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KR102335961B1 - 온도 히스테리시스 구간에서의 스마트 팬 제어 방법 및 시스템 - Google Patents

온도 히스테리시스 구간에서의 스마트 팬 제어 방법 및 시스템 Download PDF

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KR102335961B1
KR102335961B1 KR1020210052886A KR20210052886A KR102335961B1 KR 102335961 B1 KR102335961 B1 KR 102335961B1 KR 1020210052886 A KR1020210052886 A KR 1020210052886A KR 20210052886 A KR20210052886 A KR 20210052886A KR 102335961 B1 KR102335961 B1 KR 102335961B1
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KR
South Korea
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temperature
fan
server
speed
duty
Prior art date
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Application number
KR1020210052886A
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Inventor
장치용
음두재
Original Assignee
(주)케이티엔에프
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Publication date
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    • G06F1/20—Cooling means
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    • G—PHYSICS
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Abstract

본 발명은 서버의 성능을 유지하기 위해 중앙처리장치(CPU)의 온도 변화에 따라 팬의 속도를 제어할 수 있는 방법 및 시스템에 관한 것으로, 서버의 온도 및 서버의 상황에 따라 적응적으로 팬의 속도를 제어해 서버가 정상적으로 작동할 수 있는 최적의 온도를 유지하면서도 소모 전력을 최소화할 수 있는 방법 및 시스템에 관한 것으로, 서버 내부 CPU의 온도를 감지하는 제 1단계; 상기 서버 내부 CPU의 온도 제어 여부를 결정하는 제 2단계; 상기 서버 CPU의 온도 스펙, 데이터량, 평균 데이터량 및 팬 온도 상관 관계를 고려해 소모 전력을 최소화하는 팬 속도를 결정하는 제 3단계; 및 결정된 상기 팬 속도에 따라 쿨링팬의 속도를 제어하는 제 4단계;를 포함하는 구성을 개시한다.

Description

온도 히스테리시스 구간에서의 스마트 팬 제어 방법 및 시스템{SMART FAN CONTROL METHOD AND SYSTEM IN TEMPERATURE HYSTERESIS SECTION}
본 발명은 서버의 성능을 유지하기 위해 중앙처리장치(CPU)의 온도 변화에 따라 팬의 속도를 제어할 수 있는 방법 및 시스템에 관한 것으로, 서버의 온도 및 서버의 상황에 따라 적응적으로 팬의 속도를 제어해 서버가 정상적으로 작동할 수 있는 최적의 온도를 유지하면서도 소모 전력을 최소화할 수 있는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
서버(server)는 클라이언트에게 네트워크를 통해 서비스하는 컴퓨터를 의미한다. 인터넷 하면 중앙에서 관리해주는 메인컴퓨터가 있는 것으로 생각하는 이들이 있으나, 사실 인터넷은 수많은 서버들이 거미줄처럼 얽혀서 형성된 것이다. 홈페이지를 운영하려면 서버가 반드시 필요하며, 온라인 게임이나 웹게임들도 서버를 통해서 서비스를 하고 있다. 보통 어느정도 규모가 있는 기관에서는 데이터베이스, 웹 어플리케이션 서버 등등에 방화벽, 라우터 등이 붙어 네트워크를 형성한다.
유저들의 접속량이 많아질수록 서버의 부담도 높아지기 때문에 서비스의 규모에 따라서 운영하는 서버의 성능과 대수가 다르다. 온라인게임들이 주기적으로 점검을 하는 것도 바로 서버점검을 하기 위함이며, 사용자가 몰려서 게임이 제대로 안 돌아간다면 다른 이유도 있겠지만 대부분의 경우 이 서버가 감당하지 못해서 생기는 현상이다.
서버가 접속자를 감당하지 못하는 등 처리해야하는 데이터의 양이 많아지면 발열이 발생하고, 이러한 발열이 심해져 온도가 지나치게 높아지면 서버의 성능이 떨어지고, 더 심해지면 서버가 다운되는 등의 사고가 발생할 수 있다. 따라서, 서버가 정상적으로 작동하게 하기 위해서는 팬을 작동시켜 서버에서 발생하는 열을 식혀주어야 한다.
하지만 서버의 온도가 낮다고 무조건 좋은 것이 아니고, 팬을 작동시키면 필연적으로 전력이 소모되기 때문에 팬을 무작정 최대 속도로 작동시키는 것이 좋은 것은 아니고 이러한 문제를 해결하기 위해서 상황에 따라 적절하게 팬을 제어할 수 있는 방법이 필요한 실정이다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 서버의 상황 및 조건을 고려하여 전력소모를 최소화하고 데이터 처리를 효율을 극대화할 수 있는 쿨링 팬 제어 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 서버의 스펙에 따라 목표 온도를 설정하여 스펙이 상이한 서버들이 모여있어도 각자 최대의 효율을 낼 수 있도록 온도를 제어하는 쿨링 팬 제어 방법을 제공하고자 한다.
상기한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 히스테리시스 구간에서의 스마트 팬 제어 방법은 서버 내부 CPU의 온도를 감지하는 제 1단계; 상기 서버 내부 CPU의 온도 제어 여부를 결정하는 제 2단계; 상기 서버 CPU의 온도 스펙, 데이터량, 평균 데이터량 및 팬 온도 상관 관계를 고려해 소모 전력을 최소화하는 팬 속도를 결정하는 제 3단계; 및 결정된 상기 팬 속도에 따라 쿨링팬의 속도를 제어하는 제 4단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 결정된 상기 팬 속도가 듀티 min 에서 듀티 max 범위 밖인 경우 상기 듀티 min 또는 듀티 max를 상기 팬 속도보다 작거나 크게 변경하는 제 5단계; 및 기 설정된 주기가 되면 상기 제 1단계로 회귀하는 제 6단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제 3단계는 하기 수학식 1에 의해 연산될 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112021047686222-pat00001
(여기서,
Figure 112021047686222-pat00002
는 t1에서 제어할 팬 속도,
Figure 112021047686222-pat00003
는 t1에서의 데이터량,
Figure 112021047686222-pat00004
는 t1에서의 평균 데이터량,
Figure 112021047686222-pat00005
는 팬 속도 온도 상관 관계,
Figure 112021047686222-pat00006
는 목표 온도이다.)
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제 3단계의 목표 온도는
하기 수학식 2에 의해 연산될 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112021047686222-pat00007
(여기서,
Figure 112021047686222-pat00008
는 서버 스펙, 데이터량 및 에너지 효율에 따른 적정 온도 값,
Figure 112021047686222-pat00009
는 t1에서의 데이터량,
Figure 112021047686222-pat00010
는 온도에 따른 에너지 효율 값이다.)
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제 5단계는 듀티 max를 낮춰야 할 때는 기준 듀티 max와의 관계에서 일정 비율씩 낮춰갈 수 있다.
본 발명에 따르면, 서버의 상황 및 조건을 고려하여 확률 적으로 전력소모를 최소화하고 데이터 처리를 효율을 극대화할 수 있는 온도를 선택하고 선택된 온도에 맞게 팬을 제어할 수 있다.
또한, 본 발명은 서버의 스펙에 따라 목표 온도를 설정하여 스펙이 상이한 서버들이 모여있어도 각자 최대의 효율을 낼 수 있도록 온도를 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 효과들이 포함될 수 있다.
도 1은 실제 서버의 일 예시이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 히스테리시스 구간에서의 스마트 팬 제어 방법을 수행하는 시스템의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 히스테리시스 구간에서의 스마트 팬 제어 방법의 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 '온도 히스테리시스 구간에서의 스마트 팬 제어 방법 및 시스템'을 상세하게 설명한다. 설명하는 실시 예들은 본 발명의 기술사상을 당업자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로 이에 의해 본 발명이 한정되지 않는다. 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.
한편, 이하에서 표현되는 각구성부는 본 발명을 구현하기 위한 예일 뿐이다. 따라서, 본 발명의 다른 구현에서는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다른 구성부가 사용될 수 있다.
또한, 각구성부는 순전히 하드웨어 또는 소프트웨어의 구성만으로 구현될 수도 있지만, 동일 기능을 수행하는 다양한 하드웨어 및 소프트웨어 구성들의 조합으로 구현될 수도 있다. 또한, 하나의 하드웨어 또는 소프트웨어에 의해 둘 이상의 구성부들이 함께 구현될 수도 있다.
또한, 어떤 구성요소들을 '포함'한다는 표현은, '개방형'의 표현으로서 해당구성요소들이 존재하는 것을 단순히 지칭할 뿐이며, 추가적인 구성요소들을 배제하는 것으로 이해되어서는 안된다.
도 1은 실제 서버의 일 예시이다.
도 1을 참조하면, 서버는 일반적으로 서버 렉에 병렬적으로 배치되어 있다. 고정된 위치에서 작업을 수행하면 서버에서는 발열이 발생하고 이러한 발열을 잡는 것이 서버 안정화에 있어서 큰 과제 중에 하나이다. 쿨링 방식에는 공랭식과 수냉식 두가지가 있으나 수냉식보다 공랭식이 여러가지로 간편하기 때문에 넓게 사용되고 있다. 서버가 기능함에 있어서 온도가 낮다고 무조건 좋은 것은 아니기 때문에 서버는 적정 온도를 유지해야 하고, 이러한 온도 조절에 있어서 가장 핵심적인 기능을 하는 것이 쿨링 팬이다.
따라서, 쿨링 팬을 제어하여 서버의 데이터 처리 효율을 유지하면서도 전력 소모를 최소화할 수 있는 본 발명을 제시하고자 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 쿨링팬은 코일이 감겨 형성되는 스테이터, 상기 스테이터를 덮는 외관 커버 및 상기 외관 커버의 내주면에 배치되는 영구자석을 포함하여 이루어지는 로터, 상기 외관 커버에 연결되는 허브와 상기 허브로부터 바깥쪽으로 연장 형성된 블레이드로 이루어지는 팬, 상기 외관 커버에 형성되어 조립 지그와의 중심을 맞추는 지그 가이드 홀을 포함하고, 상기 영구자석 중심은 상기 중심홀의 중심과 상기 지그 가이드 홀의 중심을 연결하는 직선의 연장선에 있을 수 있다.
상기 로터는 상기 스테이터를 덮고, 상기 축에 의해 회전하는 구성으로, 상기 로터의 내측에는 상기 스테이터가 위치하고, 상기 로터의 회측에는 상기 팬이 결합된다. 상기 스테이터와 상기 로터로 이루어지는 모터는 상기 스테이터에 설치된 코일이 인버터로부터 전원을 공급받고, 그에 따라 상기 코일과 상기 영구자석 사이에 발생되는 반발력에 의해 상기 로터가 회전하게 됨으로써 구동될 수 있다.
상기 외관 커버는 내부로 이물질 유입이 차단되도록 밀폐된 형상으로 형성될 수 있으나, 상기 외관 커버 내부의 열이 외부로 배출 될 수 있도록 일정 공간이 개방된 형상으로 이루어질 수도 있다.
상기 팬은 허브와 상기 허브에서 방사형으로 배치되는 복수개의 블레이드로 이루어지며, 상기 외관 커버와 결합하여, 상기 외관 커버와 동시에 회전하는 구성이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 히스테리시스 구간에서의 스마트 팬 제어 시스템의 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 히스테리시스 구간에서의 스마트 팬 제어 시스템(100)은 온도감지부(110), 속도결정부(120) 및 팬 제어부(130)를 포함할 수 있다.
상기 온도감지부(110)는 서버 내부의 온도를 감지할 수 있다. 상기 온도감지부(110)는 상기 서버에 포함된 CPU의 온도를 감지할 수 있다. 상기 온도감지부(110)는 접촉식 온도 센서와 비접촉식 온도 센서 중 하나일 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 상기 온도감지부(110)는 열전쌍, 서미스터(thermistor), 저항온도 검출기(RTD, resistance temperature detectors) 및 적외선 온도센서 중 어느 하나 일 수 있다.
상기 온도감지부(110)는 상기 서버 또는 CPU의 온도를 감지해 상기 속도결정부(120)로 전송할 수 있다. 상기 온도감지부(110)는 주기적으로 상기 서버 또는 CPU의 온도를 감지해 상기 속도결정부(120)로 전송할 수 있다.
상기 속도결정부(120)는 상기 온도감지부(110)에서 감지한 온도 값을 수신할 수 있다. 상기 속도결정부(120)는 상기 서버 또는 상기 CPU의 온도 값을 수신하여 온도 변화를 감지할 수 있다. 상기 속도결정부(120)는 상기 온도 변화 정도에 따라 상기 서버 내부 CPU의 온도 제어 여부를 결정할 수 있다. 상기 속도결정부(120)는 상기 서버 내부 CPU의 온도가 기 설정된 값 이상 변화하는 경우 온도 제어를 결정할 수 있다. 상기 기 설정된 값은 사용자의 임의의 선택에 따라 결정된 값일 수 있다. 상기 기 설정된 값은 1~5도의 범위에 포함될 수 있다.
상기 속도결정부(120)는 상기 서버 CPU의 온도 스펙, 데이터량, 평균 데이터량 및 팬 온도 상관 관계를 고려해 소모 전력을 최소화하는 팬 속도를 결정할 수 있다. 상기 속도결정부(120)는 상기 서버 CPU의 온도 스펙 정보를 확인할 수 있다. 상기 속도결정부(120)는 상기 서버 CPU의 기종 또는 모델을 확인할 수 있다. 상기 속도결정부(120)는 외부에서 상기 서버 CPU의 스펙에 관한 정보를 획득할 수 있다. 상기 서버 CPU의 온도 스펙은 상기 서버 CPU가 버틸 수 있는 온도 범위, 상기 서버 CPU의 온도에 따른 성능 변화를 포함할 수 있다. 상기 성능 변화는 벤치마크 값의 변화를 포함할 수 있다.
상기 속도결정부(120)는 하기 수학식 1을 연산해 온도 스펙, 데이터량, 평균 데이터량 및 팬 온도 상관 관계를 고려해 소모 전력을 최소화하는 팬 속도를 연산할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112021047686222-pat00011
(여기서, t1은 현재 시간이고,
Figure 112021047686222-pat00012
는 t1에서 제어할 팬 속도,
Figure 112021047686222-pat00013
는 t1에서의 데이터량,
Figure 112021047686222-pat00014
는 t1에서의 평균 데이터량,
Figure 112021047686222-pat00015
는 팬 속도 온도 상관 관계,
Figure 112021047686222-pat00016
는 목표 온도이다.)
상기 속도결정부(120)는 목표 온도에 도달하기 위해 팬 속도와 온도의 상관 관계에 따라 상기 서버 CPU의 데이터 처리 효율을 극대화하고 전력 소모를 최소화 하는 팬 속도를 결정할 수 있다. 상기 속도결정부(120)는 현재 시점의 데이터량에 따라 서버가 최대 데이터 처리 효율을 유지해야 하는지 여부를 판단할 수 있고, 상기 속도결정부(120)는 현재 시점에서의 평균적인 데이터량에 기반해 최고 효율을 유지해야 하는 시간을 예측할 수 있다. 이러한 값에 기반 해 상기 속도결정부(120)는 최고 성능을 내는 온도 및 이러한 온도를 유지해야하는 시간에 따라 팬 속도를 결정할 수 있다.
상기 속도결정부(120)는 하기 수학식 2를 연산해 목표 온도를 결정할 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112021047686222-pat00017
(여기서,
Figure 112021047686222-pat00018
는 서버 스펙, 데이터량 및 에너지 효율에 따른 적정 온도 값,
Figure 112021047686222-pat00019
는 t1에서의 데이터량,
Figure 112021047686222-pat00020
는 온도에 따른 에너지 효율 값이다.)
상기 속도결정부(120)는 서버 스펙(CPU의 스펙을 포함)을 고려하여 온도에 따른 서버 CPU의 효율, 현재 시점의 데이터량 및 온도에 따른 서버 CPU 및 팬 등의 온도에 따른 에너지 효율을 고려하여 목표 온도를 설정할 수 있다.
상기 팬 제어부(130)는 상기 속도결정부(120)의 결정에 따라 쿨링팬을 제어할 수 있다. 상기 팬 제어부(130)는 상기 쿨링팬의 속도를 가속, 감속 또는 유지할 수 있다. 상기 팬 제어부(130)는 상기 쿨링팬의 속도를 듀티 min 및 듀티 max의 범위 내에서 제어할 수 있다. 상기 팬 제어부(130)는 최초 듀티 min은 최대 속도 대비 20 ~ 30%로 설정할 수 있다. 상기 팬 제어부(130)는 최초 듀티 max는 최대 속도 대비 70 ~ 80%로 설정할 수 있다.
상기 팬 제어부(130)는 상기 속도결정부(120)에서 결정된 상기 팬 속도가 듀티 min 에서 듀티 max 범위 밖인 경우 상기 듀티 min 또는 듀티 max를 상기 팬 속도보다 작거나 크게 변경할 수 있다. 상기 팬 제어부(130)는 상기 속도결정부(120)에서 결정된 상기 팬 속도가 듀티 min보다 느린 경우 상기 듀티min을 하향 조정할 수 있다. 상기 팬 제어부(130)는 상기 속도결정부(120)에서 결정된 상기 팬 속도가 듀티 max보다 빠른 경우 상기 듀티 max를 상향 조정할 수 있다. 상기 팬 제어부(130)는 상기 듀티 max를 상향 조정한 이후 상기 속도결정부(120)에서 결정된 상기 팬 속도가 듀티 max보다 낮은 경우 상기 듀티 max를 하향 조정할 수 있다.
상기 팬 제어부(130)는 상기 듀티 max를 상향 조정한 이후 상기 속도결정부(120)에서 결정된 상기 팬 속도가 듀티 max보다 낮은 경우 상기 듀티 최초 듀티 max와의 관계에서 일정 비율씩 낮춰갈 수 있다.
온도감지부(110), 속도결정부(120)는 기 설정된 주기가 되면 상기 온도 감지 단계로 회귀할 수 있다. 상기 기 설정된 주기는 상기 온도감지부(110) 및 상기 속도 결정부(120)에 설정된 값일 수 있다. 상기 기 설정된 주기는 상기 온도감지부(110)의 온도 감지 주기와 같을 수 있다. 상기 기 설정된 주기는 상기 온도감지부(110)의 온도 감지 주기와 다를 수 있다. 상기 기 설정된 주기가 되면 상기 온도감지부(110)는 상기 서버 CPU의 온도를 재감지할 수 있다. 상기 속도결정부(120)는 상기 기 설정된 주기가 되면 팬 속도를 다시 결정할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 히스테리시스 구간에서의 스마트 팬 제어 방법의 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 히스테리시스 구간에서의 스마트 팬 제어 방법은 서버 내부 CPU의 온도를 감지하는 제 1단계(S110)를 포함할 수 있다.
S110 단계에서, 상기 온도감지부(110)는 서버 내부의 온도를 감지할 수 있다. 상기 온도감지부(110)는 상기 서버에 포함된 CPU의 온도를 감지할 수 있다. 상기 온도감지부(110)는 접촉식 온도 센서와 비접촉식 온도 센서 중 하나일 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 상기 온도감지부(110)는 열전쌍, 서미스터(thermistor), 저항온도 검출기(RTD, resistance temperature detectors) 및 적외선 온도센서 중 어느 하나 일 수 있다.
S110 단계에서, 상기 온도감지부(110)는 상기 서버 또는 CPU의 온도를 감지해 상기 속도결정부(120)로 전송할 수 있다. 상기 온도감지부(110)는 주기적으로 상기 서버 또는 CPU의 온도를 감지해 상기 속도결정부(120)로 전송할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 히스테리시스 구간에서의 스마트 팬 제어 방법은 상기 서버 내부 CPU의 온도 제어 여부를 결정하는 제 2단계(S120)를 포함할 수 있다.
S120 단계에서, 상기 속도결정부(120)는 상기 온도감지부(110)에서 감지한 온도 값을 수신할 수 있다. 상기 속도결정부(120)는 상기 서버 또는 상기 CPU의 온도 값을 수신하여 온도 변화를 감지할 수 있다. 상기 속도결정부(120)는 상기 온도 변화 정도에 따라 상기 서버 내부 CPU의 온도 제어 여부를 결정할 수 있다. 상기 속도결정부(120)는 상기 서버 내부 CPU의 온도가 기 설정된 값 이상 변화하는 경우 온도 제어를 결정할 수 있다. 상기 기 설정된 값은 사용자의 임의의 선택에 따라 결정된 값일 수 있다. 상기 기 설정된 값은 1~5도의 범위에 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 히스테리시스 구간에서의 스마트 팬 제어 방법은 상기 서버 CPU의 온도 스펙, 데이터량, 평균 데이터량 및 팬 온도 상관 관계를 고려해 소모 전력을 최소화하는 팬 속도를 결정하는 제 3단계(S130)를 포함할 수 있다.
S130 단계에서, 상기 속도결정부(120)는 상기 서버 CPU의 온도 스펙, 데이터량, 평균 데이터량 및 팬 온도 상관 관계를 고려해 소모 전력을 최소화하는 팬 속도를 결정할 수 있다. 상기 속도결정부(120)는 상기 서버 CPU의 온도 스펙 정보를 확인할 수 있다. 상기 속도결정부(120)는 상기 서버 CPU의 기종 또는 모델을 확인할 수 있다. 상기 속도결정부(120)는 외부에서 상기 서버 CPU의 스펙에 관한 정보를 획득할 수 있다. 상기 서버 CPU의 온도 스펙은 상기 서버 CPU가 버틸 수 있는 온도 범위, 상기 서버 CPU의 온도에 따른 성능 변화를 포함할 수 있다. 상기 성능 변화는 벤치마크 값의 변화를 포함할 수 있다.
S130 단계에서, 상기 속도결정부(120)는 하기 수학식 1을 연산해 온도 스펙, 데이터량, 평균 데이터량 및 팬 온도 상관 관계를 고려해 소모 전력을 최소화하는 팬 속도를 연산할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112021047686222-pat00021
(여기서, t1은 현재 시간이고,
Figure 112021047686222-pat00022
는 t1에서 제어할 팬 속도,
Figure 112021047686222-pat00023
는 t1에서의 데이터량,
Figure 112021047686222-pat00024
는 t1에서의 평균 데이터량,
Figure 112021047686222-pat00025
는 팬 속도 온도 상관 관계,
Figure 112021047686222-pat00026
는 목표 온도이다.)
S130 단계에서, 상기 속도결정부(120)는 목표 온도에 도달하기 위해 팬 속도와 온도의 상관 관계에 따라 상기 서버 CPU의 데이터 처리 효율을 극대화하고 전력 소모를 최소화 하는 팬 속도를 결정할 수 있다. 상기 속도결정부(120)는 현재 시점의 데이터량에 따라 서버가 최대 데이터 처리 효율을 유지해야 하는지 여부를 판단할 수 있고, 상기 속도결정부(120)는 현재 시점에서의 평균적인 데이터량에 기반해 최고 효율을 유지해야 하는 시간을 예측할 수 있다. 이러한 값에 기반 해 상기 속도결정부(120)는 최고 성능을 내는 온도 및 이러한 온도를 유지해야하는 시간에 따라 팬 속도를 결정할 수 있다.
상기 속도결정부(120)는 하기 수학식 2를 연산해 목표 온도를 결정할 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112021047686222-pat00027
(여기서,
Figure 112021047686222-pat00028
는 서버 스펙, 데이터량 및 에너지 효율에 따른 적정 온도 값,
Figure 112021047686222-pat00029
는 t1에서의 데이터량,
Figure 112021047686222-pat00030
는 온도에 따른 에너지 효율 값이다.)
S130 단계에서, 상기 속도결정부(120)는 서버 스펙(CPU의 스펙을 포함)을 고려하여 온도에 따른 서버 CPU의 효율, 현재 시점의 데이터량 및 온도에 따른 서버 CPU 및 팬 등의 온도에 따른 에너지 효율을 고려하여 목표 온도를 설정할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 히스테리시스 구간에서의 스마트 팬 제어 방법은 결정된 상기 팬 속도에 따라 쿨링팬의 속도를 제어하는 제 4단계(S140)를 포함할 수 있다.
S140 단계에서, 상기 팬 제어부(130)는 상기 속도결정부(120)의 결정에 따라 쿨링팬을 제어할 수 있다. 상기 팬 제어부(130)는 상기 쿨링팬의 속도를 가속, 감속 또는 유지할 수 있다. 상기 팬 제어부(130)는 상기 쿨링팬의 속도를 듀티 min 및 듀티 max의 범위 내에서 제어할 수 있다. 상기 팬 제어부(130)는 최초 듀티 min은 최대 속도 대비 20 ~ 30%로 설정할 수 있다. 상기 팬 제어부(130)는 최초 듀티 max는 최대 속도 대비 70 ~ 80%로 설정할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 히스테리시스 구간에서의 스마트 팬 제어 방법은 결정된 상기 팬 속도가 듀티 min 에서 듀티 max 범위 밖인 경우 상기 듀티 min 또는 듀티 max를 상기 팬 속도보다 작거나 크게 변경하는 제 5단계(S150)를 포함할 수 있다.
S150 단계에서, 상기 팬 제어부(130)는 상기 속도결정부(120)에서 결정된 상기 팬 속도가 듀티 min 에서 듀티 max 범위 밖인 경우 상기 듀티 min 또는 듀티 max를 상기 팬 속도보다 작거나 크게 변경할 수 있다. 상기 팬 제어부(130)는 상기 속도결정부(120)에서 결정된 상기 팬 속도가 듀티 min보다 느린 경우 상기 듀티min을 하향 조정할 수 있다. 상기 팬 제어부(130)는 상기 속도결정부(120)에서 결정된 상기 팬 속도가 듀티 max보다 빠른 경우 상기 듀티 max를 상향 조정할 수 있다. 상기 팬 제어부(130)는 상기 듀티 max를 상향 조정한 이후 상기 속도결정부(120)에서 결정된 상기 팬 속도가 듀티 max보다 낮은 경우 상기 듀티 max를 하향 조정할 수 있다.
S150 단계에서, 상기 팬 제어부(130)는 상기 듀티 max를 상향 조정한 이후 상기 속도결정부(120)에서 결정된 상기 팬 속도가 듀티 max보다 낮은 경우 상기 듀티 최초 듀티 max와의 관계에서 일정 비율씩 낮춰갈 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 히스테리시스 구간에서의 스마트 팬 제어 방법은 기 설정된 주기가 되면 상기 제 1단계로 회귀하는 제 6단계(S160)를 포함할 수 있다.
S160 단계에서, 온도감지부(110), 속도결정부(120)는 기 설정된 주기가 되면 상기 온도 감지 단계로 회귀할 수 있다. 상기 기 설정된 주기는 상기 온도감지부(110) 및 상기 속도 결정부(120)에 설정된 값일 수 있다. 상기 기 설정된 주기는 상기 온도감지부(110)의 온도 감지 주기와 같을 수 있다. 상기 기 설정된 주기는 상기 온도감지부(110)의 온도 감지 주기와 다를 수 있다. 상기 기 설정된 주기가 되면 상기 온도감지부(110)는 상기 서버 CPU의 온도를 재감지할 수 있다. 상기 속도결정부(120)는 상기 기 설정된 주기가 되면 팬 속도를 다시 결정할 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통 상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 서버 내부 CPU의 온도를 감지하는 제 1단계;
    상기 서버 내부 CPU의 온도 제어 여부를 결정하는 제 2단계;
    상기 서버 내부 CPU의 온도 스펙, 데이터량, 평균 데이터량 및 팬 온도 상관 관계를 고려해 소모 전력을 최소화하는 팬 속도를 결정하는 제 3단계; 및
    결정된 상기 팬 속도에 따라 쿨링팬의 속도를 제어하는 제 4단계;를 포함하고,
    상기 제 3단계는,
    하기 수학식 1에 의해 연산되는 것을 특징으로 하는 온도 히스테리시스 구간에서의 스마트 팬 제어 방법.
    [수학식 1]
    Figure 112021117014696-pat00038

    (여기서, t1은 현재 시간이고,
    Figure 112021117014696-pat00039
    는 t1에서 제어할 팬 속도,
    Figure 112021117014696-pat00040
    는 t1에서의 데이터량,
    Figure 112021117014696-pat00041
    는 t1에서의 평균 데이터량,
    Figure 112021117014696-pat00042
    는 팬 속도 온도 상관 관계,
    Figure 112021117014696-pat00043
    는 목표 온도이다.)

  2. 제1항에 있어서,
    결정된 상기 팬 속도가 듀티 min 에서 듀티 max 범위 밖인 경우 상기 듀티 min 또는 듀티 max를 상기 팬 속도보다 작거나 크게 변경하는 제 5단계; 및
    기 설정된 주기가 되면 상기 제 1단계로 회귀하는 제 6단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 히스테리시스 구간에서의 스마트 팬 제어 방법.

  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제 3단계의 목표 온도는,
    하기 수학식 2에 의해 연산해 결정되는 것을 특징으로 하는 온도 히스테리시스 구간에서의 스마트 팬 제어 방법.
    [수학식 2]
    Figure 112021117014696-pat00031

    (여기서,
    Figure 112021117014696-pat00032
    는 서버 스펙, 데이터량 및 에너지 효율에 따른 적정 온도 값,
    Figure 112021117014696-pat00033
    는 t1에서의 데이터량,
    Figure 112021117014696-pat00034
    는 온도에 따른 에너지 효율 값이다.)
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제 5단계는,
    상기 듀티 max가 상향 된 이후 상기 듀티 max를 하향 조정하는 경우, 최초 듀티 max와의 관계에서 일정 비율씩 낮춰가는 것을 특징으로 하는 온도 히스테리시스 구간에서의 스마트 팬 제어 방법.
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