RU221545U1 - SERVER CHASSIS - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области вычислительной техники, предназначенной для охлаждения конструктивных элементов серверного шасси. Технический результат заключается в снижении энергопотребления с одновременным снижением уровня шума серверного шасси (серверной стойки) при локальных перегревах серверных вычислительных блоков. Технический результат достигается за счет серверного шасси, выполненного с возможностью управления охлаждением серверных вычислительных блоков посредством контроллера управления охлаждением и множеством локальных контроллеров, и содержащего корпус, выполненный с возможностью охлаждения упомянутых серверных вычислительных блоков, при этом корпус имеет внутреннее разделение на термальные зоны и содержит: контроллер управления охлаждением, установленный на поверхности корпуса и выполненный с возможностью приема данных о температуре в каждой термальной зоне, и в ответ на принятые данные генерировать сигналы управления на множество сдвоенных вентиляторов охлаждения для управления их интенсивностью охлаждения; множество температурных датчиков, выполненных с возможностью измерения температуры в каждой термальной зоне упомянутого корпуса, где термальные зоны являются независимыми друг от друга и выполнены с возможностью размещения в каждой из них до четырех серверных вычислительных блоков, при этом каждый температурный датчик размещен на корпусе серверного шасси на уровне каждого серверного вычислительного блока в точках его возможного локального перегрева; множество локальных контроллеров, каждый из которых размещен в корпусе серверного шасси, выполнен с возможностью приема от упомянутых температурных датчиков данных о температуре в каждой термальной зоне, их обработки, передачи обработанных данных на упомянутый контроллер управления охлаждением, приема от контроллера управления охлаждением сигналов управления и управления на основании принятых сигналов сдвоенным вентилятором охлаждения; множество сдвоенных вентиляторов охлаждения, где каждый сдвоенный вентилятор закреплен внутри корпуса упомянутого серверного шасси, имеет противоположное вращение лопастей, размещен в одной термальной зоне и выполнен с возможностью получения сигналов управления от упомянутого контроллера, и в ответ на принятые сигналы менять интенсивность вращения для охлаждения упомянутых серверных вычислительных блоков. 3 ил. The utility model relates to the field of computer technology intended for cooling structural elements of a server chassis. The technical result consists in reducing power consumption while simultaneously reducing the noise level of the server chassis (server rack) during local overheating of server computing units. The technical result is achieved due to a server chassis configured to control the cooling of server computing units by means of a cooling control controller and a plurality of local controllers, and containing a housing configured to cool said server computing units, wherein the housing is internally divided into thermal zones and contains: a cooling control controller mounted on a surface of the housing and configured to receive temperature data in each thermal zone, and in response to the received data, generate control signals to a plurality of dual cooling fans to control their cooling intensity; a plurality of temperature sensors configured to measure the temperature in each thermal zone of the said housing, where the thermal zones are independent of each other and are configured to accommodate up to four server computing units in each of them, with each temperature sensor located on the server chassis housing on the level of each server computing unit at points of its possible local overheating; a plurality of local controllers, each of which is located in the server chassis housing, configured to receive data on the temperature in each thermal zone from said temperature sensors, process them, transmit the processed data to said cooling control controller, and receive control and control signals from the cooling control controller based on received signals by a dual cooling fan; a plurality of dual cooling fans, where each dual fan is fixed inside the housing of the said server chassis, has opposite rotation of the blades, is placed in one thermal zone and is configured to receive control signals from the said controller, and in response to the received signals, change the intensity of rotation to cool the said server computing units. 3 ill.

Description

[0001] Полезная модель относится к области вычислительной техники, предназначенной для управления охлаждением серверных вычислительных блоков (блейд-серверов). [0001] The utility model relates to the field of computer technology designed to control the cooling of server computing units (blade servers).

Уровень техникиState of the art

[0002] В настоящее время существует множество систем охлаждения серверных вычислительных блоков. Одним из примеров таких решений является устройство для охлаждения серверной стойки, описанное в патенте РФ № RU 2757178 C2. Известное решение раскрывает устройство для охлаждения серверной стойки, которое содержит: основной холодильный блок и теплообменный блок, соединенные с возможностью взаимодействия. Причем основной холодильный блок включает в себя корпус для размещения: испарителя, первого переходного устройства для съемного крепления основного холодильного блока к серверной стойке со стороны первой камеры серверной комнаты, первого вентилятора, выполненного с возможностью нагнетания воздуха из первой камеры во вторую камеру серверной комнаты. Причем теплообменный блок включает в себя корпус для размещения: конденсатора, выполненного с возможностью передачи тепла от жидкого охладителя воздуху, окружающему конденсатор, и сообщающегося по текучей среде с испарителем, второго переходного устройства, выполненного с возможностью съемного крепления теплообменного блока ко второй камере, второго вентилятора, выполненного с возможностью нагнетания нагретого воздуха во вторую камеру.[0002] Currently, there are many cooling systems for server computing units. One example of such solutions is a device for cooling a server rack, described in RF patent No. RU 2757178 C2. The known solution discloses a device for cooling a server rack, which contains: a main refrigeration unit and a heat exchange unit connected to each other. Moreover, the main refrigeration unit includes a housing for housing: an evaporator, a first adapter device for removably attaching the main refrigeration unit to the server rack from the side of the first chamber of the server room, a first fan configured to pump air from the first chamber into the second chamber of the server room. Moreover, the heat exchange unit includes a housing for housing: a condenser configured to transfer heat from the liquid cooler to the air surrounding the condenser and in fluid communication with the evaporator, a second adapter device configured to removably attach the heat exchange unit to the second chamber, a second fan , configured to pump heated air into the second chamber.

[0003] Однако известному решению присущи недостатки. Недостаток известного решения заключается в том, что оно не предусматривает разделение серверной стойки на термальные зоны для индивидуальных режимов управления сдвоенными вентиляторами охлаждения для охлаждения каждой термальной зоны в зависимости от нагрева серверных вычислительных блоков. Более того, известное решение не предусматривает размещения температурных датчиков на уровне каждого серверного вычислительного блока в точках его возможного локального перегрева для более эффективного управления охлаждением. В известном решении увеличение интенсивности вращения сразу всех вентиляторов в случае перегрева внутренних компонентов приводит к высокому энергопотреблению, а также к высокому уровню шума серверного шасси (серверной стойки).[0003] However, the known solution has disadvantages. The disadvantage of the known solution is that it does not provide for dividing the server rack into thermal zones for individual control modes of dual cooling fans to cool each thermal zone depending on the heating of the server computing units. Moreover, the known solution does not provide for the placement of temperature sensors at the level of each server computing unit at points of its possible local overheating for more efficient cooling control. In the known solution, increasing the rotation intensity of all fans at once in the event of overheating of the internal components leads to high power consumption, as well as to a high noise level of the server chassis (server rack).

Раскрытие полезной моделиDisclosure of utility model

[0004] Задачей полезной модели является устранение указанных выше недостатков.[0004] The purpose of the utility model is to eliminate the above disadvantages.

[0005] Техническим результатом при этом является снижение энергопотребления с одновременным снижением уровня шума серверного шасси (серверной стойки) при локальных перегревах серверных вычислительных блоков.[0005] The technical result is a reduction in power consumption while simultaneously reducing the noise level of the server chassis (server rack) during local overheating of the server computing units.

[0006] Для достижения технического результата предложено серверное шасси, выполненное с возможностью управления охлаждением серверных вычислительных блоков посредством контроллера управления охлаждением и множеством локальных контроллеров, и содержащее корпус, выполненный с возможностью охлаждения упомянутых серверных вычислительных блоков, при этом корпус имеет внутреннее разделение на термальные зоны и содержит: контроллер управления охлаждением, установленный на поверхности корпуса и выполненный с возможностью приема данных о температуре в каждой термальной зоне, и в ответ на принятые данные генерировать сигналы управления на множество сдвоенных вентиляторов охлаждения для управления их интенсивностью охлаждения; множество температурных датчиков, выполненных с возможностью измерения температуры в каждой термальной зоне упомянутого корпуса, где термальные зоны являются независимыми друг от друга и выполнены с возможностью размещения в каждой из них до четырех серверных вычислительных блоков, при этом каждый температурный датчик размещен на корпусе серверного шасси на уровне каждого серверного вычислительного блока в точках его возможного локального перегрева; множество локальных контроллеров, каждый из которых размещен в корпусе серверного шасси, выполнен с возможностью приема от упомянутых температурных датчиков данных о температуре в каждой термальной зоне, их обработки, передачи обработанных данных на упомянутый контроллер управления охлаждением, приема от контроллера управления охлаждением сигналов управления и управления на основании принятых сигналов сдвоенным вентилятором охлаждения; множество сдвоенных вентиляторов охлаждения, где каждый сдвоенный вентилятор закреплен внутри корпуса упомянутого серверного шасси, имеет противоположное вращение лопастей, размещен в одной термальной зоне и выполнен с возможностью получения сигналов управления от упомянутого контроллера, и в ответ на принятые сигналы менять интенсивность вращения для охлаждения упомянутых серверных вычислительных блоков.[0006] To achieve the technical result, a server chassis is proposed, configured to control the cooling of server computing units by means of a cooling control controller and a plurality of local controllers, and containing a housing configured to cool said server computing units, wherein the housing is internally divided into thermal zones and comprises: a cooling control controller mounted on the surface of the housing and configured to receive temperature data in each thermal zone, and in response to the received data, generate control signals to a plurality of dual cooling fans to control their cooling intensity; a plurality of temperature sensors configured to measure the temperature in each thermal zone of the said housing, where the thermal zones are independent of each other and are configured to accommodate up to four server computing units in each of them, with each temperature sensor located on the server chassis housing on the level of each server computing unit at points of its possible local overheating; a plurality of local controllers, each of which is located in the server chassis housing, configured to receive data on the temperature in each thermal zone from said temperature sensors, process them, transmit the processed data to said cooling control controller, and receive control and control signals from the cooling control controller based on received signals by a dual cooling fan; a plurality of dual cooling fans, where each dual fan is fixed inside the housing of the said server chassis, has opposite rotation of the blades, is placed in one thermal zone and is configured to receive control signals from the said controller, and in response to the received signals, change the intensity of rotation to cool the said server computing units.

[0007] Очевидно, что как предыдущее общее описание, так и последующее подробное описание даны лишь для примера и пояснения и не являются ограничениями данной полезной модели.[0007] It is understood that both the foregoing general description and the following detailed description are given by way of example and explanation only and are not intended to be limiting of the present utility model.

Краткое описание чертежейBrief description of drawings

[0008] Фиг. 1 – схематичное изображение серверного шасси.[0008] FIG. 1 – schematic representation of the server chassis.

[0009] Фиг. 2 – внешний вид серверного шасси.[0009] FIG. 2 – appearance of the server chassis.

[0010] Фиг. 3 – наглядная реализация каждой термальной зоны в пределах серверного шасси.[0010] FIG. 3 – visual implementation of each thermal zone within the server chassis.

Осуществление полезной моделиImplementation of a utility model

[0011] Схематическое изображение заявленного серверного шасси показано на фиг. 1.[0011] A schematic representation of the inventive server chassis is shown in FIG. 1.

[0012] Серверное шасси 100 содержит корпус 106, который содержит контроллер 101 управления охлаждением и множество термальных зон 105a, 105b, 105c … 105n серверного шасси 100 (серверной стойки). Множество термальных зон содержит множество температурных датчиков 102a, 102b, 102c … 102n, множество локальных контроллеров 103a, 103b, 103c … 103n, и множество сдвоенных вентиляторов охлаждения 104a, 104b, 104c … 104n. Необходимо отметить, что серверное шасси 100 выполнено в единой конструкции, а все его компоненты соединены сборочными операциями с корпусом 106 серверного шасси. [0012] The server chassis 100 includes a chassis 106 that contains a cooling control controller 101 and a plurality of thermal zones 105a, 105b, 105c...105n of the server chassis 100 (server rack). The plurality of thermal zones includes a plurality of temperature sensors 102a, 102b, 102c...102n, a plurality of local controllers 103a, 103b, 103c...103n, and a plurality of dual cooling fans 104a, 104b, 104c...104n. It should be noted that the server chassis 100 is made in a single structure, and all its components are connected by assembly operations to the server chassis housing 106.

[0013] Каждая термальная зона 105a, 105b, 105c … 105n образована внутри корпуса и конструктивно состоит из различных перегородок, пластин и т.д., которые конструктивно расположены на внутренней части корпуса. При этом термальные зоны выполнены с независимым продувом и охлаждением, а внутреннее пространство каждой термальной зоны изолировано от близлежащей термальной зоны. Иными словами, термальные зоны 105a, 105b, 105c … 105n не имеют короткого замыкания по воздуху и независимы между собой. Следует отметить, что в каждой термальной зоне 105a, 105b, 105c … 105n может размещаться до четырех серверных вычислительных блоков. В случае размещения большего количества серверных вычислительных блоков, в пределах каждой термальной зоны размещается большее количество температурных датчиков 102a, 102b, 102c … 102n и сдвоенных вентиляторов охлаждения 104a, 104b, 104c … 104n. В качестве примера, на каждый серверный вычислительный блок предусмотрено до трех температурных датчиков и один сдвоенный вентилятор охлаждения. Однако это является лишь примером, и на каждый серверный вычислительный блок может приходиться большее количество температурных датчиков и сдвоенных вентиляторов охлаждения. Необходимо отметить, что лопасти каждого сдвоенного вентилятора охлаждения вращаются в противоположном направлении.[0013] Each thermal zone 105a, 105b, 105c...105n is formed within the housing and is structurally composed of various partitions, plates, etc., which are structurally located on the interior of the housing. Moreover, the thermal zones are designed with independent blowing and cooling, and the internal space of each thermal zone is isolated from the adjacent thermal zone. In other words, thermal zones 105a, 105b, 105c ... 105n do not have an air short circuit and are independent of each other. It should be noted that each thermal zone 105a, 105b, 105c...105n can accommodate up to four server computing units. If more server computing units are placed, more temperature sensors 102a, 102b, 102c...102n and dual cooling fans 104a, 104b, 104c...104n are placed within each thermal zone. As an example, each server compute unit has up to three temperature sensors and one dual cooling fan. However, this is just an example, and each server compute unit may have more temperature sensors and dual cooling fans. It should be noted that the blades of each dual cooling fan rotate in the opposite direction.

[0014] Корпус 106 может быть выполнен из термостойкого пластика, металла, или их комбинации. Также корпус 106 может иметь комбинированную конструкцию с применением стекла и металла.[0014] Housing 106 may be made of heat-resistant plastic, metal, or a combination thereof. Also, the housing 106 may have a combined design using glass and metal.

[0015] Контроллер 101 управления охлаждением установлен на поверхности корпуса 106 и выполнен с возможностью приема данных о температуре в каждой термальной зоне 105a, 105b, 105c … 105n. Контроллеру 101 данные о температуре в каждой термальной зоне 105a, 105b, 105c … 105n поступают от каждого локального контроллера 103a, 103b, 103c … 103n. В ответ на принятые данные, контроллер 101 генерирует сигналы управления на каждый сдвоенный вентилятор охлаждения 104a, 104b, 104c … 104n для управления их интенсивностью их работы. Иными словами, контроллер 101 генерирует сигналы управления интенсивностью охлаждения каждой термальной зоны 105a, 105b, 105c … 105n.[0015] The cooling control controller 101 is mounted on the surface of the housing 106 and is configured to receive temperature data in each thermal zone 105a, 105b, 105c...105n. The controller 101 receives temperature data in each thermal zone 105a, 105b, 105c...105n from each local controller 103a, 103b, 103c...103n. In response to the received data, the controller 101 generates control signals to each dual cooling fans 104a, 104b, 104c...104n to control their operating rates. In other words, the controller 101 generates cooling intensity control signals for each thermal zone 105a, 105b, 105c...105n.

[0016] Каждый из температурных датчиков 102a, 102b, 102c … 102n выполнен с возможностью измерения температуры в каждой термальной зоне 105a, 105b, 105c … 105n упомянутого корпуса 106. Термальные зоны 105a, 105b, 105c … 105n являются независимыми друг от друга и выполнены с возможностью размещения в каждой из них до четырех серверных вычислительных блоков (блейд серверов). Каждый температурный датчик 102a, 102b, 102c … 102n размещен на корпусе 106 серверного шасси на уровне каждого серверного вычислительного блока (не показан на фиг.) в точках его возможного локального перегрева. В качестве примера на фиг. 1 проиллюстрировано по три температурных датчика, каждый из которых расположен на поверхности корпуса 106 на уровне каждого серверного вычислительного блока в точках возможного локального перегрева, а именно на уровне процессора, чипсета и памяти каждого серверного вычислительного блока. Все температурные показания каждого температурного датчика передаются на каждый локальный контроллер 103a, 103b, 103c … 103n. Дополнительно для управления обдувом может использоваться двухуровневая система мониторинга температур. На общем уровне температурные датчики расположены на выходе воздушного потока каждой термальной зоны, а на локальном уровне температурные датчики могут быть расположены на уровне каждого серверного вычислительного блока в точках возможного локального перегрева каждого серверного вычислительного блока.[0016] Each of the temperature sensors 102a, 102b, 102c...102n is configured to measure the temperature in each thermal zone 105a, 105b, 105c...105n of the said housing 106. The thermal zones 105a, 105b, 105c...105n are independent of each other and are configured with the ability to accommodate up to four server computing units (blade servers) in each of them. Each temperature sensor 102a, 102b, 102c ... 102n is located on the server chassis housing 106 at the level of each server computing unit (not shown in Fig.) at points of its possible local overheating. As an example, in FIG. 1 illustrates three temperature sensors, each of which is located on the surface of the housing 106 at the level of each server computing unit at points of possible local overheating, namely at the level of the processor, chipset and memory of each server computing unit. All temperature readings from each temperature sensor are transmitted to each local controller 103a, 103b, 103c...103n. Additionally, a two-level temperature monitoring system can be used to control the airflow. At a general level, temperature sensors are located at the airflow outlet of each thermal zone, and at a local level, temperature sensors can be located at the level of each server computing unit at points of possible local overheating of each server computing unit.

[0017] Каждый из множества локальных контроллеров 103a, 103b, 103c … 103n размещен в корпусе серверного шасси и выполнен с возможностью приема от упомянутых температурных датчиков 102a, 102b, 102c … 102n данных о температуре в каждой термальной зоне. После приема упомянутых данных, каждый локальный контролер обрабатывает принятые данные и передает обработанные данные на контроллер 101 управления охлаждением. Каждый локальный контролер 103a, 103b, 103c … 103n выполнен также с возможностью приема от контроллера 101 управления охлаждением сигналов управления и управления, на основании принятых сигналов, сдвоенным вентилятором охлаждения. Следует отметить, что каждой термальной зоне соответствует один локальный контроллер. Также дополнительно каждый локальный контроллер кроме регулировки всех вентиляторов в каждой термальной зоне имеет возможность локального изменения скорости вращения каждого сдвоенного вентилятора, направленного на точки с максимальной температурой. Такой подход позволяет не только динамически устранять точки локального перегрева, но и снижает уровень акустического шума и снижение энергопотребления, поскольку из всей группы вентиляторов воздушного охлаждения работают только те, которые отвечают непосредственно за зону локального перегрева (локальную точку серверного вычислительного модуля). Все остальные вентиляторы при этом будут работать на пониженной скорости.[0017] Each of the plurality of local controllers 103a, 103b, 103c...103n is located in the server chassis and is configured to receive temperature data in each thermal zone from said temperature sensors 102a, 102b, 102c...102n. After receiving said data, each local controller processes the received data and transmits the processed data to the cooling control controller 101. Each local controller 103a, 103b, 103c...103n is also configured to receive control signals from the cooling control controller 101 and, based on the received signals, control the dual cooling fan. It should be noted that each thermal zone has one local controller. Additionally, each local controller, in addition to adjusting all fans in each thermal zone, has the ability to locally change the rotation speed of each dual fan aimed at points with maximum temperature. This approach allows not only to dynamically eliminate points of local overheating, but also reduces the level of acoustic noise and reduces energy consumption, since from the entire group of air cooling fans only those that are directly responsible for the local overheating zone (local point of the server computing module) work. All other fans will operate at reduced speed.

[0018] Каждый сдвоенный вентилятор из множества сдвоенных вентиляторов охлаждения 104a, 104b, 104c … 104n закреплен внутри корпуса упомянутого серверного шасси. Следует отметить, что в контексте настоящей полезной модели один сдвоенный вентилятор охлаждения соответствует одному серверному вычислительному блоку и обеспечивает его охлаждение в соответствии с управляющими инструкциями (сигналами), полученными от локального контроллера соответствующей термальной зоны. Принятые сигналы побуждают каждый вентилятор охлаждения 104a, 104b, 104c … 104n менять интенсивность его вращения для управляемого охлаждения упомянутых серверных вычислительных блоков. Каждый сдвоенный вентилятор имеет противоположное вращение лопастей. [0018] Each dual fan of the plurality of dual cooling fans 104a, 104b, 104c...104n is secured within the chassis of said server chassis. It should be noted that in the context of the present utility model, one dual cooling fan corresponds to one server computing unit and provides its cooling in accordance with control instructions (signals) received from the local controller of the corresponding thermal zone. The received signals cause each cooling fan 104a, 104b, 104c...104n to vary its rotation rate to control the cooling of said server computing units. Each twin fan has counter-rotating blades.

[0019] Хотя данная полезная модель была показана и описана со ссылкой на определенные варианты ее осуществления, специалистам в данной области техники будет понятно, что различные изменения и модификации могут быть сделаны в нем, не покидая фактический объем полезной модели. Следовательно, описанные варианты осуществления имеют намерение охватывать все подобные преобразования, модификации и разновидности, которые попадают под сущность и объем прилагаемой формулы полезной модели.[0019] Although this utility model has been shown and described with reference to certain embodiments thereof, those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made thereto without departing from the actual scope of the utility model. Accordingly, the described embodiments are intended to cover all such transformations, modifications and variations that fall within the spirit and scope of the appended utility model claims.

Claims (1)

Серверное шасси, содержащее корпус, который имеет внутреннее разделение на термальные зоны, причем термальные зоны независимы между собой, причем корпус содержит контроллер управления охлаждением, установленный на поверхности корпуса и выполненный с возможностью приема данных о температуре в каждой термальной зоне, и в ответ на принятые данные генерировать сигналы управления на сдвоенные вентиляторы охлаждения для управления их интенсивностью охлаждения; температурные датчики, выполненные с возможностью измерения температуры в каждой термальной зоне корпуса, где термальные зоны являются независимыми друг от друга; локальные контроллеры, каждый из которых размещен в корпусе серверного шасси, выполнен с возможностью приема от температурных датчиков данных о температуре в каждой термальной зоне, их обработки, передачи обработанных данных на контроллер управления охлаждением, приема от контроллера управления охлаждением сигналов управления и управления на основании принятых сигналов сдвоенным вентилятором охлаждения, причем локальный контроллер выполнен с возможностью локального изменения скорости вращения каждого сдвоенного вентилятора, направленного на точки с максимальной температурой, сдвоенные вентиляторы охлаждения, где каждый сдвоенный вентилятор охлаждения закреплен внутри корпуса серверного шасси в одной термальной зоне, имеет противоположное вращение лопастей и выполнен с возможностью получения сигналов управления от контроллера.A server chassis comprising a chassis that is internally divided into thermal zones, the thermal zones being independent of each other, the chassis comprising a cooling control controller mounted on the surface of the chassis and configured to receive temperature data in each thermal zone, and in response to received data generate control signals to dual cooling fans to control their cooling intensity; temperature sensors configured to measure temperature in each thermal zone of the housing, where the thermal zones are independent of each other; local controllers, each of which is located in the server chassis, is configured to receive temperature data in each thermal zone from temperature sensors, process them, transfer the processed data to the cooling control controller, receive control and control signals from the cooling control controller based on the received signals by a dual cooling fan, wherein the local controller is configured to locally change the rotation speed of each dual fan directed to points with maximum temperature, dual cooling fans, where each dual cooling fan is fixed inside the server chassis in one thermal zone, has counter-rotating blades and configured to receive control signals from the controller.