用于计算模块的可再配置的搁架的制作方法
【专利摘要】一种计算系统包括机架、耦接至所述机架的搁架模块以及两个或多个电气模块。所述搁架模块包括两个或多个搁架构件，其形成插槽用于接收电气模块。所述搁架构件可调整以改变所述插槽的宽度。所述搁架构件可调整以形成具有1/4机架单位的倍数的高度的一排两个或多个部分宽度的插槽。每个所述电气模块可包括与所述搁架模块耦接的底架。所述电气模块可安装在所述部分宽度的插槽中。
【专利说明】用于计算模块的可再配置的搁架
【背景技术】
[0001]诸如线上零售商、互联网服务供应商、搜索供应商、金融机构、大学和其它计算密集型组织的组织经常从大规模计算设施进行计算机操作。此类计算设施安置和容纳大量服务器、网络和计算机设备以根据需要处理、存储和交换数据来实现组织的运作。通常，计算设施的计算机机房包括许多服务器机架。每个服务器机架继而包括许多服务器和关联的计算机设备。
[0002]计算机系统通常包括产生废热的许多部件。此类部件包括印刷电路板、大容量存储装置、电源和处理器。例如，有多个处理器的一些计算机可产生250瓦特的废热。一些已知的计算机系统包括多个此类较大型、多处理器的计算机，其被配置成机架安装式部件，并且接着随后定位在机架系统内。一些已知的机架系统包括40个此类机架安装式部件并且此类机架系统将因此产生多达10千瓦的废热。此外，一些已知的数据中心包括多个此类机架系统。
[0003]在许多服务器设计中，硬盘驱动器、电路板组件、电源和其它部件的布置在机架中留下大量的废弃空间。该废弃空间，尤其当在机架中增加了许多服务器时，可导致系统的计算或存储容量不足。此外，在一些机架系统中，在机架中实现的计算装置的密度可能太低而不能利用机架内可用的所有资源，诸如数据端口、电功率或冷却能力。
[0004]在许多服务器设计中，每个服务器具有固定量的计算容量(例如固定数量的CPU)和固定量的数据存储容量。在使用此类服务器设计的机架系统中，计算系统可能不具有用于特定应用的计算和数据存储资源的最佳配合比。例如，计算系统可能具有相对于数据存储容量相对过量的计算容量，或反之亦然。
[0005]硬盘驱动器包括产生热量的发动机和电子部件。该热量的一些或全部必须从硬盘驱动器去除以保持服务器的持续运作。由数据机房内的硬盘驱动器产生的热量可为大量的，尤其是如果所有硬盘驱动器始终完全加电。
[0006]在机架中的电气系统消耗诸如电功率、冷却和网络数据交换能力的资源。在典型的数据中心中，每个机架可具有有限量的每个可用资源。如果在具体机架中的电气系统要求多于机架可获得的资源，那么可发生过载。例如，如果将过多的电气负载插入机架功率分布系统，那么功率分布系统可能由于过载而出故障(例如断路器可能跳闸)。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1是图示包括在常见搁架模块上的计算模块、数据存储模块和功率模块的可安装于机架的计算系统的一个实施方案的部分分解视图。
[0008]图2图不可以安装在机架系统中的电气模块的一个实施方案。
[0009]图3图示包括模块组件的计算系统的一个实施方案。
[0010]图4图示可以安装在搁架模块中的计算模块的一个实施方案。
[0011]图5图示根据一个实施方案的计算模块的部分分解视图。
[0012]图6图示数据存储模块的一个实施方案。[0013]图7图不一组功率模块的一个实施方案。
[0014]图8图示用于计算系统的搁架模块的一个实施方案。
[0015]图9图示包括用于多个部分宽度的计算装置的单独插槽和用于电源模块的插槽的搁架模块的一个实施方案。
[0016]图10图示在搁架模块中安装数据存储模块的一个实施方案。
[0017]图11图示具有另一个布置中的模块的计算系统。
[0018]图12图示包括计算模块和两纵深数据存储模块的计算系统的一个实施方案。
[0019]图13图示具有不同高度的计算装置和电源模块的机架安装的一个实施方案。
[0020]图14图示使用可再配置的搁架模块提供计算资源的一个实施方案。
[0021]图15图示向互相耦接并且安装在机架中的电气模块提供计算资源。
[0022]图16图示基于空间在机架系统中分配资源的一个实施方案。
[0023]图17图示包括建立用于电功率和冷却资源的资源预算的实施方案。
[0024]图18图示冷却空气分配的一组最小阻抗曲线的一个实例。
[0025]图19是图示在包括电气模块的机架系统中的冷却空气流动的一个实施方案的侧视图。
[0026]图20图示从计算系统中的计算装置去除热量的一个实施方案。
[0027]虽然本发明容许各种修改和替代形式，但是其具体实施方案在附图中通过示例的方式示出并且将在本文中详细描述。然而，应理解的是附图和详细描述不旨在将本发明限制于所公开的特定形式，相反本发明奖涵盖落在如所附的权利要求限定的本发明的精神和范围内的所有修改、等效物和替代物。本文使用的标题仅用于组织的目的而不意在用于限制描述或权利要求的范围。如本申请通篇使用的，单词“可(may)”用于许可的意义(即意为具有可能)，而不是强制的意义(即意为必须)。类似地，单词“包括(include) ”、“包括(including) ”和“包括(includes) ”意为包括但不限于包括。
【具体实施方式】
[0028]所公开的是计算系统的各种实施方案以及用于执行计算操作的系统和方法。根据一个实施方案，一种计算系统包括机架、耦接至机架的搁架模块以及两个或多个电气模块。搁架模块包括两个或多个搁架构件，其形成插槽用于接收电气模块。搁架构件可调整以改变所述插槽的宽度。搁架构件可以可调整以形成具有1/4机架单位的倍数的高度的一排两个或多个部分宽度的插槽。每个电气模块可包括与搁架模块耦接的底架。电气模块可安装在部分宽度的插槽中。
[0029]根据一个实施方案，一种计算系统包括搁架模块以及两个或多个电气模块。搁架模块安装在机架中。搁架模块包括搁架构件，其形成部分宽度的插槽用于接收电气模块。搁架构件可调整以改变所述插槽的宽度和高度。每个电气模块可包括与搁架模块耦接的底架。电气模块可安装在部分宽度的插槽中。
[0030]根据一个实施方案，搁架模块包括耦接在机架中的框架以及耦接至所述框架的两个或多个搁架构件。搁架构件可以形成部分宽度的插槽用于接收电气模块。搁架构件可调整以改变插槽的宽度和高度。
[0031]根据一个实施方案，系统包括机架以及耦接至机架的两个或多个搁架安装式计算系统。搁架安装式系统中的每个包括搁架模块以及两个或多个电气模块。搁架模块具有可调整的搁架构件。搁架安装式计算系统中的至少一个具有与机架中的搁架安装式计算系统中的至少另一个不同的插槽布置。
[0032]根据一个实施方案，提供计算资源的方法包括:定位两个或多个搁架构件以在搁架模块中形成部分宽度的插槽，并且在搁架模块中的插槽中安装两个或多个电气模块。
[0033]根据一个实施方案，模块化的计算系统包括电气模块，其包括:一个或多个计算模块，其包括计算模块底架；一个或多个数据存储模块，其包括数据存储模块底架；以及一个或多个功率模块，其包括功率模块底架；以及搁架模块。搁架模块可以安装在机架中。搁架模块包括部分宽度的插槽，其可以接收计算模块、数据存储模块和功率模块。电气模块中的至少一些可以互相耦接以形成可以在搁架模块中接收的模块组件。
[0034]根据一个实施方案，模块化的计算系统包括两个或多个电气模块。每个电气模块可包括模块底架，其具有搁架安装部分用于将电气模块滑入机架的插槽中。电气模块可互相耦接以形成可以滑入机架中的一个或多个插槽中的模块组件。
[0035]根据一个实施方案，电气模块包括模块底架，其具有搁架安装部分和耦接部分。搁架安装部分可以用于将电气模块安装在搁架上。耦接部分可将电气模块与一个或多个其它电气模块耦接成模块组件使得耦接的模块可以安装在机架中的插槽中。
[0036]根据一个实施方案，计算模块包括具有安装部分的滑板、电路板组件、处理器和数据存储装置(其可为3.5英寸硬盘驱动器)。安装部分可用于将计算模块安装在机架中。计算模块具有高于计算模块具有高于1/2U的高度高度。所述计算模块可安装在机架中的3/4U插槽中。
[0037]根据一个实施方案，提供计算资源的方法包括使两个或多个电气模块互相耦接以形成一个或多个模块组件。在模块组件中的耦接的电气模块可包括安装部分以将模块安装在机架的插槽中的轨道上。耦接的电气模块安装在机架中的插槽中。
[0038]根据一个实施方案，在机架系统中分配资源的方法包括评估用于机架系统的一个或多个电功率资源的可用量以及用于机架系统的一个或多个冷却资源的可用量。对于在机架系统中的限定量的机架空间，建立用于电功率资源中的一个或多个和冷却资源中的一个或多个的预算量。电气模块被部署在机架系统中具有限定量的机架空间的特定空间中使得由特定机架空间中的电气模块使用的电功率资源的量保持在电功率资源的预算量之内，并且使得由特定机架空间中的电气模块使用的冷却资源的量保持在冷却资源的预算量之内。
[0039]根据一个实施方案，在机架系统中分配资源的方法包括针对机架系统中的限定量的机架空间建立资源的预算量。一个或多个电气模块被部署在机架系统中具有限定量的机架空间的特定空间中使得由特定机架空间中的一个或多个电气模块使用的资源的量保持在资源的预算量之内。
[0040]根据一个实施方案，在机架系统中分配电功率的方法包括针对机架系统中的机架空间的限定量建立电功率的预算量，并且在机架系统中具有限定量的机架空间的特定空间中部署电气模块使得由特定机架空间中的电气模块使用的电功率的量保持在电功率的预算量之内。
[0041]根据一个实施方案，在机架系统中分配冷却资源的方法包括针对机架系统中的机架空间的限定量建立冷却资源的预算量；并且在机架系统中具有限定量的机架空间的特定空间中部署电气模块使得由特定机架空间中的电气模块使用的冷却资源的量保持在冷却资源的预算量之内。
[0042]如本文所使用的，“底架(chassis) ”意为支撑另一个元件的或可以在其上安装其它元件的结构或元件。底架可具有任何形状或构造，其包括框架、片材、板材、箱、槽型或其组合。在一些实施方案中，底架是在搁架或其它安装结构上滑进和滑出机架的滑板。在一个实施方案中，底架由一个或多个金属片材零件制成。用于计算装置的底架可支撑计算装置的电路板组件、电源单元、数据存储装置、风扇、电缆和其它部件。
[0043]如本文所使用的，“半宽计算装置”意为标准机架插槽的一半宽度或更小的计算装置。为了该定义的目的，计算装置的宽度不包括侧向延伸超出机架中的开口的安装元件，诸如在使用期间接触机架的竖直安装支柱的侧耳(side ear)或环扣。
[0044]如本文所使用的，“半宽底架”意为标准机架插槽的一半宽度或更小的底架。为了该定义的目的，底架的宽度不包括侧向延伸超出机架中的开口的安装元件，诸如在使用期间接触机架的竖直安装支柱的侧耳或环扣。
[0045]如本文所使用的，“机架单位”或“U”指代机架中的标准间隔的测量。一“机架单位”或“U”标称为1.75英寸。如本文所使用的，基于“机架单位”或“U”的间隔、尺寸和间距可允许公差，诸如制造公差。
[0046]如本文所使用的，“搁架”意为物体可以停驻的任何元件或元件的组合。搁架可包括例如板材、片材、托盘、圆盘、方块、栅格或箱子。搁架可为长方形、正方形、圆形或另一个形状。在一些实施方案中，搁架可为一个或多个轨道。
[0047]如本文所使用的，“堆叠”包括元件的任何布置，其中一个元件至少部分在另一个元件上面或之上。例如，硬盘驱动器的堆叠可包括被布置成一个在另一个之上的两个或多个硬盘驱动器。“堆叠”不需要在堆叠中的上部的元件停驻在堆叠中的下部的元件上。例如，在一些实施方案中，硬盘驱动器的堆叠中的硬盘驱动器的每个层级分别由底架或托盘(例如在堆叠的每个层级处底架的墙壁中的壁架)支撑。另外，“堆叠”不需要元件相对于彼此精确地竖直对齐。在一些情况下，可在堆叠中的元件之间提供间隙(诸如气隙)。例如，可在硬盘驱动器的堆叠中的硬盘驱动器之间提供气隙。
[0048]如本文所使用的，“标准”意为与一个或多个标准相符，诸如工业标准。在一些实施方案中，标准机架插槽的宽度为19英寸。
[0049]如本文所使用的，“空气处理系统”意为向一个或多个系统或部件提供或移动空气或者从一个或多个系统或部件去除空气的系统。
[0050]如本文所使用的，“空气移动装置”包括可以移动空气的任何装置、元件、系统或其组合。空气移动装置的实例包括风扇、鼓风机和压缩空气系统。
[0051]如本文所使用的，“通道”意为一个或多个元件、装置或机架旁边的空间。
[0052]如本文所使用的，“计算”包括可以由计算机执行的任何操作，诸如计算、数据存储、数据检索或通信。
[0053]如本文所使用的，“计算装置”包括可以执行计算操作的各种装置中的任何装置，诸如计算机系统或其部件。计算装置的一个实例是机架安装式服务器。如本文所使用的，术语计算装置不只限于本领域中指作计算机的那些集成电路，而是广泛地指代包括处理器、微控制器、微型计算机、可编程逻辑控制器(PLC)、专用集成电路和其它可编程电路的装置，并且在本文中这些术语互换使用。计算装置的一些实例包括电子商务服务器、网络装置、电信设备、医疗设备、电功率管理和控制装置以及专业音频设备(数字、模拟或其组合)。在各种实施方案中，存储器可包括但不限于计算机可读介质，诸如随机存取存储器(RAM)。或者，也可使用只读光盘(CD-ROM)、磁光盘(MOD)和/或数字多功能盘(DVD)。此外，额外的输入信道可包括与操作员接口关联的计算机外围设备，诸如鼠标和键盘。或者，也可使用其它计算机外围设备，其可包括例如扫描仪。此外，在一些实施方案中，额外的输出信道可包括操作员接口显示器和/或打印机。
[0054]如本文所使用的，“计算模块”意为包括一个或多个计算装置的模块。
[0055]如本文所使用的，“数据中心”包括执行计算机操作的任何设施或设施的部分。数据中心可包括专属于特定功能或服务多个功能的服务器。计算机操作的实例包括信息处理、通信、测试、仿真、功率分布和控制以及操作控制。
[0056]如本文所使用的，“指引”空气包括指引或导引空气，诸如向空间中的区域或点。在各种实施方案中，可通过生成高压区域、低压区域或两者的组合诱导用于指引空气的空气移动。例如，可通过在底架的底部生成低压区域将空气在底架内向下指引。在一些实施方案中，使用叶片、嵌板、平板、挡板、管道或其它结构的元件指引空气。
[0057]如本文所使用的，“构件”包括单个元件或者两个或多个元件的组合(例如构件可以包括互相固定的两个或多个金属片材零件)。
[0058]如本文所使用的，“模块”是物理上互相耦接的部件或部件的组合。模块可包括功能性元件和系统，诸如计算机系统、电路板、机架、鼓风机、管子和功率分布单元，以及结构性元件，诸如底座、框架、壳体或容器。
[0059]如本文所使用的，“模块组件”包括两个或多个模块的组件。
[0060]如本文所使用的，“主要水平”意为比起竖直更水平。在安装的元件或装置的情境中，“主要水平”包括所安装的宽度大于所安装的高度的元件或装置。
[0061]如本文所使用的，“主要竖直”意为比起水平更竖直。在安装的元件或装置的情境中，“主要竖直”包括所安装的高度大于所安装的宽度的元件或装置。
[0062]如本文所使用的，“机架”意为可以包含或物理上支撑一个或多个计算装置的机架、容器、框架或者其它元件或元件的组合。
[0063]如本文所使用的，“机架空间”意为机架中的空间的量。机架空间可以依据基于高度乘以宽度的机架面积而限定。例如，可通过插槽的宽度乘以插槽的高度限定机架空间。例如，机架空间可对应于在标准机架中的插槽的全宽乘以针对机架空间的许多机架单位的高度。因此，标准插槽半宽和3.0个机架单位高度的插槽具有与标准插槽全宽和1.5个机架单位高度的插槽相同的机架空间量。
[0064]如本文所使用的，“机房”意为建筑的房间或空间。如本文所使用的，“计算机机房”意为建筑的房间，其中诸如机架安装式服务器的计算装置在运作。
[0065]在各种实施方案中，计算系统包括机架、机架中的搁架模块和搁架模块中的电气模块。搁架模块可再配置以接收不同的电气模块。在搁架模块中的搁架构件可被配置以形成用于接收电气模块的插槽。在一些实施方案中，搁架模块被配置成生成高度为1/4机架单位的倍数的插槽。在一个实施方案中，搁架模块被配置成生成高度为3/4机架单位的插槽。[0066]在某些实施方案中，搁架模块中的不同的电气模块执行不同的功能。例如，计算系统可包括执行计算的一些模块、存储数据的一些模块以及提供功率给计算系统中的其它模块的一些模块。在一些实施方案中，将服务不同功能的模块在安装到机架中之前组装成模块组件。在一些实施方案中，可将机架中的不同模块的组去耦接并且再布置以生成不同的模块组件。在某些实施方案中，模块可提供用于计算系统的图形功能。
[0067]在一些实施方案中，在模块组件中的不同的模块互相电耦接。耦接的模块可组合以形成计算系统。例如，计算模块可物理上并且电耦接至两个或多个数据存储模块和一个功率模块。在模块组件中的功率模块可供应功率给计算模块和数据存储模块。计算模块可访问在数据存储模块上的数据。
[0068]在一些实施方案中，计算系统包括在底架上的具有水平定向的电路板的计算模块，所述底板具有机架中的标准插槽的半宽或更小的宽度。例如，底架可为根据电子工业协会EIA-310的标准19英寸机架的插槽的半宽或更小。每个计算模块可在单独的底架上提供。两个计算模块可以在机架中的各种层级中的每个上一个挨着另一个而定位、两个或多个纵深(例如在给定的插槽内一个模块在另一个后面)而定位或者两种情况都有而定位。
[0069]在一些实施方案中，计算系统包括在底架上的数据存储模块，所述底架具有机架中的标准插槽的半宽或更小的宽度。例如，底架可为根据电子工业协会EIA-310的标准19英寸机架的插槽的半宽或更小。每个数据存储模块可在单独的底架上提供。两个或多个数据存储模块可以在机架中的各种层级中的每个上一个挨着另一个而定位、两个或多个纵深(例如在给定的插槽内一个模块在另一个后面)而定位或者两种情况都有而定位。每个数据存储模块可包括一个或多个大容量存储装置，诸如硬盘驱动器。在一些实施方案中，数据存储模块的高度是机架单位的3/4或更小。
[0070]在一些实施方案中，数据存储模块包括两个或多个大容量存储装置(诸如硬盘驱动器)的一个或多个堆叠。半宽计算装置的高度大于1U。在一个实施方案中，每个计算装置的高度大约1.5U。
[0071]在一些实施方案中，将3机架单位的搁架细分成四个3/4机架单位层级。搁架可包括可以水平移动的竖直隔板来提供不同宽度空间以允许多个滑板宽度。系统中的各种滑板可将作为整体单元的服务器分成功能模块。每个滑板可使用3/4机架单位的倍数。用于功能模块中的每个的滑板可耦接在一起(例如互相锁存)。功率和数据互连件可在模块之间提供。在一些实施方案中，不同模块具有与搁架的共同接口(例如3/4U数据存储模块可与3/4U计算模块或3/4U图形模块互换。)在某些实施方案中，将滑板的不同组合混合和匹配以从资格预审的滑板建立多个服务器SKU。
[0072]图1是图示包括在常见搁架模块上的计算模块、数据存储模块和功率模块的可安装于机架的计算系统的一个实施方案的部分分解视图。计算系统100包括计算模块102、功率模块104、数据存储模块106和搁架模块108。搁架模块108可安装在机架中。
[0073]搁架模块108包括搁架框架110、竖直搁架构件112和水平搁架构件114。搁架框架110、竖直搁架构件112和水平搁架构件114可组合以在搁架模块108中限定插槽118。
[0074]在一些实施方案中，搁架模块中的插槽的大小、形状和布置可通过移动、增加和减少搁架构件而改变。例如，在图1中示出的搁架模块108中，竖直搁架构件112和水平搁架构件114可在搁架框架110中调整。例如，竖直搁架构件112可沿着搁架框架110的宽度再定位。水平搁架构件114可沿着搁架框架110的宽度再定位。另外，可增加或去除竖直搁架构件和水平搁架构件。
[0075]计算模块102、功率模块104和数据存储模块106被支撑在搁架模块108中。计算模块102、功率模块104和数据存储模块106中的每个可具有单独的底架。
[0076]在一些实施方案中，在搁架模块的插槽中的一组模块互相耦接。所耦接的模块组可形成模块组件。例如，在一些实施方案中，在图1中示出的插槽118中的每个中的模块组可一起从搁架模块108取出。在一些实施方案中,通过朝向机架的前方将模块组件滑出搁架来取出模块组件。
[0077]在图1中示出的实施方案，插槽118中的每个容纳单个计算模块102和包括四个硬盘驱动器的一个数据存储模块106。在一个实施方案中，每个计算模块102物理上和电气上耦接至在相同插槽中的数据存储模块106中的一个。然而，在某些实施方案中，计算模块可耦接至与计算模块不同的插槽中的数据存储模块并且访问其上的数据。此外，计算节点可具有任何数量的计算装置、硬盘驱动器、电源单元或其它部件。
[0078]在一些实施方案中，用于计算模块的底架小于或等于标准19英寸机架的半宽。因此，可在机架的全宽标准插槽中并排安装两个计算模块。计算模块102中的母板的宽度可小于底架的宽度。在一个实施方案中，用于计算模块的母板的宽度大约6.3英寸。
[0079]图2图不可以安装在机架系统中的电气模块的一个实施方案。电气模块117包括计算模块102、功率模块104和数据存储模块106。电气模块117中的每个可包括其自身的安装预备件，诸如环扣或导件，以允许将电气模块独立安装在机架系统中的搁架模块或其它安装结构中的一个或多个插槽中。
[0080]一个或多个计算模块102、一个或多个数据存储模块106和一个或多个功率模块104的各种组合可组合以作为机架中的计算系统运作。在一些实施方案中，电气模块117中的两个或多个在安装至机架系统中之前互相耦接以形成模块组件。图3图示包括模块组件的计算系统的一个实施方案。计算系统119包括模块组件121和功率模块104。每个模块组件121包括计算模块102和数据存储模块106。在机架系统中的插槽中安装模块组件121之前，可将计算模块102耦接至数据存储模块106。模块组件121和功率模块104中的每个可单独安装并且从机架系统去除。模块组件121可被安装使得电气模块在机架中呈两纵深或更多纵深。模块组件121可被安装使得数据存储模块106插入相同的插槽中，其中数据存储模块106在计算模块102插入相同的插槽之前进入插槽。
[0081]在某些实施方案中，相邻的底架包括互补的耦接部分。互补的耦接部分可以用于使模块互相连接。在某些实施方案中，相邻模块具有连锁特征以使模块互相耦接。例如，邻接的底架的耦接部分可具有连锁凹槽、槽道、螺脊、唇状物、按钮、插口或类似物。在一个实施方案中，相邻的模块扣在一起。在某些实施方案中，相邻模块的互补耦接部分呈过盈配合耦接。
[0082]图4图示可以安装在搁架模块中的计算模块的一个实施方案。图5图示根据一个实施方案的在图4中示出的计算模块的部分分解视图。计算模块102中的每个可用作系统的一个或多个计算节点。计算模块102包括母板组件120。母板组件120可耦接至数据存储模块(诸如数据存储模块106)的磁盘驱动器阵列中的数据存储装置。母板组件120可控制磁盘驱动器阵列中的硬盘驱动器并且访问其上的数据。[0083]母板组件120包括电路板134、处理器136、DIMM插槽137和I/O连接器140。母板组件120可包括各种其它半导体装置、电阻器和其它产生热量的部件。母板组件120以及底架126的其它部件和/或底架126外部的部件可互相结合操并且与外部部件(诸如硬盘驱动器)结合作为计算装置操作。例如，计算模块102可为文件服务器。
[0084]如在图5中所示的，计算装置可具有一个以上处理器。在一些实施方案中，在单个母板组件上提供两个或多个处理器。在某些实施方案中，处理器交错横跨母板组件的宽度。在一个实施方案中，在相对于交错处理器的互补交错位置中放置DIMM行。例如，在图5中，在相对于处理器136的互补布置中定位DIMM的交错行。
[0085]在一些实施方案中，在处理器136的每个上安装散热器。散热器可在计算模块102的操作期间从处理器136转移热量至计算模块102上传递的空气。DIMM可安装在母板组件120上的任何或所有DIMM插槽137中。在一些实施方案中，DIMM是薄断面(low profile)的DIMM。在一个实施方案中，安装DIMM使得计算模块102的总高度可以安装在具有3/4机架单位的高度的插槽中。
[0086]母板组件120可以任何合适的方式附接至底架126。在一个实施方案中，使用螺钉将母板组件附接至底架。
[0087]在图4和图5中示出的实施方案，底架126呈滑板的形式，计算模块102的部件可安装在所述滑板上。在其它实施方案中，底架呈外壳的形式，所述外壳安置计算模块102的母板组件120和其它部件。底架126包括用于DIMM插槽137中的DIMM的开孔(cutout)。在一些实施方案中，底架126包括用于处理器136和/或处理器136的散热器的开孔。
[0088]在一些实施方案中，底架126可从处理器136和其它产生热量的部件导出热量。在某些实施方案中，底架126从处理器136转移热量至搁架模块或机架的热传导元件。
[0089]图6图示数据存储模块的一个实施方案。数据存储模块106包括数据存储模块底架150和硬盘驱动器阵列152。硬盘驱动器阵列152包括硬盘驱动器154。
[0090]在一些实施方案中，硬盘驱动器154是标准的、成品磁盘驱动器。合适的硬盘驱动器形状因子的实例可包括3.5〃、5.25〃和2.5〃。在一个实施方案中，在图6中示出的三个硬盘驱动器位置中的每个上提供3.5英寸硬盘驱动器。
[0091]在一些实施方案中，硬盘驱动器以相对于计算装置的安装方向的交叉方向安装在计算装置中。例如，在图6中，将硬盘驱动器154安装为硬盘驱动器的纵向方向与数据存储模块106的安装方向垂直。
[0092]在某些实施方案中，计算装置包括以两个或多个不同的定向安装的大容量存储装置。在一个实施方案中，计算装置包括以水平定向安装的一个或多个硬盘驱动器以及以竖直定向安装的一个或多个硬盘驱动器。
[0093]硬盘驱动器154可以任何合适的方式附接至底架150。在一个实施方案中，使用螺钉将硬盘驱动器附接至底架。在一些实施方案中，硬盘驱动器安装在允许每个硬盘驱动器分别从载体去除的磁盘驱动器载体中，同时载体安装在底架中。
[0094]图7图示一组功率模块的一个实施方案。在功率模块载体162上支撑功率模块160。功率模块160可为计算系统中的处理器、硬盘驱动器和电气模块的其它部件供应电功率。在一个实施方案中，功率模块160的每个是IU电源单元。功率模块160可从功率模块载体162上的搁架模块取出。[0095]在各种实施方案中，计算系统包括符合工业公认标准的电源。在一些实施方案这中，计算系统的电源具有根据工业公认标准的形状因子。在一个实施方案中，功率模块160是具有标准IU形状因子的电源单元。用于电源和/或电源形状因子的其它标准的实例包括 2U、3U、SFX、ATX、NLX、LPX*WTX。
[0096]在一些实施方案中，计算系统中的模块从代替电源单元或除电源之外的一个或多个功率分布电路板接收功率。例如，可提供功率分布板用于计算模块102而不是提供电源单元160。
[0097]在某些实施方案中，电源在计算装置的外部。例如，在某些实施方案中，母板组件120可从计算计算系统外部的电源(诸如机架层级电源)接收功率，并且可省略电源单元160。
[0098]图8图示用于计算系统的搁架模块的一个实施方案。搁架模块170包括搁架框架172、竖直搁架构件174和水平搁架构件176。一个或多个竖直搁架构件174和一个或多个水平搁架构件176可定位在搁架框架172中以形成搁架模块170中的插槽177。例如，可将竖直搁架构件174和水平搁架构件176定位以形成如示出的在图1中示出的搁架模块的插槽。在一些实施方案中，搁架构件包括可以支撑计算系统的电气模块上的对应元件或与其接合的环扣、导件或轨道。
[0099]搁架模块170的部件可由金属片材或者其它合适的材料或材料的组合制成。在一个实施方案中，搁架框架172的外壁具有从搁架模块的前边缘至搁架模块的后边缘的均匀横截面。在一些实施方案中，搁架模块的外壁和/或竖直构件为计算装置中的电子装置提供结构支撑、环境保护和EMI屏蔽。
[0100]图9图示包括用于多个部分宽度的计算装置的单独的插槽和用于电源模块的插槽的搁架模块的一个实施方案。例如，搁架模块可支撑图1中示出的部分宽度的计算模块和功率模块的系统。机架184包括支柱186。支柱可包括在机架的每个侧面上的前支柱和后支柱。一个或多个搁架模块190在机架184中可为可安装至机架的。搁架模块190中的每个可以各种方式中的任何方式附接至支柱186，所述各种方式包括螺纹紧固件、相对的L轨、支架、夹子、滑动装置、交叉导轨、横木或搁板。在一个实施方案中，在耦接至机架的前和后支柱的相对的左和右L轨上支撑搁架模块。在一个实施方案中，将轨道安装在搁架模块190的左和右侧以接合机架的左和右侧上的对应的轨道、滑动装置或壁架。在某些实施方案中，轨道套件可安装在用于计算装置的搁架的侧面上。
[0101]搁架模块190包括分隔器191和192、基架193和支撑轨道194。在一个实施方案中，搁架模块190安装在标准19英寸机架中的插槽中。搁架模块190可具有大约3U的高度。在一些实施方案中，可以将分隔器191和192从搁架模块104中的一个位置调整至另一个位置。在某些实施方案中，支撑轨道194是可调整的(例如，调整插槽的高度)。在一个实施方案中，支撑轨道194可按1/4机架单位的增量调整。
[0102]在一个实施方案中，插槽185中的每个接收高达3/4U的模块并且插槽186可以接收高度高达约3U的模块。因此，堆叠在插槽185中的电气模块和在插槽186中的电气模块都可在机架中占用相同的竖直空间量。
[0103]在一些实施方案中，可以在高度可以按对应于标准数量的机架单位的增量调整的插槽中接收计算系统的电气模块。在一个实施方案中，搁架模块可按1/4机架单位的倍数的增量调整。例如，可调整搁架模块以具有1/2U高度、3/4U高度、和IU高度或其倍数的插槽。在一个实施方案中，搁架模块可按3/4U的倍数的增量调整。例如，可调整搁架模块以生成3/4U、ll/2U和3U的插槽。
[0104]图10图示在搁架模块中安装数据存储模块的一个实施方案。数据存储模块106可安装在搁架模块170的插槽177中。
[0105]搁架框架172和竖直搁架构件174的每个包括用于支撑数据存储模块106的轨道195。例如，可在数据存储模块的导件193上支撑数据存储模块106。竖直搁架构件174可在搁架框架172中水平调整使得插槽的宽度可被改变以容纳不同宽度的模块。在一些实施方案中，轨道195可在搁架框架172、竖直搁架构件174或两者上竖直调整。在一些实施方案中，轨道195被形成作为金属片材底架中的环扣。
[0106]当数据存储模块106安装在搁架模块170中时，空气间隙199可存在于数据存储模块106中的硬盘驱动器组中的每个之下。空气间隙199可允许空气横穿数据存储模块106中的产生热量的部件。
[0107]在一些实施方案中，搁架模块中的插槽的大小、形状、布置和位置可通过再配置搁架模块而改变。再配置的搁架模块可容纳具有不同组的电气模块的计算系统。例如，额外的计算模块可包括在系统中以增加计算系统的计算容量。作为另一个实例，额外的数据存储模块可包括在系统中以增加计算系统的数据存储容量。
[0108]图11图示具有与图1中示出的布置不同的布置的模块的计算系统。计算系统200包括计算模块202、功率模块204、数据存储模块206、数据存储模块207和搁架模块208。搁架模块208可安装在机架中。
[0109]搁架模块208包括搁架框架210、竖直搁架构件212和水平搁架构件214。搁架框架210、垂直搁架构件212和水平搁架构件214的各种部分可在搁架模块108中限定插槽218。
[0110]在一些实施方案中，通过再布置一个或多个搁架元件产生搁架模块208。例如，可从图1中示出的搁架模块108的元件再配置搁架模块208。在该情况下，搁架模块108和右竖直搁架构件114可以用作搁架模块208的元件。
[0111]计算模块202可具有与上文相对于图4和图5所述的数据存储模块108类似的电气部件。计算模块202中的底架220和电路板组件可具有与图4和图5中示出的底架126的形状因子不同的形状因子。例如，计算模块202和其对应的插槽218可为计算模块102和插槽118的宽度的大约两倍。
[0112]电气模块可被提供和连接以满足不同计算系统的不同需要。例如，在图11中示出的四个计算模块中的每个可耦接至总共12个硬盘驱动器并且访问来自所述总共12个硬盘驱动器的数据，而在图1中示出的计算模块102中的每个可耦接至四个硬盘驱动器并且访问来自所述四个硬盘驱动器的数据。
[0113]虽然在图11中，为了说明的目的示出有三列布置的搁架模块，但是搁架模块可包括任何数量的行和列。例如，搁架模块可包括三行(三层计算装置)和三列(在每个层级上并排布置的三个计算装置)。
[0114]虽然为了说明的目的仅在图11中示出一个搁架模块，但是可安装搁架模块和电气模块以填充机架中从上至下的任何或所有的插槽。[0115]在一些实施方案中，计算系统包括数据存储模块组件，其在机架中被布置为两个或多个数据存储模块纵深。图12图示包括计算模块和两个纵深数据存储模块的计算系统的一个实施方案。系统260包括计算模块102、功率模块104和数据存储模块106。系统260可安装在搁架模块中，诸如上文相对于图7所述的。数据存储模块106a中的每个可耦接至计算模块102中的一个以形成模块组件262。数据存储模块106b中的每个可耦接至数据存储模块106c中的对应的一个以形成模块组件264。模块组件262和模块组件264中的每个可针对系统260分别从搁架模块去除。
[0116]在一些实施方案中，在机架的一个或多个插槽的宽度上安装的不同的装置互相具有不同的高度。在某些实施方案中，装置可组合跨过机架的宽度以填充机架中的给定数量的插槽。图13图示具有不同高度的计算装置和电源模块的机架安装的一个实施方案。系统280包括计算装置281和电源模块285。计算装置281中的每个包括母板组件282和底架284。在一个实施方案中，硬盘驱动器堆叠186中的每个包括六个3.5英寸驱动器(3个堆叠，每个堆叠两个高)。因此，两个计算装置281的每个堆叠生成四个驱动器高的硬盘驱动器堆叠。
[0117]电源模块285包括三个电源单元的堆叠。电源单元保持在电源载体287中。在一个实施方案中，电源单元中的每个是IU电源单元。电源模块285可给计算装置281供应功率。
[0118]在一些实施方案中，提供计算资源(例如在数据中心)包括在搁架模块中定位搁架构件以在搁架模块中生成部分宽度的插槽。电气模块(诸如计算模块、数据存储模块和功率模块)可安装在插槽中。图14图示使用可再配置的搁架模块提供计算资源的一个实施方案。在300，将搁架构件定位在搁架模块中以在搁架模块中形成两个或多个部分宽度的插槽。在一些实施方案中，搁架构件被定位以调整部分宽度的插槽的高度。在一些实施方案中，搁架构件被定位以调整部分宽度的插槽的宽度。插槽的大小和布置可基于计算系统中将使用的电气模块的特定组。
[0119]在302,将电气模块安装在搁架模块中的两个插槽中。在一个实施方案中,将一个或多个计算模块、一个或多个数据存储模块和一个或多个功率模块安装在配置的插槽中。
[0120]在某些实施方案中，将搁架模块再配置以生成用于安装电气模块的不同组的插槽。例如，可将搁架模块从图1中示出的插槽布置再配置成图11中示出的插槽布置。
[0121]在一些实施方案中，提供用于机架的可分别安装的电气模块。模块可包括一个或多个功能性的模块，诸如计算模块、数据存储模块和功率模块。模块可耦接以在安装至机架中之前形成一个或多个模块组件。在一些实施方案中，将电气模块安装在搁架模块中。
[0122]图15图示向互相耦接并且安装在机架中的电气模块提供计算资源。在304，电气模块互相耦接以形成一个或多个模块组件。电气模块中的每个可具有其自身的底架。在一些实施方案中，电气模块中的每个包括安装部分，诸如导件或环扣，使得电气模块可以分别安装在机架中(例如在搁架模块中的轨道上)。
[0123]在一些实施方案中，耦接的模块从一个或多个功能性的模块形成计算系统。例如，计算模块可耦接至一个或多个数据存储模块。功率和数据连接件可在组件中的模块之间提供。
[0124]在308，将耦接的电气模块安装在机架中的插槽中。在一个实施方案中，耦接的电气模块包括安装在机架的插槽中的轨道上的安装部分。在一些实施方案中，将模块按两个或多个纵深布置安装在插槽中。
[0125]在各种实施方案中，可实行模块化的系统以提供计算、数据存储和其它资源或容量的所希望的组合。下列是可部署的机架系统的实例。
[0126]计算选项:11/2RU计算模块，高达4个硬盘驱动器每套接字存储。机架系统可包括高达13个3U搁架用于总共高达52个服务器或104个节点每机架。3电源单元功率块被提供有搁架层级上的分布的12V，2N+备用功率。用于计算选项的模块布置的一个实施方案在图13中示出。
[0127]数据存储选项:3/4RU计算模块。计算模块可具有比先前的实例中更低的功率处理。16个硬盘驱动器每RU磁盘密度，或624个硬盘驱动器每机架以及12或6个硬盘驱动器每CPU套接字比率。3电源单元功率块被提供有搁架层级上的分布的12V，2N+备用功率。用于数据存储选项的模块布置的一个实施方案在图1中示出。
[0128]在各种实施方案中，可组合数据存储模块的不同组合以生成数据存储组件。例如，如在图1中所示的，2驱动模块可与3驱动模块组合以形成5驱动模块。
[0129]在一些实施方案中，将两个或多个耦接的电气模块安装在已经被配置成接收耦接的电气模块的搁架模块中。例如，可将搁架构件定位在搁架框架中以形成插槽的合适的布置用于接收耦接的电气模块。
[0130]在一些实施方案中，搁架模块中的不同模块具有不同的高度。例如，在图1中示出的实施方案中，在最左列和中心列中的四个计算模块中的每个大约3/4U。最右列中的功率模块包括三个电源模块，每个大约1U，使得功率模块的高度大约3U。
[0131]在一些实施方案中，基于部件的空间量分配用于机架中的电气部件的资源。可基于空间分配的电气部件的资源包括电功率、诸如空气流的冷却资源和数据输入/输出能力。对于每个资源，可为限定量的机架空间建立预算(例如限定量的机架空间可为3个机架单位和标准插槽的全宽)。对于特定空间的每个资源，电气模块(诸如计算模块、数据模块和功率模块)可部署在特定空间内以保持在预算之内。
[0132]图16图示基于空间在机架系统中分配资源的一个实施方案。在312，评估用于机架系统的资源的可用量。例如，机架系统可具有15kVA的电功率可用于机架系统中的电气部件。如另一个实例，机架系统可具有可用的每分钟空气流总共1700立方英尺。
[0133]在314，为机架系统中的限定量的机架空间建立资源的预算量。例如，机架空间的限定量可为标准机架中的空间的量。例如，机架空间的限定量可为3U全宽、3U半宽、3/4U全宽或3/4U半宽。在某些实施方案中，基于1/4机架单位的倍数的增量分配机架空间。在一些实施方案中，针对搁架模块中(或搁架模块的部分中，诸如搁架模块的一半或搁架模块中特定的插槽)可用的空间量对资源量编预算。
[0134]在316，将电气模块部署在机架系统中具有限定量的机架空间的的特定空间中。资源可被部署使得由特定机架空间中的电气模块使用的资源量保持在资源的预算量之内。在一些实施方案中，将搁架模块或机架系统中的每个插槽保持在资源的预算之内。在某些实施方案中，将两个或多个插槽与空间的资源预算组合来保持。例如，可将3U、全宽搁架模块中的所有电气模块所需的电功率的和保持在搁架模块的所建立的电功率预算之内。
[0135]在一些实施方案中，可通过在特定空间中过度分配空间给一个或多个电气模块将一个或多个电气模块或模块组件保持在电气模块的预算量之内。例如，如果用于每个3/4U、半宽空间的电功率预算是150瓦特，但是实际部署的3/4U、半宽计算模块需要300瓦特的电功率，那么所部署的单位计算模块可在所部署的空间中给予两个3/4U、半宽插槽而不是一个3/4U、半宽插槽。通过给300瓦特计算模块分配两个插槽，对于特定空间，可将机架系统保持在电功率预算之内。
[0136]在一些实施方案中，以机架内的标准测量高度(诸如机架单位)的倍数的增量将资源分配至空间。在一个实施方案中，以1/4机架单位增量分配资源。例如，可为每个1/4机架单位、半宽空间编预算50瓦特的电功率。为了部署需要200瓦特的电功率的3/4U、半宽计算模块，可为计算模块分配1U、半宽插槽(4xl/4U每50瓦特)。
[0137]电气模块或模块组件用以在机架中的特定空间内保持预算的间隔可通过分配额外的高度、额外的宽度或分配额外的高度和额外的宽度的组合来完成。例如，对于上文所述的3/4U、半宽计算模块，实际3/4U、半宽计算模块的300瓦特功率消耗是3/4U、半宽空间的电功率预算的两倍。预算可通过在计算模块上面或下面留下空的3/4U半宽插槽或通过在计算模块旁边留下空的3/4半宽来保持。在某些实施方案中，可在机架空间中部署诸如盲板的间隔元件以将电气模块的间隔保持在空间的资源预算之内。
[0138]在某些实施方案中，可基于将部署电气模块的空间的资源预算物理上改变电气模块的大小。例如，在给每个1/4U、半宽增量分配50瓦特的上文所述的实例中，可如下物理上改变电气模块的大小:在3/4U、半宽尺寸(3xl/4U)中提供150瓦特计算模块；在1U、半宽尺寸(4xl/4U)中提供200瓦特计算模块；以及在1.5U、半宽尺寸(6xl/4U)中提供300瓦特计算模块。
[0139]在一些实施方案中，以禁止服务人员不经意间超过用于特定空间的可用资源量的方式将电气模块部署在机架空间内。在一个实施方案中，物理上调整电气模块的大小以禁止服务人员不经意间超过用于特定空间的可用资源量。在某些实施方案中，机架中的一些或所有模块可具有物理上大于模块中的电气部件所需的空间的形式。例如，需要100瓦特电功率的计算模块可占用IU插槽，即使计算模块的部件仅占用3/4机架单位的高度。过大的模块可阻止维修人员不经意间用超过特定空间可用的资源的模块使机架中的特定空间过载。在某些实施方案中，延伸板或翼可附接至电气模块以增大电气模块占用的有效机架空间的有效量。
[0140]虽然已经在电功率的预算方面描述了实施方案，但是可能基于机架空间针对任何数量的资源分配预算。如上文所述的可作出预算的其它资源包括冷却资源(诸如空气流)和数据输入/输出能力。在某些实施方案中，基于机架空间针对两个或多个不同资源中的每个，建立资源预算和部署电气模块。
[0141]图17图示包括建立用于电功率和冷却资源的资源预算的实施方案。在320，评估用于机架系统的电功率的可用量和冷却资源的可用量。表I说明用于机架的功率和空气流的可用量的一个实例。
[0142]表1.
【权利要求】
1.一种计算系统，其包括: 搁架模块，其被配置成安装在机架中，所述搁架模块包括可配置的两个或多个搁架构件以形成两个或多个部分宽度插槽用于接收电气模块， 其中所述搁架构件中的至少一个可调整以改变所述插槽中的至少一个的宽度， 其中所述搁架构件中的至少一个可调整以改变所述插槽中的至少一个的高度；以及 两个或多个电气模块，每个被配置成安装在所述部分宽度插槽中的至少一个中，其中所述电气模块中的至少两个中的每个包括被配置成与所述搁架模块耦接的底架。
2.根据权利要求1所述的计算系统，其中所述搁架模块包括一个布置在另一个之上的两个或多个部分宽度插槽。
3.根据权利要求1所述的计算系统，其中所述搁架构件中的至少一个可调整以形成两个或多个部分宽度插槽，所述部分宽度插槽中的至少两个中的每个具有根据机架标准的高度。
4.根据权利要求1所述的计算系统，其中所述搁架构件中的至少一个可调整以按1/4机架单位的倍数的增量改变至少一个部分宽度插槽的高度。
5.根据权利要求1所述的计算系统，其中所述搁架构件中的至少一个可调整以按3/4机架单位的增量改变至少一个部分宽度插槽的高度。
6.根据权利要求1所述的计算系统，其中所述两个或多个电气模块包括: 在计算模块底架上的至少一个计算模块，其中所述计算模块底架被配置成安装在所述搁架模块中的所述插槽中的至少第一个中； 以及 在数据存储模块底架上的至少一个数据存储模块，其中所述数据存储模块底架被配置成安装在所述搁架模块中的所述插槽中的至少第二个中。
7.根据权利要求1所述的计算系统，其中所述两个或多个电气模块包括: 一个或多个计算模块，所述计算模块中的至少一个中的每个包括计算模块底架，以及 一个或多个数据存储模块，所述数据存储模块中的至少一个中的每个包括数据存储模块底架； 其中所述计算模块中的至少一个和所述数据存储模块中的至少一个被配置成互相物理耦接，并且 其中所述物理耦接的至少一个计算模块和所述至少一个存储模块被配置成安装在所述搁架模块中的所述插槽中的一个中。
8.根据权利要求1所述的计算系统，其中所述两个或多个电气模块包括: 在计算模块底架上的至少一个计算模块，其中所述计算模块底架被配置成安装在所述搁架模块中的所述插槽中的至少第一个中； 在功率模块底架上的至少一个功率模块，其中所述功率模块底架被配置成安装在所述搁架模块中的所述插槽中的至少第二个中。
9.根据权利要求1所述的计算系统，所述搁架模块还包括被配置成将空气移动跨过所述电气模块中的一个或多个的一个或多个空气移动装置。
10.根据权利要求1所述的计算系统，所述搁架模块还包括被配置成将空气移动跨过在所述搁架模块的两个或多个层级上的所述电气模块中的一个或多个的一个或多个空气移动装置。
11.一种搁架模块，其包括: 框架，其被配置成耦接在机架中；以及 两个或多个搁架构件，其耦接至所述框架，其中所述搁架构件中的至少两个可配置以形成两个或多个部分宽度插槽用于接收电气模块， 其中所述搁架构件中的至少一个可调整以改变所述插槽中的至少一个的宽度，并且 其中所述搁架构件中的至少一个可调整以改变所述插槽中的至少一个的高度。
12.根据权利要求11所述的搁架模块，其中所述搁架构件中的至少一个可调整以按1/4机架单位的倍数的增量改变至少一个部分宽度插槽的高度。
13.根据权利要求11所述的搁架模块，其中所述搁架构件中的至少一个可调整以按3/4机架单位的增量改变至少一个部分宽度插槽的高度。
14.根据权利要求11所述的搁架模块，其中所述搁架构件中的至少两个可配置以形成布置在所述搁架模块中的两列或多列中的两个或多个部分宽度插槽，其中所述列中的至少一个包括具有与所述列中的至少另一个的插槽不同的高度间隔的所述插槽。
15.根据权利要求11所述的搁架模块，其中所述搁架构件中的至少两个可配置以形成布置在所述搁架模块中的两个或多个层级上的两个或多个部分宽度插槽，其中所述层级中的至少一个包括具有与所述层级中的至少另一个的部分宽度插槽不同的宽度间隔的所述部分宽度插槽。
【文档编号】H05K7/14GK103988590SQ201280061472
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2012年12月15日 优先权日:2011年12月15日
【发明者】M·T·科德里, P·G·罗斯, D·L·弗林克 申请人:亚马逊科技公司