基于预防性散热的服务器功耗优化方法研究

发布时间：2021-12-02 14:19

　　随着互联网行业的高速发展和5G时代的到来,对于高性能服务器和存储设备的需求越来越大,但同时对于设备功耗优化的要求也越来越高。提出了一种基于预防性散热的功耗优化控制策略对服务器的功耗进行优化。首先获取设备的最高温度,与温度阈值比较后设为参考点,通过评估参考点的电流变化来预测温度变化的趋势,随后发出相对应的控制信号来预先调节风扇转速,达到功耗优化的目的。搭建了实验系统,并针对系统的功耗优化问题,设计不同周期相同占空比、相同周期不同占空比以及不同温度3组实验来对所提控制策略进行验证,实验结果表明所提出的控制策略可以有效地降低设备功耗。 

【文章来源】：计算机工程与科学. 2020,42(08)北大核心CSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

PTEC控制策略流程图

本文搭建了如图2所示的实验系统来验证所提控制策略的有效性。控制系统主要由系统控制板、存储设备、PTEC风扇板和6个4 056 mm风扇组成,其中系统控制板主要由PM8546 PCIe Swith芯片、Aspeed 2500 BMC、CPLD、16个支持NF1的固态硬盘接口、4颗redrvier芯片以及8个mini SAS HD连接器构成。图3是风扇控制系统拓扑结构,首先由存储装置NF1内嵌的温度传感器采集温度信息,电流传感器PAC1720采集NF1电流信息,电流和温度信息由I2C总线经扩展器PCA9546后由BMC统一收集,并传输至风扇控制芯片PIC32MX Microchip(MCU),随后MCU芯片通过调节PWM信号来控制风扇转速,实现温度控制。

考虑到系统中NF1存储器读写时间的不确定性以及工作环境变化所带来的差异,为了验证所提PTEC控制策略在各种复杂工况下的有效性,在不同周期、不同占空比以及不同温度下分别进行功耗验证实验。首先在图2所示实验环境下进行不同周期相同占空比的功耗验证实验;随后又在相同周期不同占空比与不同温度2种实验条件下进行功耗对比实验。基于PTEC的风扇控制系统中,温度阈值设定为60℃,MCU每100 ms会更新PWM信号至风扇,以实现转速的实时调整,PID控制器的参数设定分别为:kp=5,ki=0.1和kd=1。3组实验结果都表明,采用PTEC控制策略的方法检测到电流开始下降,预估温度下降并提前降低风扇转速,进行预防性散热,较无PTEC的传统控制方法功耗有了显著的下降。

【参考文献】：
期刊论文
[1]高密度存储服务器热设计[J]. 沙超群,尤扬,胡长军,郑臣明,刘兴奎.  计算机工程与科学. 2015(12)
[2]服务器水冷热管散热系统设计及性能分析[J]. 王晶,林湧双,朱坤元,林恩华.  科技创新导报. 2015(05)

硕士论文
[1]数据中心功耗优化及调度研究[D]. 汪玉美.杭州电子科技大学 2018
[2]2U游戏服务器的散热研究[D]. 吴泽云.哈尔滨工业大学 2016
[3]服务器机柜的共享风扇散热研究[D]. 张子轩.哈尔滨工业大学 2015



本文编号：3528612