을 개별 제어하는 온도 제어수단; 을 포함하여 이루어지는 병렬 클러스터 컴퓨터 및 이를 구비한 빅데이터용 서버 시스템에 관한 것이다.

Description

노드 피씨별 실시간 모니터링과 개별 제어와 개별 냉각이 가능한 병렬 클러스터 컴퓨터 및 이를 구비한 빅데이터용 서버 시스템{CLUSTER COMPUTER AND SERVER SYSTEM USING THEREOF}

본 발명은 케이블을 사용하지 않고 피씨들과 백플레인을 con to con 구조로 연결하여 제작 및 유지 보수를 편리하게 하고, 노드 피씨별 실시간 모니터링 및 개별 제어를 통해 병렬 클러스터 컴퓨터의 효율적인 관리 및 제어가 가능하고, 병렬 클러스터 컴퓨터 내부의 온도를 실시간으로 감지하여 이를 토대로 각 로컬영역에 설치된 냉각팬을 단계별로 개별 제어함으로써 냉각에 사용되는 전력 소비를 줄일 수 있도록, 양방향 연동 제어를 위한 원격모듈과 온도 감지 센서를 구비한 다수개의 노드 피씨; 상기 원격모듈과 연결된 제어모듈을 구비하여 노드 피씨별 실시간 모니터링 및 개별 제어를 수행하는 피씨 제어부; 상기 다수개의 노드 피씨와, 상기 피씨 제어부가 병렬 연결되는 백플레인; 하나 또는 복수개의 노드 피씨로 묶인 로컬 영역에 개별 설치되는 복수개의 냉각팬; 각 로컬 영역의 실시간 온도 정보를 전달받고, 입력되는 온도 정보에 따라 상기 냉각팬을 개별 제어하는 온도 제어수단; 을 포함하여 이루어지는 병렬 클러스터 컴퓨터 및 이를 구비한 빅데이터용 서버 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 병렬 클러스터 컴퓨터는 등록특허 제10-0707514호와 같이, 다수개의 노드 피씨를 묶어서 고속 네트워크를 병렬 구조로 사용하는 것으로, 하나의 하우징에 다수개의 범용 피씨를 결합, 범용 피씨를 병렬적으로 연결하여 사용함으로써, 다수의 CPU, 그래픽카드, HDD 등을 활용하여 대용량의 데이터 저장 및 매우 빠른 처리 속도를 제공할 수 있다.

이러한 병렬 클러스터 컴퓨터는 빅데이터 실시간 처리 기능과 사람이 수행하기 힘든 수치 해석 및 시뮬레이션 기능 등을 수행할 수 있는 슈퍼컴퓨터로 단독 사용되거나, 또는 여러 개의 병렬 클러스터 컴퓨터를 연결한 빅데이터용 서버 시스템으로 활용된다.

종래의 병렬 클러스터 컴퓨터 및 이를 이용한 서버 시스템은 사용 특성 상, 24시간 연속 사용으로 인한 과열 및 과부하 방지를 위한 냉각을 위해 많은 전력을 소모하는 문제점이 있으며, 수십에서 수백개의 피씨를 병렬 연결하여 사용하다보니, 각 피씨에 대한 실시간 모니터링 및 개별 제어가 어려운 문제점이 있다.

특히 냉각을 위한 전력 효율 문제는 그린컴퓨팅 구현을 위한 가장 큰 문제점으로 대두되고 있는 실정이다.

종래의 병렬 클러스터 컴퓨터의 구조를 도시한 개념도인 도 1a 및 이를 활용한 종래의 서버 시스템 구조를 도시한 개념도인 도 1b를 참고하여, 상기와 같은 문제점을 보다 구체적으로 설명하면,

기존의 병렬 클러스터 컴퓨터는 도 1a에 도시된 바와 같이, 다수개의 노드 피씨(단독 CPU 사용 또는 복수개의 CPU 사용)를 세로나 가로로 세워 하나의 백플레인에 적층되면서 병렬 연결되는데, 이때 시스템 운영을 위한 케이블이 외부에 별도로 연결되는 구조를 갖고 있기 때문에 통상 케이블이 하우징 외부에 위치하는 관계로 노드 피씨들 간의 연동은 LAN Port를 이용한 네트워크 방식으로 구현되며, 별도의 원격 제어 프로그램 등을 통해 노드 피씨를 제어한다.

이 경우 노드 피씨 상황에 따라 원격 제어 프로그램의 운영이 힘들거나, 네트워크 상황에 따라 연동 속도가 현저하게 떨어지게 되면, 노드 피씨의 상태를 정상적으로 파악하기 힘들며, 개별 제어에 많은 어려움이 따른다. 특히 종래의 병렬 클러스터 컴퓨터는 노드 피씨의 상태가 모니터링 되는 양방향 통신이 아니라 운영자가 원격 제어 프로그램을 연동하여 접속해야만 하는 단방향 제어 방식이라 운영이 편리하지 못하는 단점이 있다.

그리고 상기한 병렬 클러스터 컴퓨터를 이용한 서버 시스템은 도 1b에 도시된 바와 같이, 다수개의 노드 피씨가 하나의 쉘프(shelf; 성냥갑과 같이 높이가 낮은 직육면체 형상의 구조물을 지칭. 형상은 다양하게 변화를 가질 수 있음)에 내장된 복수개의 병렬 클러스터 컴퓨터를, 하나의 랙에 설치하여 하나의 서버 시스템으로 활용되는 것으로,

일반적으로 각 노드 피씨의 CPU에 1차 냉각팬이 1:1로 설치되어 1차 냉각이 진행되며, 각 쉘프마다 2차 냉각팬이 설치되어 병렬 클러스터 컴퓨터에 누정되는 열을 외부로 순환시키는 2차 냉각이 진행되며, 랙 전체의 냉각을 위한 3차 냉각팬이 추가되어 3차 냉각이 진행된다.

그리고 마지막으로 랙(하나 또는 복수개)이 설치된 서버실 내부를 적정 온도로 냉방, 유지하기 위한 서버실의 천정 및 벽면 등에 공조 시스템을 설치하여 서버실의 냉방 및 습도 조정 등을 수행한다.

따라서 이렇게 하나의 서버 시스템에 사용되는 냉각팬의 종류와 수량이 매우 많은 관계로, 이들을 전체 연동시켜 지능형 온도 제어가 가능한 시스템을 구현하기 어렵기 때문에, 냉각을 위한 소비 전력이 매우 클 수밖에 없는 문제점이 있다.

즉, 종래의 병렬 클러스터 컴퓨터 및 이를 이용한 서버 시스템은, 각 부분의 온도를 고정적, 강제적으로 낮추는 방식을 적용하는 바, 온도 변화에 따른 냉각팬 및 공조 시스템의 제어가 아닌 모든 냉각 시스템을 일정하게 유지, 가동하는 제어 방식이기 때문에 냉각을 위한 전력이 전체 시스템 운영의 70% 이상을 차지하는 비효율적인 구조를 갖게 된다.

다시 말해, 모든 노드 피씨의 CPU가 24시간 풀(full) 가동하는 것이 아니고, 노드 피씨별 CPU 및 메모리 등의 사용 시 발생하는 열의 양이 부하에 따라 다르다 보니 온도 편차가 발생할 수밖에 없는데, 종래의 냉각 시스템은 고정적으로 일정하게 가동하여 전력이 소비되므로 매우 비효율적인 전력 소비 구조를 갖게 된다.

따라서 병렬 클러스터 컴퓨터 또는 이를 이용한 서버 시스템 전체의 소모 전력을 100이라고 가정할 때, 이들이 설치된 실내의 온도(대부분 냉방을 위주로 관리하지만 특정 상황에 따라 주변의 온도가 영하로 떨어지는 것을 방지하기 위해 난방을 실시하기도 함.)를 일정하게 유지하기 위한 공조 시스템의 소모 전력이 대략 48% 정도 소비되며, 노드 피씨들의 개별 냉각을 위한 소모 전력이 대략 25~30% 정도 소비되어, 전체 가동 소모 전력의 80% 가까이를 냉각을 위해서만 사용되고 있어, 보다 효율적으로 냉각을 제어할 수 있는 기술의 필요성이 대두되고 있다.

뿐만 아니라, 종래의 병렬 클러스터 컴퓨터 및 이를 이용한 서버 시스템은 각종 케이블(파워 케이블, 네트워크 케이블(LAN 선), 시그널 케이블 등)이 각각의 모듈간 1:1 또는 1:n으로 연결되어 연동되므로, 사용되는 노드 피씨의 숫자가 증가할수록 케이블의 연결이 복잡해지고, 케이블의 특성 및 감쇄 등을 고려하여 고가의 케이블이 필요하게 되는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,

노드 피씨별 실시간 모니터링 및 개별 제어를 통해 병렬 클러스터 컴퓨터의 효율적인 관리 및 제어가 가능하고, 병렬 클러스터 컴퓨터 내부의 온도를 실시간으로 감지하여 이를 토대로 각 로컬영역에 설치된 냉각팬을 단계별로 개별 제어함으로써 냉각에 사용되는 전력 소비를 줄일 수 있으며, 케이블을 사용하지 않고 피씨들과 백플레인을 con to con 구조로 연결하여 제작 및 유지 보수를 편리하게 실시할 수 있는 병렬 클러스터 컴퓨터 및 이를 구비한 빅데이터용 서버 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 병렬 클러스터 컴퓨터는

양방향 연동 제어를 위한 원격모듈과 온도 감지 센서를 구비한 다수개의 노드 피씨;

상기 원격모듈과 연결된 제어모듈을 구비하여 노드 피씨별 실시간 모니터링 및 개별 제어를 수행하는 피씨 제어부;

상기 다수개의 노드 피씨와, 상기 피씨 제어부가 병렬 연결되는 백플레인;

하나 또는 복수개의 노드 피씨로 묶인 로컬 영역에 개별 설치되는 복수개의 냉각팬;

각 로컬 영역의 실시간 온도 정보를 전달받고, 입력되는 온도 정보에 따라 상기 냉각팬을 단계별로 개별 제어하는 온도 제어수단; 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명에 따른 병렬 클러스터 컴퓨터에서

상기 온도 제어수단은

상기 온도 감지 센서에서 전달되는 아날로그 온도 정보를 디지털 신호로 변환하여 데이터화하는 센서 제어부와,

상기 센서 제어부를 통해 입력된 온도 정보에 따라, 상기 냉각팬을 단계별로 개별 작동시키는 팬 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

아울러 본 발명에 따른 병렬 클러스터 컴퓨터에서

상기 피씨 제어부와, 상기 센서 제어부는 상기 백플레인에 모듈 형태로 탑재되거나, 상기 백플레인에 회로 형태로 온보드화되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 병렬 클러스터 컴퓨터를 이용한 빅데이터용 서버 시스템은

양방향 연동 제어를 위한 원격모듈과 온도 감지 센서를 구비한 다수개의 노드 피씨,

상기 원격모듈과 연결된 제어모듈을 구비하여 노드 피씨별 실시간 모니터링 및 개별 제어를 수행하는 피씨 제어부,

상기 다수개의 노드 피씨와, 상기 피씨 제어부가 병렬 연결되는 백플레인,

하나 또는 복수개의 노드 피씨로 묶인 로컬 영역에 개별 설치되는 복수개의 냉각팬,

각 로컬 영역의 실시간 온도 정보를 전달받고, 입력되는 온도 정보에 따라 상기 냉각팬을 단계별로 개별 제어하는 온도 제어수단을 포함하는 복수개의 병렬 클러스터 컴퓨터; 및

상기 복수개의 병렬 클러스터 컴퓨터가 설치되는 랙 본체;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 병렬 클러스터 컴퓨터 및 이를 구비한 서버 시스템은 각 노드 피씨에 양방향 연동 제어가 가능한 원격모듈을 도입하고, 피씨 제어부의 제어모듈을 이용해 시스템 전체에 대한 실시간 모니터링 및 노드 피씨별 개별 제어가 가능하고,

상기 피씨 제어부의 외부 키를 이용하여 해당 노드를 개별 선택할 수 있고, KVM 스위치를 이용해 하나의 컴퓨터 주변기기를 공용으로 사용할 수 있고,

저전력 소비 전력을 갖는 CPU 및/또는 GPU를 사용하여 발열을 줄임과 동시에, 각 로컬 영역의 실시간 온도 정보를 전달받고, 입력되는 온도 정보에 따라 상기 냉각팬을 단계별로 개별 제어하는 온도 제어수단을 도입하여 기존의 고정 냉각 방식이 아닌 온도 감지에 따른 실시간 냉각 제어 방식을 채택하여 각 노드 피씨별 작동 및 온도에 따라 냉각팬의 작동을 단계별로 제어하여 소비 전력을 획기적으로 감소시킬 수 있는 지능형 온도 제어 알고리즘을 구현하고,

클라이언트 피씨 및 노드 피씨를 백플레인에 con to con 구조로 결합하고, 피씨 제어부와, 센서 제어부 및 팬 제어부를 모듈 또는 회로화하여 백플레인에 온보드화시킴으로써, 케이블 사용을 최소화하여 제작 및 유지 보수가 용이한 효과가 있다.

도 1a 및 도 1b는 종래의 병렬 클러스터 컴퓨터 및 이를 이용한 서버 시스템을 설명하기 위한 개념도들.
도 2는 본 발명에 따른 병렬 클러스터 컴퓨터를 설명하기 위한 개념도.
도 3은 본 발명에 따른 온도 제어수단의 블록 개념도.
도 4는 본 발명에 따른 지능형 온도 제어 알고리즘을 설명하기 위한 플로우차트.
도 5는 본 발명에 따른 병렬 클러스터 컴퓨터를 구비한 빅데이터용 서버 시스템을 설명하기 위한 개념도.
도 6은 도 5의 랙 본체 탈착수단을 설명하기 위한 개념도.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.

또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.

본 발명에 따른 병렬 클러스터 컴퓨터 및 이를 구비한 빅데이터용 서버 시스템을 설명함에 있어 편의를 위하여 엄밀하지 않은 대략의 방향 기준을 도 2 및 도 3을 참고하여 특정하면, 중력이 작용하는 방향을 하측으로 하여 보이는 방향 그대로 상하좌우를 정하고, 다른 도면과 관련된 발명의 상세한 설명 및 청구범위에서도 다른 특별한 언급이 없는 한 이 기준에 따라 방향을 특정하여 기술한다.

이하에서는 본 발명에 따른 병렬 클러스터 컴퓨터(C) 및 이를 구비한 빅데이터용 서버 시스템(S)을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

먼저 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 병렬 클러스터 컴퓨터(C)는 크게 노드 피씨(10), 클라이언트 피씨(20), 피씨 제어부(30), 백플레인(backplane; 40), 냉각팬(50), 온도 제어수단(60), 고속 스위칭 허브(70), 전원 공급수단(80)을 포함한다.

노드 피씨(10)는 저전력 CPU, 그래픽 카드, 메모리, HDD(또는 SSD) 하드 디스크 등과 같은 피씨 부품을 포함하는 것으로, 하나의 기판에 피씨 부품들이 실장되어 온보드화(onboard)되어 있으며, 일반 그래픽카드에 CPU의 연산 처리 기능이 포함된 GPU가 탑재될 수 있다.

본 발명은 상기한 구성의 노드 피씨(10) 다수개가 하나의 백플레인(40)에 병렬적으로 장착되어 빅데이터의 저장 및 처리가 가능한 병렬 클러스터 컴퓨터(C)를 이루게 된다.

각 노드 피씨(10)는 슬롯 장착 방식(con to con 방식)으로 백플레인(40)의 가로 또는 세로 방향으로 적층되는 형태로 결합되어 부품 연결을 위한 케이블의 사용을 최소화할 수 있고, 이는 후술하는 클라이언트 피씨(20)에도 동일하게 적용된다.

상기 노드 피씨(10)에는 양방향 연동 제어를 위한 원격모듈(RMS; Remote Management System)(11)이 탑재되어 피씨 제어부(30)의 제어모듈(31)을 통해 노드 피씨(10)별 상태를 실시간으로 모니터링함과 동시에 노드 피씨(10)를 개별적으로 제어할 수 있도록 한다.

또한 노드 피씨(10)는 KVMA(Keybooard, Video(모니터), Mouse, Audo) 스위치 기능이 부가되어 컴퓨터 주변기기를 공용으로 사용해 각 노드 피씨(10)를 개별적으로 사용할 수 있도록 한다.

이러한 노드 피씨(10)는 하나 또는 복수개를 묶어서 하나의 로컬 영역을 형성하게 되며, 각 로컬 영역에는 하나 이상의 냉각팬(50)이 설치된다.

이 경우, 각 냉각팬(50)의 작동을 로컬 영역별(노드 피씨(10)별) 온도 변화에 맞게 단계적으로 제어할 수 있도록 각 노드 피씨(10)는 온도 감지 센서(12)가 더 탑재된다.

상기 온도 감지 센서(12)는 내부 온도를 직접 측정하는 센싱부를 포함하고, 이들 센싱부가 주변의 노이즈 영향을 받지 않고 정확한 데이터를 인지할 수 있도록 하는 노이즈 필터 기능 및 데이터화 기능을 갖는다.

상기 클라이언트 피씨(20)는 상기 노드 피씨(10)의 구성과 동일(원격모듈(21) 및 온도 감지 센서 포함)하게 구성되며, 다만, 백플레인(40)에 하나의 클라이언트 피씨(20)가 장착되며, 클라이언트 피씨(20)는 후술하는 피씨 제어부(30)에 의해 모든 노드 피씨(10)를 통합 제어하는 기능을 한다.

상기 피씨 제어부(30)는 상기 원격모듈(11)(21)과 연결된 제어모듈(31)을 포함하여 이루어져, 클라이언트 피씨(20) 및 노드 피씨(10)별 실시간 모니터링과, 개별 제어를 수행할 수 있도록 하는 것으로, 백플레인(40)에 모듈이나 블록 형태로 탑재되거나, 백플레인(40)에 회로 형태로 온보드화된다.

상기 제어모듈(31)은 상기 원격모듈(11)(21)과 연결되어 피씨 제어부(30)와 각 피씨(10)(20) 사이에 양방향 연동 제어가 가능하도록 한다.

즉, 각 피씨(10)(20)에 설치된 원격모듈(11)(21)은 해당 CPU의 처리 상태나, 데이터 저장 정보, 온도 정보 등을 피씨 제어부(30)로 전송하여 클라이언트 피씨(20)의 비디오 장치 또는 별도의 비디오 장치로 컴퓨터 시스템 전체 정보를 모니터링할 수 있도록 하고,

피씨별 개별 제어가 필요할 경우, 피씨 제어부(30)가 해당 피씨에 접속되어 개별 제어할 수 있다.

그리고 피씨 제어부(30)는 KVMA 스위치와 연동된 외부 키가 연결되어, 각 피씨(10)(20)를 개별 선택할 수 있으며, 클라이언트 피씨(20)에 연결된 비디오, 키보드, 마우스, 오디오와 같은 컴퓨터 주변기기를 공용으로 사용하여, 피씨 제어부(30)를 이용해 전체 컴퓨터 시스템을 관리할 수 있고, KVMA 스위치를 통해 각 노드 피씨(10)를 개별 제어할 수 있다.

따라서 기존의 병렬 클러스터 컴퓨터는 네트워크를 통해 컴퓨터 주변기기가 연결되나, 본 발명은 KVMA 스위치를 이용해 피씨들 간의 물리적 망 분리가 이루어지고, 이러한 KVMA 스위치는 본 발명의 출원인의 등록특허 제10-1438702호의 기술이 사용될 수 있으며, 이와 관련된 상세한 설명은 생략한다.

이를 통해 클러스터 컴퓨터 전체의 초기 인스톨, 부팅 및 셋팅이 편리하며, 컴퓨터 사용 중 각 노드 피씨(10)의 개별 제어가 가능해진다.

상기 백플레인(40)은 상기 클라이언트 피씨(20), 노드 피씨(10)들이 장착되는 일종의 보드로써, 피씨 제어부(30)와, 후술하는 온도 제어수단(60)의 센서 제어부(61)가 모듈이나 블록 형태로 탑재되거나, 회로 형태로 온보드화되 었다.

상기 백플레인(40)은 다수개의 장착슬롯이 마련되어, 상기 클라이언트 피씨(20)와, 노드 피씨(10)들이 con to con 구조로 장착, 결합된다.

상기 백플레인(40)에 센서 제어부(61)가 모듈 탑재 또는 회로 형태로 온보드화되는 것이 보다 편리하며, 복수개의 센서 제어부(61)의 위치를 최적화시키는데 보다 유리하다.

상기 냉각팬(50)은 병렬 클러스터 컴퓨터(C) 내부의 발열을 냉각시켜 컴퓨터 구동에 적합한 온도를 유지하기 위한 것으로, 각 피씨(클라이언트 피씨(20) 및 노드 피씨(10))에 개별 설치될 수 있고, 보다 바람직하게는 하나 또는 복수개의 노드 피씨(10)로 묶인 로컬 영역에 대응하여 개별 설치된다.

이러한 냉각팬(50)은 후술하는 온도 제어수단(60)을 통해 각 로컬 영역의 내부 온도에 따라 단계별 작동하며, 냉각팬(50)의 단계별 작동 방식은 지능형 온도 제어 알고리즘에 따라 냉각팬(50)의 회전 속도(RPM; 회전수)를 조절하는 방식으로 이루어진다.

상기 온도 제어수단(60)은 각 로컬 영역의 실시간 온도 정보를 전달받고, 입력되는 온도 정보에 따라 상기 냉각팬(50)을 단계별로 개별 제어함으로써, 냉각팬(50)들이 항상 동일하게 작동하는 것을 방지하여 불필요한 전력 소비를 줄일 수 있다.

이를 위해 상기 온도 제어수단(60)은, 각 노드 피씨(10)에 구비된 온도 감지 센서(12)와 연결되어, 전달되는 아날로그 온도 정보를 디지털 정보 신호로 변환하여 데이터화하는 센서 제어부(61)와,

상기 센서 제어부(61)를 통해 입력된 온도 정보에 따라, 상기 냉각팬(50)을 단계별로 개별 작동시키는 팬 제어부(62)를 포함한다.

상기 센서 제어부(61)는 상기한 바와 같이, 모듈로 상기 백플레인(40)에 탑재되거나, 회로로 온보드화되어, 수집된 로컬 영역별 온도 정보인 아날로그 데이터를 디지털 데이터를 변환하고, 이를 토대로 로컬 영역별 정확한 온도에 맞게 레벨 조정된 신호를 마이컴을 통해 피씨 제어부(30) 및 팬 제어부(62)로 전달한다.

이를 위해 상기 센서 제어부(61)는 전원부(입력되는 전원을 각 부품(device)에 맞도록 변환시키는 기능), 크리스탈(crystal; 마이콤과 주변 디바이스의 동작 클록을 공급해 주는 기능), 내부 메모리(마이컴 등을 위한 내부 캐시 메모리 및 버퍼(buffer) 기능)를 포함한다.

상기 팬 제어부(62)는 별도의 블록으로 제작되어 냉각팬(50)들의 전원 공급을 제어하는 장치에 마련되어, 상기 센서 제어부(61)를 통해 입력된 온도 정보에 따라 각각의 냉각팬(50)이 지능형 온도 제어 알고리즘에 맞게 개별적으로 단계별 작동하도록 제어한다.

상기 고속 스위칭 허브(70)는 다수개의 분할 랜 포트를 구비하여 각 피씨(10)(20)에 다중 동시 접속 기능을 부여하는 것으로, KVMA 스위치를 이용해 다수개의 노드 피씨(10)를 이용한 단일 작업 또는 다중 멀티태스킹 작업이 이루어진다.

본 발명은 상기 백플레인(40)에 모든 피씨들이 장착되어 하나의 BUS 구조를 구현하게 되고, 이러한 BUS 구조를 갖는 백플레인(40)이 상기 고속 스위칭 허브(70)를 통해 병렬 구조로 상호 연결되어 고속 스위칭 허브(70)를 통해 데이터 전송이 이루어짐에 따라 각 피씨(10)(20)들을 개별적으로 접속시키기 위한 케이블 등의 사용이 불필요하여 피씨들 간의 데이터 전속이 고속으로 이루어져 전체적인 데이터 처리 시간을 크게 단축할 수 있다.

미설명 도면부호 80은 파워 서플라이를 비롯한 전원 공급수단(80)이다.

이하에서는 도 4를 참고(도면부호는 도 2 및 도 3 참고)하여 상기한 구성의 병렬 클러스터 컴퓨터(C)의 작동을 설명한다.

전원 공급수단(80)에서 전원이 공급되어 가동되면, 백플레인(40)은 온도 제어수단(60) 및 피씨 제어부(30)를 초기화하여 점검한 후, 로컬 영역별 온도 상태 정보를 피씨 제어부(30)로 전송하고, 클라이언트 피씨(20) 및 노드 피씨(10)는 부팅이 완료된 후 각 피씨(10)(20)별 상태 정보를 피씨 제어부(30)로 전송한다.

이렇게 피씨 제어부(30)로 전송된 로컬 영역별 온도 정보 및 각 피씨(10)(20)별 상태 정보는 비디오 장치로 디스플레이되어 병렬 클러스터 컴퓨터(C) 전체의 실시간 모니터링이 이루어지고, 관리자는 다수개의 노드 피씨(10)를 이용한 단일 작업 또는 다중 멀티태스킹 작업을 선택, 사용할 수 있고, 이때 KVMA 스위치를 통해 개별 노드 피씨(10)만을 단독으로 사용하여 개별 제어할 수 있다.

이때 각 피씨(10)(20)들은 저전력 CPU를 사용하여 발열양을 최소화한다.

그리고 피씨들의 가동에 의한 발열이 발생하여 로컬 영역별 온도 변화가 발생하면, 온도 감지 센서(12)에서 감지된 온도 변화 정보가 센서 제어부(61)를 거쳐 피씨 제어부(30) 및 팬 제어부(62)로 전송된다.

피씨 제어부(30)는 실시간으로 감지되는 온도 정보를 업데이트하여 관리자에게 보여주며, 이 때 냉각팬(50)의 작동 유무, 작동 출력 등을 같이 디스플레이하도록 할 수 있다.

그리고 팬 제어부(62)는 입력되는 온도 정보에 따라 지능형 온도 제어 알고리즘을 구동하여 냉각팬(50)들을 개별적으로 단계별 작동시킨다.

이러한 지능형 온도 제어 알고리즘은, 예를 들어, 로컬 영역의 내부 온도 기준 설정이 각각 30℃, 35℃, 40℃, 45℃ 이상일 경우, 팬 제어부(62)는 실시간 감지 온도에 맞게 해당 냉각팬(50)을 30%, 50%, 70%, 100% 출력으로 작동시켜 로컬 영역별로 별도 냉각이 이루어지도록 하고, 냉각에 따른 온도 변화에 맞게 냉각팬(50)의 작동 출력을 조절함으로써 냉각팬(50) 가동에 따른 소모 전력을 최소한으로 줄일 수 있다.

즉, 온도가 높은 로컬 영역에 대해선 해당 냉각팬(50)의 작동 출력을 높여주고, 온도가 낮은 로컬 영역에 대해선 해당 냉각팬(50)의 작동 출력을 줄이고, 경우에 따라 일부 로컬 영역의 노드 피씨(10)(드)가 가동하지 않는 경우 냉각팬(50)의 작동을 off시킴으로써, 최소한의 전력만을 소비하면서 병렬 클러스터 컴퓨터(C)의 가동에 필요한 적정 온도를 유지할 수 있다.

이렇게 냉각팬(50)의 단계별 작동에 의해 변화되는 냉각팬(50)의 출력 정보와, 온도 정보는 피씨 제어부(30)로 실시간으로 전송되어 계속적인 모니터링이 가능하도록 하며, 경우에 따라 특정 로컬 영역의 온도가 위험 온도 이상으로 상승하면 위험 경보를 발령할 수 있다.

다음으로 도 5 및 도 6을 참고(세부 구성은 도 2 내지 도 4 참고.)하여 상기한 구성의 병렬 클러스터 컴퓨터(C)를 구비한 빅데이터용 서버 시스템(S)을 설명한다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 빅데이터용 서버 시스템(S)은 상기한 구성의 병렬 클러스터 컴퓨터(C) 복수개와, 복수개의 병렬 클러스터 컴퓨터(C)가 설치되는 랙 본체(100)를 포함한다.

각 병렬 클러스터 컴퓨터(C)는 쉘프(하우징)에 내장되어 가로 또는 세로방향으로 적층되어 랙 본체(100)에 설치되며, 각 쉘프는 네트워크 또는 물리적 망분리장치로 서로 연결되어 하나의 서버 시스템(S)을 구축하게 된다.

이 경우 복수개의 병렬 클러스터 컴퓨터(C)의 실시간 상태 정보는 메인 비디오 장치로 전송되어 모니터링되며, 관리자는 상기한 특정 병렬 클러스터 컴퓨터(C)의 개별 노드 피씨(10)에 접속하여 개별적인 제어 및 사용이 가능하다.

또한 본 발명은 각 병렬 클러스터 컴퓨터(C)(쉘프) 및 병렬 클러스터 컴퓨터(C) 내부의 로컬 영역별 온도 제어가 개별적으로 이루어짐에 따라, 도 1b와 같은 실내 공조 시스템을 함께 설치, 사용하지 않아도 상온에서 서버 시스템(S)을 운영할 수 있어, 공조 시스템 가동에 따른 전력 소비를 줄일 수 있다.

한편 이러한 빅데이터용 서버 시스템(S)은 다수개의 노드 피씨(10) 사용으로 인해 주기적(또는 필요 시)으로 랙 본체(100)를 열어 내부의 병렬 클러스터 컴퓨터(C) 또는 각 피씨(10)(20)들을 적절하게 유지 보수해줘야 하는데,

일반적인 종래의 랙은 육면체 형상의 프레임에 각 측벽들이 볼트 조립되는 구조로 이루어지기 때문에 랙 본체(100)의 분해 및 조립이 상당히 번거로운 문제점이 있다.

물론 여닫이 도어를 도입할 수도 있으나, 이 경우 서버 시스템의 안전한 사용을 위해선 여닫이 도어의 잠금 장치가 별도로 마련되어야 하고, 여닫이 도어 개폐 방식의 랙은 측벽 분해 조립 개폐방식의 랙에 비해 내부의 밀폐성 유지에 분리한 단점이 있다.

이에 본 발명은 기존의 랙과 같이 랙 본체(100)의 밀폐성 유지에 적합하면서도 랙 본체(100)의 개폐를 보다 쉽고 빠르게 실시할 수 있도록, 원터치 방식으로 개폐가 이루어지도록 하는 랙 본체(100)용 탈착수단(140)을 도입하였다.

이를 보다 구체적으로 설명하면, 도 6에 도시된 바와 같이,

상기 랙 본체(100)는 측면이 개구된 육면체 형상의 프레임(110)과, 상기 프레임(110)의 개구부(110A)에서 완전 분리 가능하여 탈착되는 측판(120)으로 구성되고,

상기 측판(120)이 상기 개구부(110A)에 탈착되도록 하는 탈착수단(140)은

상기 랙 본체(100)의 프레임(110)에 구비되는 가이드부(141)와,

상기 측판(120)에서 회동하도록 결합되는 것으로, 상기 가이드부(141)에 슬라이딩 결합되어 측판(120)의 탈착이 이루어지도록 하는 잠금부재(143)로 구성된다.

도면에서는 랙 본체(100)의 일측면에만 개구부(110A)가 형성되어 측판(120)이 탈착되는 것으로 도시되어 있으나, 랙 본체(100)의 전후좌우 측면과 상, 하 측면 모두에 동일하게 적용될 수 있다.

상기 가이드부(141)는 랙 본체(100)의 프레임(110)에 형성된 개구부(110A)의 모서리부 네 곳에 구비될 수 있다.

그리고 상기 잠금부재(143)를 이용한 측판(120)의 고정 조립 및 분리가 용이하도록,

상기 가이드부(141)는 길이방향을 따라 일측 외주면이 함몰 형성되어 형성된 단턱부(142)를 포함하고,

상기 잠금부재(143)는 상기 가이드부(141)가 삽입되어 슬라이딩 결합되는 잠금홀(144a)을 갖는 회전부(144), 상기 회전부(144)의 측방향으로 돌출 연결된 파지부(145), 상기 잠금홀(144a)의 내측면에서 돌출 형성된 고정돌기부(146), 그리고 상기 회전부(144)의 하면과 연결된 걸림부(147)로 구성된다.

본 발명은 상기 파지부(145)를 이용해 상기 고정돌기부(146)가 상기 단턱부(142)를 향해 회전시킨 상태에서, 상기 가이드부(141)와 잠금홀(144a) 사이의 접촉이 발생하지 않게 되어, 측판(120)을 랙 본체(100)의 프레임(110)에서 자유롭게 탈, 부착할 수 있으며,

측판(120)이 랙 본체(100)의 프레임(110)에 안착된 상태에서, 파지부(145)를 이용해 상기 고정돌기부(146)를 상기 단턱부(142)의 반대방향을 향해 회전시키면, 고정돌기부(146)가 가이드부(141)의 외주면에 접촉, 가압되어, 잠금부재(143)가 고정됨에 따라, 측판(120)을 랙 본체(100)에 고정, 장착할 수 있다.

이러한 탈착수단(40)을 적용한 탈착식 측판(120)을 도입하게 되면, 측판(120) 탈착 시, 드라이버와 같은 공구를 사용하지 않아 탈착을 빠르고 쉽게 행할 수 있어, 유지 관리 작업을 용이하게 실시할 수 있는 효과가 있다.

아울러, 상기 프레임(110), 측판(120) 및 탈착수단(140)의 구성은 빅데이터용 서버 시스템(S)의 랙 본체(100) 뿐만 아니라, 병렬 클러스터 컴퓨터(C)가 내장되는 쉘프(하우징; 미도시)에도 동일하게 적용될 수 있다.

즉, 병렬 클러스터 컴퓨터(C)의 본체에 동일하게 적용하여, 노드 피씨(10)를 비롯한 내부 부품의 유지 보수 관리를 용이하게 할 수 있다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 병렬 클러스터 컴퓨터 및 이를 구비한 빅데이터용 서버 시스템을 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

C : 병렬 클러스터 컴퓨터 S : 서버 시스템
10 : 노드 피씨 11 : 원격모듈
12 : 온도 감지 센서 20 : 클라이언트 피씨
21 : 원격모듈 30 : 피씨 제어부
31 : 제어모듈 40 : 백플레인
50 : 냉각팬 60 : 온도 제어수단
61 : 센서 제어부 62 : 팬 제어부
70 : 고속 스위칭 허브 80 : 전원 공급수단

Claims (4)

1. 양방향 연동 제어를 위한 원격모듈과 온도 감지 센서를 구비한 다수개의 노드 피씨;
   상기 원격모듈과 연결된 제어모듈을 구비하여 노드 피씨별 실시간 모니터링 및 개별 제어를 수행하는 피씨 제어부;
   상기 다수개의 노드 피씨와, 상기 피씨 제어부가 병렬 연결되는 백플레인;
   하나 또는 복수개의 노드 피씨로 묶인 로컬 영역에 개별 설치되는 복수개의 냉각팬;
   각 로컬 영역의 실시간 온도 정보를 전달받고, 입력되는 온도 정보에 따라 상기 냉각팬을 단계별로 개별 제어하는 온도 제어수단; 을 포함하여 이루어지고,
   상기 온도 제어수단은
   상기 온도 감지 센서에서 전달되는 아날로그 온도 정보를 디지털 신호로 변환하여 데이터화하는 센서 제어부와,
   상기 센서 제어부를 통해 입력된 온도 정보에 따라, 상기 냉각팬을 단계별로 개별 작동시키는 팬 제어부를 포함하고,
   상기 피씨 제어부와, 상기 센서 제어부는 상기 백플레인에 모듈 형태로 탑재되거나, 상기 백플레인에 회로 형태로 온보드화되어 있는 것을 특징으로 하는 병렬 클러스터 컴퓨터.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 양방향 연동 제어를 위한 원격모듈과 온도 감지 센서를 구비한 다수개의 노드 피씨,
   상기 원격모듈과 연결된 제어모듈을 구비하여 노드 피씨별 실시간 모니터링 및 개별 제어를 수행하는 피씨 제어부,
   상기 다수개의 노드 피씨와, 상기 피씨 제어부가 병렬 연결되는 백플레인,
   하나 또는 복수개의 노드 피씨로 묶인 로컬 영역에 개별 설치되는 복수개의 냉각팬,
   각 로컬 영역의 실시간 온도 정보를 전달받고, 입력되는 온도 정보에 따라 상기 냉각팬을 개별 제어하는 온도 제어수단을 포함하는 복수개의 병렬 클러스터 컴퓨터; 및
   
   상기 복수개의 병렬 클러스터 컴퓨터가 설치되는 렉 본체;를 포함하여 이루어지고,
   상기 온도 제어수단은
   상기 온도 감지 센서에서 전달되는 아날로그 온도 정보를 디지털 신호로 변환하여 데이터화하는 센서 제어부와,
   상기 센서 제어부를 통해 입력된 온도 정보에 따라, 상기 냉각팬을 단계별로 개별 작동시키는 팬 제어부를 포함하고,
   상기 피씨 제어부와, 상기 센서 제어부는 상기 백플레인에 모듈 형태로 탑재되거나, 상기 백플레인에 회로 형태로 온보드화되어 있는 것을 특징으로 하는 빅데이터용 서버 시스템.

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