伺服器風扇轉速的控制系統及方法與流程
2023-10-20 05:05:37 3
本發明屬於伺服器散熱領域，尤其涉及一種伺服器風扇轉速的控制系統及方法。
背景技術：
伺服器散熱主要依賴於風扇對於氣流的帶動，目前風扇主要由主板上BMC晶片直接控制，通過採集主板上的溫度的變化，快速調整風扇轉速的變化，實現溫度的跟隨調整，除了對於散熱效果的控制關注之外，對於風扇的噪聲控制也越來受到重視，風扇在系統開機及運行過程中產生高分貝聲音噪聲及電壓信號噪聲，對於整個系統的設備振動失效及周邊環境噪聲汙染均帶來較大的影響。
當前的伺服器系統風扇運行使用中，當伺服器開機啟動時、主板溫度快速跳躍時，風扇轉速均在進行直接的大幅度調整，此時風扇經歷一個加減速過程，產生較大聲音及信號噪聲，對於系統的整體穩定性產生較大的影響，當前系統風扇運行控制方法存在較大的弊端：一是系統風扇轉速的快速調整，造成風扇馬達的快速切換速度，加減速過程中，風扇聲音及信號噪聲激增，且存在風扇轉速過調節的情況，需要反覆的修正轉速，逐漸穩定下來，在此過程中對電源產生較大影響，供電噪聲較大，容易導致內存等關鍵敏感部件的信號傳輸失效；二是由於伺服器風扇的安裝位置較為固定，成排安裝，轉速也也是統一調控，這種整齊劃一的布局及策略，使風扇帶來的氣流並沒有高效的應用在主要的散熱部件上，很多在進行無效的輸出，造成風扇的低效工作及系統功耗的上升。針對當前風扇使用過程中的聲音及信號噪聲大、風扇工作效能低的問題，為了保證伺服器風扇散熱系統高效穩定運行，在實際伺服器系統風扇的使用過程中，實現風扇轉速優化設計尤為重要，並成為決定伺服器性能優勢的關鍵要素之一。
技術實現要素：
針對當前伺服器風扇使用過程中遇到的上述問題，為此，本發明提供一種伺服器風扇轉速的控制系統及方法，它具有減少風扇使用過程中的聲音及信號噪聲、工作效率高等優點。
為了實現上述目的，本發明採用如下技術方案。
伺服器風扇轉速的控制系統，包括風扇轉速控制單元，用於獲取系統的負載利用率信息，根據系統總體負載利用率的變化趨勢，並根據系統總體負載利用率的變化趨勢調整風扇轉速。
優選的，風扇轉速控制單元與伺服器主板PCH SMBUS相連,通過該總線讀取系統的CPU負載利用率、內存利用率信息。
優選的，伺服器風扇轉速的控制系統，還包括在伺服器主板上放置溫度傳感器矩陣，用於監控各區域溫度變化。伺服器主板劃定高溫重點管控區域，在區域上方設置主動風扇，該主動風扇的啟動與轉速由風扇轉速控制單元控制。
優選的，每個風扇的位置，各放置1個獨立的保險絲，當風扇異常時，主動切斷對應風扇路徑的供電，實現異常的隔離，實現風扇單體異常的控制。
優選的，高溫重點管控區域，在單位時間內溫度上升超過0.5攝氏度，高溫重點管控區域的主動風扇啟動，快速消除局部過熱的風險
優選的，在主板的每個5CM*5CM區域內，設置一個溫度傳感器。
優選的，伺服器風扇轉速的控制系統，還包括伺服器風扇啟動控制單元，用於在伺服器主板的開機啟動過程中，直接控制風扇以最小轉速運行。
伺服器風扇轉速的控制方法，包括獲取系統的負載利用率信息，根據系統總體負載利用率的變化趨勢，預先調整風扇轉速的增減，使溫度的變化大幅度減小。
優選的，伺服器風扇轉速的控制方法，根據系統的負載變化情況，提前緩速增加風扇轉速控制，同時根據溫度的上升變化，修正轉速，避免轉速的溫度依賴性，消除過控制。
優選的，5S內系統的系統總體負載利用率增長或減少20%，啟動風扇的轉速調節。
優選的，系統總體負載利用率，即系統的總體負載率=CPU負載利用率*0.6+內存利用率信息*0.4。
本發明的有益效果：建立風扇轉速的控制單元，基於溫度預測控制，實現對於風扇轉速過渡慢切換，實現風扇轉速的快速穩定收斂。
同時，建立伺服器主板的溫度分布模型，將主板區域劃分不同的重點散熱區域，採用差異化的風扇轉速控制，實現伺服器主板的整體散熱優化，保證系統的可靠性。
附圖說明
圖1是實施例的實施流程圖。
具體實施方式
下面結合附圖與實施例對本發明作進一步說明。
① 採用ATMEGA128L，建立風扇轉速控制單元，放置在伺服器主板上，通過該風扇轉速控制單元獲取系統的負載利用率信息，具體獲取方法為：風扇轉速控制單元與伺服器主板PCH SMBUS相連,通過該總線讀取系統的CPU負載利用率、內存利用率信息，採用加權方式生成系統總體負載利用率，即系統的總體負載率=CPU負載利用率*0.6+內存利用率信息*0.4，根據系統總體負載利用率的變化趨勢，預先調整風扇轉速的增減，使溫度的變化大幅度減小，5S內系統的負載利用率增長或減少20%，啟動風扇的轉速調節，負載利用率上升時，風扇的轉速調節方式為：每次只增加當前風扇轉速的5%，並且保持2S穩定時間，然後再增加5%風扇轉速，再穩定保持2S時間，此時再去讀取判斷系統的負載利用率，如果繼續增長，則跟隨預測增加轉速，提前根據系統的負載變化情況，提前緩速增加風扇轉速控制，同時根據溫度的上升變化，修正轉速，避免轉速的溫度依賴性，消除過控制。
② 在伺服器主板上放置溫度傳感器矩陣，在主板的每個5CM*5CM區域內，放置一個溫度傳感器，建立伺服器主板的溫度分布模型。具體的模型建立方法為：關閉系統風扇，將伺服器主板開機，連續收集主板開機到過熱宕機的時間段內，溫度傳感器矩陣的各個溫度點的變化，單位時間內溫度上升超過0.5攝氏度的區域為高溫重點管控區域。在此區域上方設置主動風扇，該主動風扇的啟動與轉速由風扇轉速控制單元控制，在單位時間內溫度上升超過0.5攝氏，則將該重點區域的主動風扇啟動，快速消除局部過熱的風險，實現伺服器主板的整體散熱優化。
③ 採用atmega8L,建立伺服器風扇啟動控制單元，該單元放置在伺服器主板上，在伺服器主板的開機啟動過程中，風扇由伺服器風扇啟動控制單元直接控制，在此期間，風扇的PWM轉速信號會被接到GND上，風扇以最小轉速運行。伺服器啟動完成後，通過PCH的GPIO發出系統啟動完成標誌信號，該信號輸入到伺服器風扇啟動控制單元，伺服器風扇啟動控制單元接受到系統啟動完成標誌信號後，將風扇控制切換到風扇轉速控制單元，實現正常的溫度散熱控制。
經過上面詳細的實施，我們可以很方便的實現風扇轉速設計，不僅達到了可靠性要求，而且實現高效要求，實現伺服器系統的可靠性、穩定性。
上述雖然結合附圖對本發明的具體實施方式進行了描述，但並非對本發明保護範圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護範圍以內。