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CN106837838A - 服务器风扇转速的控制系统及方法 - Google Patents

服务器风扇转速的控制系统及方法 Download PDF

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CN106837838A
CN106837838A CN201611248035.2A CN201611248035A CN106837838A CN 106837838 A CN106837838 A CN 106837838A CN 201611248035 A CN201611248035 A CN 201611248035A CN 106837838 A CN106837838 A CN 106837838A
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CN
China
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fan
server
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rotating speed
rotation speed
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Application number
CN201611248035.2A
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English (en)
Inventor
刘涛
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Zhengzhou Yunhai Information Technology Co Ltd
Original Assignee
Zhengzhou Yunhai Information Technology Co Ltd
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/004—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids by varying driving speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F04D29/661—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/663—Sound attenuation

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Abstract

本发明公开了一种服务器风扇转速的控制系统及方法，系统包括风扇转速控制单元，用于获取系统的负载利用率信息，根据系统总体负载利用率的变化趋势，并根据系统总体负载利用率的变化趋势调整风扇转速。本发明建立风扇转速的控制单元，基于温度预测控制，实现对于风扇转速过渡慢切换，实现风扇转速的快速稳定收敛。同时，建立服务器主板的温度分布模型，将主板区域划分不同的重点散热区域，采用差异化的风扇转速控制，实现服务器主板的整体散热优化，保证系统的可靠性。

Description

服务器风扇转速的控制系统及方法
技术领域
本发明属于服务器散热领域，尤其涉及一种服务器风扇转速的控制系统及方法。
背景技术
服务器散热主要依赖于风扇对于气流的带动，目前风扇主要由主板上BMC芯片直接控制，通过采集主板上的温度的变化，快速调整风扇转速的变化，实现温度的跟随调整，除了对于散热效果的控制关注之外，对于风扇的噪声控制也越来受到重视，风扇在系统开机及运行过程中产生高分贝声音噪声及电压信号噪声，对于整个系统的设备振动失效及周边环境噪声污染均带来较大的影响。
当前的服务器系统风扇运行使用中，当服务器开机启动时、主板温度快速跳跃时，风扇转速均在进行直接的大幅度调整，此时风扇经历一个加减速过程，产生较大声音及信号噪声，对于系统的整体稳定性产生较大的影响，当前系统风扇运行控制方法存在较大的弊端：一是系统风扇转速的快速调整，造成风扇马达的快速切换速度，加减速过程中，风扇声音及信号噪声激增，且存在风扇转速过调节的情况，需要反复的修正转速，逐渐稳定下来，在此过程中对电源产生较大影响，供电噪声较大，容易导致内存等关键敏感部件的信号传输失效；二是由于服务器风扇的安装位置较为固定，成排安装，转速也也是统一调控，这种整齐划一的布局及策略，使风扇带来的气流并没有高效的应用在主要的散热部件上，很多在进行无效的输出，造成风扇的低效工作及系统功耗的上升。针对当前风扇使用过程中的声音及信号噪声大、风扇工作效能低的问题，为了保证服务器风扇散热系统高效稳定运行，在实际服务器系统风扇的使用过程中，实现风扇转速优化设计尤为重要，并成为决定服务器性能优势的关键要素之一。
发明内容
针对当前服务器风扇使用过程中遇到的上述问题，为此，本发明提供一种服务器风扇转速的控制系统及方法，它具有减少风扇使用过程中的声音及信号噪声、工作效率高等优点。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。
服务器风扇转速的控制系统，包括风扇转速控制单元，用于获取系统的负载利用率信息，根据系统总体负载利用率的变化趋势，并根据系统总体负载利用率的变化趋势调整风扇转速。
优选的，风扇转速控制单元与服务器主板PCH SMBUS相连,通过该总线读取系统的CPU负载利用率、内存利用率信息。
优选的，服务器风扇转速的控制系统，还包括在服务器主板上放置温度传感器矩阵，用于监控各区域温度变化。服务器主板划定高温重点管控区域，在区域上方设置主动风扇，该主动风扇的启动与转速由风扇转速控制单元控制。
优选的，每个风扇的位置，各放置1个独立的保险丝，当风扇异常时，主动切断对应风扇路径的供电，实现异常的隔离，实现风扇单体异常的控制。
优选的，高温重点管控区域，在单位时间内温度上升超过0.5摄氏度，高温重点管控区域的主动风扇启动，快速消除局部过热的风险
优选的，在主板的每个5CM*5CM区域内，设置一个温度传感器。
优选的，服务器风扇转速的控制系统，还包括服务器风扇启动控制单元，用于在服务器主板的开机启动过程中，直接控制风扇以最小转速运行。
服务器风扇转速的控制方法，包括获取系统的负载利用率信息，根据系统总体负载利用率的变化趋势，预先调整风扇转速的增减，使温度的变化大幅度减小。
优选的，服务器风扇转速的控制方法，根据系统的负载变化情况，提前缓速增加风扇转速控制，同时根据温度的上升变化，修正转速，避免转速的温度依赖性，消除过控制。
优选的，5S内系统的系统总体负载利用率增长或减少20%，启动风扇的转速调节。
优选的，系统总体负载利用率，即系统的总体负载率=CPU负载利用率*0.6+内存利用率信息*0.4。
本发明的有益效果：建立风扇转速的控制单元，基于温度预测控制，实现对于风扇转速过渡慢切换，实现风扇转速的快速稳定收敛。
同时，建立服务器主板的温度分布模型，将主板区域划分不同的重点散热区域，采用差异化的风扇转速控制，实现服务器主板的整体散热优化，保证系统的可靠性。
附图说明
图1是实施例的实施流程图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
① 采用ATMEGA128L，建立风扇转速控制单元，放置在服务器主板上，通过该风扇转速控制单元获取系统的负载利用率信息，具体获取方法为：风扇转速控制单元与服务器主板PCH SMBUS相连,通过该总线读取系统的CPU负载利用率、内存利用率信息，采用加权方式生成系统总体负载利用率，即系统的总体负载率=CPU负载利用率*0.6+内存利用率信息*0.4，根据系统总体负载利用率的变化趋势，预先调整风扇转速的增减，使温度的变化大幅度减小，5S内系统的负载利用率增长或减少20%，启动风扇的转速调节，负载利用率上升时，风扇的转速调节方式为：每次只增加当前风扇转速的5%，并且保持2S稳定时间，然后再增加5%风扇转速，再稳定保持2S时间，此时再去读取判断系统的负载利用率，如果继续增长，则跟随预测增加转速，提前根据系统的负载变化情况，提前缓速增加风扇转速控制，同时根据温度的上升变化，修正转速，避免转速的温度依赖性，消除过控制。
② 在服务器主板上放置温度传感器矩阵，在主板的每个5CM*5CM区域内，放置一个温度传感器，建立服务器主板的温度分布模型。具体的模型建立方法为：关闭系统风扇，将服务器主板开机，连续收集主板开机到过热宕机的时间段内，温度传感器矩阵的各个温度点的变化，单位时间内温度上升超过0.5摄氏度的区域为高温重点管控区域。在此区域上方设置主动风扇，该主动风扇的启动与转速由风扇转速控制单元控制，在单位时间内温度上升超过0.5摄氏，则将该重点区域的主动风扇启动，快速消除局部过热的风险，实现服务器主板的整体散热优化。
③ 采用atmega8L,建立服务器风扇启动控制单元，该单元放置在服务器主板上，在服务器主板的开机启动过程中，风扇由服务器风扇启动控制单元直接控制，在此期间，风扇的PWM转速信号会被接到GND上，风扇以最小转速运行。服务器启动完成后，通过PCH的GPIO发出系统启动完成标志信号，该信号输入到服务器风扇启动控制单元，服务器风扇启动控制单元接受到系统启动完成标志信号后，将风扇控制切换到风扇转速控制单元，实现正常的温度散热控制。
经过上面详细的实施，我们可以很方便的实现风扇转速设计，不仅达到了可靠性要求，而且实现高效要求，实现服务器系统的可靠性、稳定性。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.服务器风扇转速的控制系统，其特征在于，包括风扇转速控制单元，用于获取系统的负载利用率信息，根据系统总体负载利用率的变化趋势，并根据系统总体负载利用率的变化趋势调整风扇转速。
2.如权利要求1所述的服务器风扇转速的控制系统，其特征在于，所述风扇转速控制单元与服务器主板PCH SMBUS相连,通过该总线读取系统的CPU负载利用率、内存利用率信息。
3.如权利要求1所述的服务器风扇转速的控制系统，其特征在于，包括在服务器主板上放置温度传感器矩阵，用于监控各区域温度变化。
4.服务器主板划定高温重点管控区域，在区域上方设置主动风扇，该主动风扇的启动与转速由风扇转速控制单元控制。
5.如权利要求3所述的服务器风扇转速的控制系统，其特征在于，所述每个风扇的位置，各放置1个独立的保险丝，当风扇异常时，主动切断对应风扇路径的供电，实现异常的隔离，实现风扇单体异常的控制。
6.如权利要求3所述的服务器风扇转速的控制系统，其特征在于，所述高温重点管控区域在单位时间内温度上升超过0.5摄氏度，高温重点管控区域的主动风扇启动，快速消除局部过热的风险
如权利要求1所述的服务器风扇转速的控制系统，其特征在于，包括服务器风扇启动控制单元，用于在服务器主板的开机启动过程中，直接控制风扇以最小转速运行。
7.根据权利要求1的服务器风扇转速的控制方法，其特征在于，包括获取系统的负载利用率信息，根据系统总体负载利用率的变化趋势，预先调整风扇转速的增减，使温度的变化大幅度减小。
8.根据权利要求7的服务器风扇转速的控制方法，其特征在于，根据系统的负载变化情况，提前缓速增加风扇转速控制，同时根据温度的上升变化，修正转速，避免转速的温度依赖性，消除过控制。
9.根据权利要求7的服务器风扇转速的控制方法，其特征在于，5S内系统的系统总体负载利用率增长或减少20%，启动风扇的转速调节。
10.根据权利要求7的服务器风扇转速的控制方法，其特征在于，系统总体负载利用率，即系统的总体负载率=CPU负载利用率*0.6+内存利用率信息*0.4。
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