一種優(yōu)化rack機柜系統(tǒng)功耗的設(shè)計方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種優(yōu)化RACK機柜系統(tǒng)功耗的設(shè)計方法，屬于服務(wù)器機柜系統(tǒng)供電與散熱領(lǐng)域，本發(fā)明提出了通過調(diào)節(jié)風(fēng)扇占空比與CPU散熱之間的關(guān)系，確定二者之間的平衡點，實現(xiàn)對整機柜功耗的優(yōu)化設(shè)計，既能保證機柜內(nèi)節(jié)點的散熱需求，又實現(xiàn)機柜系統(tǒng)總功耗最小。
【專利說明】一種優(yōu)化RACK機柜系統(tǒng)功耗的設(shè)計方法
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明涉及服務(wù)器機柜系統(tǒng)供電與散熱領(lǐng)域，提出一種優(yōu)化RACK機柜系統(tǒng)功耗的設(shè)計方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用范圍不斷的擴(kuò)大，人們工作生活上的許多業(yè)務(wù)都呈現(xiàn)信息化的發(fā)展趨勢。對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的計算性能要求越來越大，各種高密度的機柜服務(wù)器系統(tǒng)也相繼問世。這類服務(wù)器機柜是由許多的計算節(jié)點以及相關(guān)的管理單元和監(jiān)控單元構(gòu)成。在管理單元的調(diào)度下，實現(xiàn)對機柜服務(wù)器系統(tǒng)所有計算節(jié)點的資源調(diào)度，實現(xiàn)系統(tǒng)計算能力最大化。但這類高密度機柜服務(wù)器系統(tǒng)由于數(shù)據(jù)處理量十分龐大，其整體的耗電也是十分巨大。
[0003]通常的服務(wù)器供電是采用一機器配置一電源的供電方式，這種方式供電效率一般較低，且在面對部署密度要求很高的機房，這種供電方式往往會顯得捉襟見肘。鑒于這種困境，機柜集中供電方式便得以提出。集中式供電方式是將供電的多臺電源模塊通過一電源背板模塊匯集在一塊，以實現(xiàn)冗余供電功能；然后通過電源背板輸出端與供電總線相連接，機柜系統(tǒng)中的所有計算節(jié)點以及散熱子系統(tǒng)均通過供電總線來取電。這種供電方式能夠有效的增加機柜的機柜部署密度，同時又能提高整個機柜系統(tǒng)的供電效率，減少能耗。
[0004]RACK機柜系統(tǒng)采用集中供電、集中散熱的設(shè)計方式。集中供電的實現(xiàn)是采用N+N電源模塊冗余供電方式來給整個機柜系統(tǒng)供電；集中散熱的實現(xiàn)是在機柜的背面部署一道風(fēng)扇墻，風(fēng)扇墻通過抽風(fēng)來給機柜內(nèi)的計算節(jié)點集中散熱。
[0005]由于RACK機柜內(nèi)的節(jié)點中，CPU和各種電壓轉(zhuǎn)換線路元器件功耗會隨工作溫度的升高，而大幅增加；為降低節(jié)點上CPU和元器件的工作溫度，只能通過提高風(fēng)扇墻的轉(zhuǎn)速方式。但提高風(fēng)扇墻轉(zhuǎn)速也會增加機柜系統(tǒng)的功耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決上述矛盾，最大限度降低整機柜功耗，本文提出了一種優(yōu)化RACK機柜系統(tǒng)功耗的設(shè)計方法。通過調(diào)節(jié)RACK機柜風(fēng)扇墻的風(fēng)扇PWM信號的占空比，同時用功率計實際抓取整機柜的總功耗，最后找到一個系統(tǒng)功耗與散熱的平衡點(即當(dāng)風(fēng)扇占空比調(diào)整到一個確定值時，系統(tǒng)實測功耗值最低)。既能保證機柜內(nèi)節(jié)點的散熱需求，又實現(xiàn)機柜系統(tǒng)總功耗最小。
[0007]本發(fā)明的具體步驟如下:
1)將在機柜內(nèi)的節(jié)點按照最大化配置要求滿配；
2)搭建實驗平臺；
3)給機柜上電，并對機柜內(nèi)所有的節(jié)點滿負(fù)荷加壓，同時PC通過WEB界面登錄到RMC；
4)在RMC的管理界面，對RACK機柜風(fēng)扇墻上的風(fēng)扇占空比，在風(fēng)扇占空比100%的基礎(chǔ)上，按照5%的步長逐次遞減；
5)每減小5%的風(fēng)扇占空比，同時觀測功率計的讀數(shù)，直至穩(wěn)定下來，記錄穩(wěn)定時的功耗值及風(fēng)扇占空比；
6)按照4)、5)的步驟操作，實測的功耗值會先隨占空比的減少功耗值降低，當(dāng)降低到最低點，功耗值又會上升；
7)記錄下:最低功耗值，此時所對應(yīng)的風(fēng)扇占空比即為:最終優(yōu)化后的風(fēng)扇占空比。
[0008]本發(fā)明的有益效果是:
通過確認(rèn)系統(tǒng)功耗與散熱的平衡點，尋找風(fēng)扇墻最優(yōu)的風(fēng)扇占空比，從而實現(xiàn)RACK機柜系統(tǒng)功耗最低，而且保證機柜內(nèi)節(jié)點的散熱需求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是機柜的主視圖；
圖2是機柜的后視圖；
圖3是去掉風(fēng)扇墻后，機柜內(nèi)部的結(jié)構(gòu)圖；
圖4為本文設(shè)計方法所搭建的實驗平臺示意圖；
圖5是風(fēng)扇占空比不意圖。
【具體實施方式】
[0010]如圖1、2、3是RACK機柜的三視圖。圖1是為機柜的正面:上下兩層布署高密度計算節(jié)點，中間位置布署有N+N冗余電源框體，交換機；圖2為機柜的背面:布署了 4層風(fēng)扇墻，每個風(fēng)扇墻由9顆風(fēng)扇組成；圖3為去掉風(fēng)扇墻后，機柜內(nèi)部的結(jié)構(gòu):包含計算節(jié)點取電的銅排、電源框體背板。
[0011]如圖4所示，為本文設(shè)計方法所搭建的實驗平臺示意圖。
[0012]圖4中，PC為個人電腦終端，RMC為機柜系統(tǒng)管理單元。其中，PC通過web界面登錄到機柜系統(tǒng)管理單元一RMC，來對機柜上風(fēng)扇墻上的風(fēng)扇PWM信號占空比進(jìn)行設(shè)置；同時，通過數(shù)字功率計實時抓取機柜系統(tǒng)功耗。
[0013]如圖5所示，橫軸表示風(fēng)扇PWM信號占空比，縱軸表示機柜系統(tǒng)功耗；
節(jié)點上電加壓后，風(fēng)扇占空比處于較低水平時，節(jié)點上的CPU及功率元器件發(fā)熱會很大，整機柜功耗處于相對較高的水平；
當(dāng)風(fēng)扇占空比Duty由低占空比逐次增加過程中，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速會增加,機柜節(jié)點的工作溫度會降低，CPU及元器件功耗會降低，整機柜功耗會有所下降；
當(dāng)風(fēng)扇占空比超過DO后，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速很高，風(fēng)扇上的功耗增加，整機柜功耗又會有上升的趨勢。
[0014]具體的實施過程如下:
1)將在機柜內(nèi)的節(jié)點按照最大化配置要求滿配；
2)按照圖4的方式搭建實驗平臺；
3)給機柜上電，并對機柜內(nèi)所有的節(jié)點滿負(fù)荷加壓，同時PC通過WEB界面登錄到RMC；
4)在RMC的管理界面，對RACK機柜風(fēng)扇墻上的風(fēng)扇占空比，在風(fēng)扇占空比100%的基礎(chǔ)上，按照5%的步長逐次遞減；
5)每減小5%的風(fēng)扇占空比，同時觀測功率計的讀數(shù)，直至穩(wěn)定下來，記錄穩(wěn)定時的功耗值及風(fēng)扇占空比； 6)按照4)、5)的步驟操作，實測的功耗值會先隨占空比的減少功耗值降低，當(dāng)降低到最低點，功耗值又會上升；
7)記錄下:最低功耗值，此時所對應(yīng)的風(fēng)扇占空比即為:最終優(yōu)化后的風(fēng)扇占空比。
[0015]這樣一來，通過確認(rèn)系統(tǒng)功耗與散熱的平衡點，尋找風(fēng)扇墻最優(yōu)的風(fēng)扇占空比，從而實現(xiàn)RACK機柜系統(tǒng)功耗最低。
【權(quán)利要求】
1.一種優(yōu)化RACK機柜系統(tǒng)功耗的設(shè)計方法，其特征在于通過調(diào)節(jié)RACK機柜風(fēng)扇墻的風(fēng)扇PWM信號的占空比，同時用功率計實際抓取整機柜的總功耗，最后找到一個系統(tǒng)功耗與散熱的平衡點(即當(dāng)風(fēng)扇占空比調(diào)整到一個確定值時，系統(tǒng)實測功耗值最低)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于 具體步驟如下: 1)將在機柜內(nèi)的節(jié)點按照最大化配置要求滿配； 2)搭建實驗平臺； 3)給機柜上電，并對機柜內(nèi)所有的節(jié)點滿負(fù)荷加壓，同時PC通過WEB界面登錄到RMC； 4)在RMC的管理界面，對RACK機柜風(fēng)扇墻上的風(fēng)扇占空比，在風(fēng)扇占空比100%的基礎(chǔ)上，按照5%的步長逐次遞減； 5)每減小5%的風(fēng)扇占空比，同時觀測功率計的讀數(shù)，直至穩(wěn)定下來，記錄穩(wěn)定時的功耗值及風(fēng)扇占空比； 6)按照4)、5)的步驟操作，實測的功耗值會先隨占空比的減少功耗值降低，當(dāng)降低到最低點，功耗值又會上升； 7)記錄下:最低功耗值，此時所對應(yīng)的風(fēng)扇占空比即為:最終優(yōu)化后的風(fēng)扇占空比。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于電腦終端通過web界面登錄到機柜系統(tǒng)管理單元一RMC，來對機柜上風(fēng)扇墻上的風(fēng)扇PWM信號占空比進(jìn)行設(shè)置；同時，通過數(shù)字功率計實時抓取機柜系統(tǒng)功耗。
【文檔編號】G06F1/32GK103984403SQ201410229961
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月28日
【發(fā)明者】羅嗣恒 申請人:浪潮電子信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司