刀片服务器控制装置的制作方法

本实用新型涉及刀片服务器系统领域，特别是涉及一种刀片服务器控制装置。

背景技术：

随着互联网时代的快速发展，人们对计算机服务器的需求越来越大，高性能高密度成为计算机服务器的趋势。刀片服务器是目前一种典型的高性能高密度计算机服务器，由于其节约空间，易管理，易扩展，支持热备份等，深受用户的欢迎。

刀片服务器性能高，但单块刀片的功耗较大，且作为一种高密度系统，刀片服务器在一个整机插入多个刀片时，整机的功率就会非常大。刀片服务器在上电瞬间或者多个刀片热插拔时，多个刀片同时上、下电，瞬时电流很大造成对刀片服务器的浪涌冲击，在导致自身系统损坏的同时，对供电系统电网也有有比较大的冲击，由此可见，传统的刀片服务器存在多个刀片同时上、下电时产生尖峰电流损坏装置，存在使用可靠性低的缺点。

技术实现要素：

基于此，有必要针对刀片服务器使用可靠性低的问题，提供一种刀片服务器控制装置。

一种刀片服务器控制装置，包括：

检测刀片是否插入服务器槽位内，并生成检测结果发送至控制器的刀片插入检测组件；

接收所述检测结果，依次输出供电使能信号至刀片电源使能装置的控制器；

在接收到供电使能信号时对对应刀片进行上电的刀片电源使能装置；

所述控制器连接所述刀片插入检测组件和所述刀片电源使能装置，所述刀片插入检测组件连接所述服务器槽位，所述刀片电源使能装置连接所述刀片。

上述刀片服务器控制装置，当刀片服务器接通电源时，控制器和刀片插入检测组件获电，刀片插入检测组件开始检测各服务器槽位内是否有刀片插入，并将检测结果反馈给控制器。当刀片插入检测组件检测到服务器槽位内有刀片插入时，对于已经插入了刀片的机框服务器，控制器控制刀片电源使能装置依次给对应刀片上电，这样可以避免多个刀片同时上电产生尖峰电流对刀片服务器总的电源模块和电网的冲击，提高了刀片服务器的使用可靠性。

附图说明

图1为一实施例中刀片服务器控制装置模块图；

图2为一实施例中刀片服务器控制装置结构图；

图3为一实施例中刀片电源使能装置结构图；

图4为另一实施例中刀片电源使能装置结构图；

图5为另一实施例中刀片电源使能装置结构图。

具体实施方式

为了使本实用新型目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本实用新型进行更加全面的描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提供一种刀片服务器控制装置，用于控制刀片服务器中刀片的上电和下电顺序。刀片服务器是指在标准高度的机架式机箱内可插装多个卡式的服务器单元，是一种实现高可用高密度的低成本服务器平台，是专门为特殊应用行业和高密度计算机环境设计的，其主要结构为一大型主体机箱，内部可插上许多“刀片”，其中每一块“刀片”实际上就是一块系统主板，放置于服务器槽位内。在一个实施例中，如图1所示，刀片服务器控制装置包括控制器110、刀片插入检测组件120和刀片电源使能装置130。控制器110连接所述刀片插入检测组件120和所述刀片电源使能装置130，所述刀片插入检测组件120连接所述服务器槽位210，所述刀片电源使能装置130连接所述刀片。刀片插入检测组件120用于检测刀片是否插入服务器槽位210内，并生成检测结果发送至控制器110，控制器110接收刀片插入检测组件120反馈回来的测试结果，再输出供电使能信号至刀片电源使能装置130，刀片电源使能装置130完成对刀片的上下电动作。

具体地，当刀片插入检测组件120检测到有刀片插入服务器槽位210时，控制器110输出供电使能信号至刀片电源使能装置130，刀片电源使能装置130接收到供电使能信号后，对对应的刀片进行上电。在刀片服务器运行的过程中，刀片插入检测组件120不断地检测各个服务器槽位210的刀片插入情况，当有单个刀片插入服务器槽位210时则由刀片电源使能装置130给对应刀片单个上电，当多个刀片插入服务器槽位210时则由刀片电源使能装置130给插在服务器槽位210上的多个刀片依次上电，这样可以保证刀片热插入时，刀片服务器控制装置可以控制多个刀片不同时上电。此外，当刀片插入检测组件120检测到有刀片从服务器槽位210热拔出时，则控制器110控制对应的刀片电源使能装置130立即断开，刀片电源断开，从而避免刀片再次插入时直接上电，造成误动作或损坏设备。

上述刀片服务器控制装置，当刀片服务器接通电源时，控制器110和刀片插入检测组件120获电，刀片插入检测组件120开始检测各服务器槽位内是否有刀片插入，并将检测结果反馈给控制器110。当刀片插入检测组件检测到有刀片插入服务器槽位210内时，控制器110控制刀片电源使能装置130依次给对应刀片上电，这样可以避免多个刀片同时上电产生尖峰电流对刀片服务器总的电源模块和电网的冲击，提高了刀片服务器的使用可靠性。

在一个实施例中，控制器110的类型可以为CPLD、FPGA或单片机。CPLD(Complex Programmable Logic Device，复杂可编程逻辑器件)是一种用户根据需要自行构造逻辑功能的数字集成电路,它具有编程灵活、集成度高、设计开发周期短、适用范围宽、设计制造成本低、保密性强、价格大众化等优点，并且由于CPLD是逻辑块级编程，其逻辑块之间的互联是集总式的，因此CPLD速度快，并且具有较大的时间可预测性。FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)是专用集成电路领域中的一种半定制电路，它是基于逻辑门和触发器的，可以实现真正意义上的并行任务处理，且FPGA不使用操作系统，有针对每一项任务的确定性硬件，设计成本低，工作稳定性高。单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统。单片机把各功能部件集成在一个芯片上，内部采用总线结构，减少了各芯片之间的连线，大大提高了单片机的可靠性与抗干扰能力，因而具有体积小、结构简单、可靠性高的优点。此外，单片机虽然结构较为简单，但具有较多的I/O口，可以进行算术操作、逻辑操作和位操作等，控制能力强。可以理解为，在本实施例中，CPLD、FPGA或单片机都可以实现本实用新型中作为控制器精确、高效地实现对刀片的上、下电功能。

在一个实施例中，当刀片插入检测组件120检测完所有服务器槽位210的刀片插入状态后返回检测结果给控制器110，控制器110为根据检测结果中插入有刀片的服务器槽位210按照机框编号依次输出供电使能信号至对应刀片电源使能装置130的CPLD。可选地，控制器110控制刀片的上电顺序时，可以根据服务器槽位210的编号按照从大到小的顺序给对应服务器槽位210上的刀片上电，也可以根据服务器槽位210的编号按照从小到大的顺序给对应服务器槽位210上的刀片上电，还可以把服务器槽位210的编号分成奇数类和偶数类，先给奇数编号的服务器槽位210按照编号从大到小或者从小到大的顺序给对应刀片上电，再给偶数编号的服务器槽位210按照编号从大到小或者从小到大的顺序给对应刀片上电，反之亦然。

进一步地，CPLD根据插入有刀片的服务器槽位210的编号以及预设的时间间隔，依次输出供电使能信号至对应刀片电源使能装置130。其中，间隔时间的具体取值并不唯一，可由用户根据实际情况进行调整。一般来说，用户可以设定刀片上电间隔时间为一个刀片完全上电的时间，这样可以避免多个刀片同时上电，可选地，用户也可以设定刀片上电间隔时间为大于一个刀片完全上电的时间，这样也可以保证每次只给一个刀片上电，但如果上电间隔时间太长，会导致刀片插入服务器槽位210后等待上电的时间太长，降低工作效率，所以设定的上电间隔时间应该以避免多个刀片同时上电为原则，以不会影响用户正常使用为条件综合考虑。此外，用户还可以设定刀片上电间隔时间为略小于一个刀片完全上电的时间，只要可以保证每次只给一个刀片上电即可。通过刀片上电间隔时间的设定可以避免多个刀片同时上电，有效地降低了对刀片服务器总的电源模块和电网的冲击。这几种上电规则只是众多应用中的一种，可以理解为，在其他实施例中，本领域技术人员也可以使控制器110按照其他的规则给相应的刀片上电，只要能够达到单个刀片依次上电的目的即可。

请参见图2，在一个实施例中，控制器110通过GPIO(General Purpose InputOutput，通用输入/输出)管脚与刀片插入检测组件120和刀片电源使能装置130连接。GPIO管脚是一种软件运行期间能够动态配置和控制的通用管脚，可以对外部设备或者电路输出开/关两种状态，在本实施例中，控制器110接收到刀片插入检测组件120反馈的检测结果后，通过GPIO管脚输出高电平或者低电平控制刀片电源使能装置130。

在一个实施例中，刀片插入检测组件120包括电阻R，电阻R的一端与电源接入端连接，电阻R的另一端连接控制器110和服务器槽位210。具体地，电阻R的另一端连接控制器110的GPIO管脚。当服务器槽位210中有刀片插入时，控制器110的GPIO管脚的电平为低电平，当服务器槽位210中没有刀片插入时，控制器110的GPIO管脚的电平为高电平，控制器110的GPIO管脚的高低电平信号发送至刀片电源使能装置130后控制刀片是否上电。

在一个实施例中，请参见图2，刀片电源使能装置130包括控制开关Q1，控制开关Q1的控制端与控制器110相连，控制开关Q1的第一端与外部电源连接，控制开关Q1的第二端连接刀片。通过控制开关Q1控制刀片电源的通断可以使操作方便快捷。

其中，控制开关Q1为P沟道MOS管或N沟道MOS管，图2所示实施例中控制开关Q1为N沟道MOS管。MOS管的栅极连接控制器110的GPIO管脚，MOS管的输入端(当MOS管为N沟道MOS管时输入端是指N沟道MOS管的漏极，当MOS管为P沟道MOS管时输入端是指P沟道MOS管的源极)连接外部电源，MOS管的输出端(当MOS管为N沟道MOS管时输入端是指N沟道MOS管的源极，当MOS管为P沟道MOS管时输入端是指P沟道MOS管的漏极)连接刀片。当刀片插入检测组件120检测到有刀片插入服务器槽位210后，控制器110通过GPIO管脚输出供电使能信号使控制开关Q1导通，刀片完成上电动作。由于MOS管具有开关速度快、高频率性能好和热稳定等优点，由MOS管作为刀片电源使能装置130可以有效提高刀片插入或拔出时刀片服务器控制装置的工作效率与装置的安全性和稳定性。

请参见图3，在另一个实施例中，刀片电源使能装置130包括DC-DC电路131，DC-DC电路131与控制器110、外部电源和刀片均连接。其中，控制器110输出供电使能信号控制DC-DC电路131是否工作，DC-DC电路131在工作时对对应刀片进行上电。可以理解，DC-DC电路131可以是在接收的供电使能信号为高电平时工作，供电使能信号为低电平时不工作；也可以是在接收的供电使能信号为低电平时工作，供电使能信号为高电平时工作。以DC-DC电路131接收的供电使能信号为高电平时工作为例，当刀片插入检测组件120检测到没有刀片插入服务器槽位210时，控制器110与刀片插入检测组件120连接的GPIO管脚为高电平，控制器110与刀片电源使能装置130连接的GPIO管脚输出的电平为低电平，此时DC-DC电路131不工作；当刀片插入检测组件120检测到有刀片插入服务器槽位210后，控制器110与刀片插入检测组件120连接的GPIO管脚为低电平，控制器110与刀片电源使能装置130连接的GPIO管脚输出的电平为高电平，DC-DC电路131接收到高电平后工作，输出直流电压给刀片，刀片完成上电动作。DC-DC电路131的输出电压可调节，可以更好地适用于刀片上、下电的控制，有利于提高系统的稳定性。

具体地，在一个实施例中，请参见图4，DC-DC电路131包括DC-DC芯片U1，DC-DC芯片U1的使能端EN连接控制器110，DC-DC芯片U1的输入端VIN与外部电源连接，DC-DC芯片U1的输出端VOUT连接刀片。DC-DC芯片U1的VOUT管脚可以输出固定值电压，也可输出可调节值的电压，当可调节大小的电压连接刀片作为控制刀片上电的控制电压时，由于刀片服务器不同种类的刀片型号参数不一样，可调节的电压值可以更大范围地满足不同刀片的上电需求。与DC-DC电路131接收的供电使能信号为高电平时工作对应，当刀片插入检测组件120检测到没有刀片插入服务器槽位210时，控制器110与刀片插入检测组件120连接的GPIO管脚为高电平，控制器110与刀片电源使能装置130连接的GPIO管脚输出的电平为低电平，即DC-DC芯片U1的EN管脚为低电平，此时DC-DC芯片U1关断；当刀片插入检测组件120检测到有刀片插入服务器槽位210后，控制器110与刀片插入检测组件120连接的GPIO管脚为低电平，控制器110与刀片电源使能装置130连接的GPIO管脚输出的电平为高电平，即DC-DC芯片U1的EN管脚为高电平，此时DC-DC芯片U1启动，DC-DC芯片U1的VOUT管脚输出直流电压给刀片，刀片完成上电动作。

请参见图5，在一个实施例中，DC-DC电路131还可以包括DC-DC芯片U2和开关管Q2，开关管Q2的控制端连接控制器110，开关管Q2的第一端连接外部电源，开关管Q2的第二端连接DC-DC芯片U2的使能端，DC-DC芯片U2的输入端与外部电源连接，DC-DC芯片U2的输出端连接刀片。其中，开关管Q2为PNP型开关管或NPN型开关管，图5所示实施例中开关管Q2为NPN型开关管。具体地，在本实施例中，开关管Q2的基极连接控制器110的GPIO管脚，开关管Q2的集电极连接外部电源，开关管Q2的发射极连接DC-DC芯片U2的EN管脚，DC-DC芯片U2的EN管脚连接外部电源，DC-DC芯片U2的VOUT管脚连接刀片，控制刀片的上下电状态。当刀片插入检测组件120检测到没有刀片插入服务器槽位210时，控制器110与刀片插入检测组件120连接的GPIO管脚为高电平，控制器110与刀片电源使能装置130连接的GPIO管脚输出的电平为低电平，开关管Q2的基极为低电平，开关管不导通，与开关管Q2相连的DC-DC芯片U2关断；当刀片插入检测组件120检测到有刀片插入服务器槽位210后，控制器110与刀片插入检测组件120连接的GPIO管脚为低电平，控制器110与刀片电源使能装置130连接的GPIO管脚输出的电平为高电平，开关管Q2的基极为高电平，经过开关管Q2的放大作用后开关管Q2的发射极电流放大，开关管Q2的发射极连接DC-DC芯片U2的EN管脚，此时DC-DC芯片U2启动，DC-DC芯片U2的VOUT管脚输出直流电压给刀片，刀片完成上电动作。在本实施例中，在DC-DC芯片U2与控制器110之间可以增加开关管Q2，在控制器110与刀片电源使能装置130连接的GPIO管脚输出的驱动电流不够时，开关管Q2的设置仍能保证DC-DC芯片U2可以正常给刀片上电，从而提高刀片服务器控制装置的稳定性。

此外应当注意的是，在本实用新型的刀片服务器控制装置中，刀片插入检测组件120、刀片电源使能装置130、服务器槽位210和刀片的数量都相同，即一个刀片插入检测组件120连接一个刀片电源使能装置130，一个刀片电源使能装置130连接一个服务器槽位210，一个服务器槽位210可以插入一个刀片。这样可以保证一个刀片插入或拔出服务器槽位210时可以形成一个完整的刀片插入-检测-电源使能回路，多个刀片同时插入时每个刀片都有相互独立的实现检测与使能的回路，从而提高刀片服务器控制装置的响应速度与工作效率。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。