阅读说明：本技术 冷却和电源布置 (Cooling and power supply arrangement ) 是由 K·L·凡佩尔特 L·M·史蒂文斯 于 2020-01-22 设计创作，主要内容包括：本申请公开了冷却和电源布置。一种系统,包括包壳,该包壳包括数据存储包壳。该数据存储包壳包括多个存储层和共享冷却区域。该系统进一步包括位于多个存储层中的每一个内的数据存储设备以及位于数据存储包壳内的共享冷却区域中的第一组鼓风机和第二组鼓风机。第一组鼓风机和第二组鼓风机被布置成冷却数据存储设备。(The present application discloses cooling and power supply arrangements. A system includes an enclosure including a data storage enclosure. The data storage enclosure includes a plurality of storage tiers and a shared cooling area. The system further includes a data storage device located within each of the plurality of storage tiers and a first set of blowers and a second set of blowers located in a shared cooling area within the data storage enclosure. The first set of blowers and the second set of blowers are arranged to cool the data storage device.)

冷却和电源布置

发明内容

在某些实施例中，一种系统包括包壳，该包壳具有数据存储包壳。该数据存储包壳包括多个存储层和共享冷却区域。该系统进一步包括数据存储设备、第一组鼓风机和第二组鼓风机。该数据存储设备位于多个存储层中的每一个内，并且该第一组鼓风机和该第二组鼓风机位于该数据存储包壳内的该共享冷却区域中。该第一组鼓风机位于第一高度处，并且该第二组鼓风机位于第二高度处。

在某些实施例中，一种数据存储系统包括机架。该机架包括多个包壳。每一个包壳包括电源包壳和具有多个数据存储层和共享冷却区域的数据存储包壳。每一个包壳包括位于该多个数据存储层之间的数据存储设备和位于该第一共享冷却区域中的用于冷却该数据存储设备的鼓风机。电源单元位于该电源包壳内。

在某些实施例中，公开了一种用于给电子设备供电和冷却电子设备的方法。该方法包括经由位于电源包壳内的一个或多个电源单元，给位于包壳中的多个可滑动设备层之间的电子设备供电。该方法还包括经由该一个或多个电源单元，给位于该包壳中的共享冷却区域中的鼓风机供电，以跨越该多个可滑动设备层中的每一个吸入空气。

虽然公开了多种实施例，但从示出并描述本发明的说明性实施例的以下的

具体实施方式

中，本发明的又一些实施例对本领域技术人员将变得显而易见。相应地，附图和具体实施方式本质上应被视为说明性的，而非限制性的。

附图说明

图1示出了根据本公开的某些实施例的存储系统的透视图。

图2示出了根据本公开的某些实施例的包壳的俯视图。

图3示出了根据本公开的某些实施例的图2的包壳的后端的透视图。

图4示出了根据本公开的某些实施例的图2和图3的包壳的侧面截面图。

虽然本公开可以接受多种不同修改和替代形式，但通过示例在附图中已经示出具体实施例并且在下文对其进行详细描述。然而，意图不在于将本公开限制为所描述的特定实施例，相反地旨在涵盖落入所附权利要求的范围内的所有修改、等效方案和替代方案。

具体实施方式

数据存储系统用于存储和处理大量数据。由于系统通常会在运行期间生成大量热量，因此将系统保持在所需的温度范围内可能具有挑战性。例如，在运行期间的数据存储设备以及为数据存储设备供电的电源单元会生成热量。数据存储系统可以包括冷却设备，诸如鼓风机(例如，风扇)，其辅助在所需的温度范围内运行系统。然而，鼓风机会生成不需要的声能，该声能可能会在整个系统中传输并影响容纳在该系统中的数据存储设备的性能。本公开的某些实施例的特征在于冷却设备和/或电源单元的布置，该布置减少了影响数据存储设备的性能的声能的量。

图1示出了包括机架102(例如，机柜)的数据存储设备100，机架102具有多个包壳104。每一个包壳104可以包括容纳电子设备的多个抽屉或存储层106，诸如安装在抽屉或存储层106内的数据存储设备。每一个包壳104自身可以以抽屉状的方式布置以滑入和滑出机架102，尽管包壳104不必须如此布置。

图2示出了包壳200的俯视图，包壳200可以在诸如图1的数据存储系统100的数据存储系统中使用。例如，诸如图1中的机架102的机架可以包括多个单独的包壳，诸如包壳200。图3示出了包壳200的后部的透视图，以及图4示出了包壳200的侧面截面图。包壳200分为数据存储包壳202和电源包壳204。

包壳200包括位于数据存储包壳202内的数据存储设备206(例如，硬盘驱动器和/或固态驱动器)，并且包括底架208。底架208的外部包括前侧壁210A、第一侧壁210B、第二侧壁210C、第一底壁210D(如图3和图4所示)、以及顶盖210E(如图3和图4所示)。

数据存储包壳202示出为由前侧壁210A、第一侧壁210B、第二侧壁210C、第一底壁210D(如图3和图4所示)、顶盖210E(如图3和图4所示)、以及第二底壁210F(如图3和图4所示)的全部或部分形成。电源包壳204示出为由前侧壁210A、第一侧壁210B、第二侧壁210C、第一底壁210D、以及第二底壁210F的全部或部分形成。底架208的每一个壁可以由组装在一起的多个壁组件或由单个组件(例如，由一片金属片形成)构成。底架壁可以由以金属片形式的金属(例如，铝、钢)制成。包壳200(包括数据存储包壳202和电源包壳204)在前端212和后端214之间延伸。

当组装时，底架208容纳并支撑数据存储设备206、冷却设备216A-D、电源单元218、以及各种其他电气组件，诸如布线和电路板(未显示)，冷却设备216A-D在下文中被称为鼓风机(例如，风扇模块)。

数据存储包壳202容纳数据存储设备206。如图2所示，数据存储包壳202包括在第一侧壁210B和第二侧壁210C之间延伸的八行分开的数据存储区域220A-H，尽管可以将更少或更多行的数据存储设备206合并到数据存储包壳202中。如图4所示，数据存储包壳202包括多个数据存储层222A-C。每一个数据存储层222A-C包括多行数据存储设备206。位于第一数据存储层222A上的数据存储设备206由底架208的第一底壁210D支撑；位于第二数据存储层222B上的数据存储设备206由第二底壁210G支撑；以及，位于第三数据存储层222C上的数据存储设备206由第三底壁210H支撑。在某些实施例中，每一个分开的数据存储层222A-C包括分开的侧壁，使得每一个数据存储层222A-C形成单独的和至少部分的包壳。

在某些实施例中，数据存储包壳202包括耦合到第一侧壁210B和第二侧壁210C或形成为第一侧壁210B和第二侧壁210C的部分的滑动部件224A-C。滑动部件224A-C允许每一个数据存储层222A-C滑入和滑出数据存储包壳202。每一个数据存储层222A-C可以包括可运行地耦合到滑动部件224A-C的相对应的部件(例如，轮)，使得数据存储层222A-C可以轻松滑入和滑出数据存储包壳202。

数据存储包壳202包括从包壳200的后端214延伸的冷却区域226，多个鼓风机216A–D位于冷却区域226中。鼓风机216A–D可以是带有叶片228(如图3所示)的风扇模块，叶片228围绕各自的旋转轴230旋转。鼓风机216A–D固定到底架208的后壁210J(后壁210J不在图3中以显示数据存储包壳202内部的细节)以固定到包壳200。在某些实施例中，诸如橡胶垫圈的减振器在鼓风机216A-D和后壁210J之间耦合，以帮助减少传输到包壳200的其余部分的底架振动的量。如图3和图4所示，鼓风机中的两个(216A和216B)位于与位于数据存储外壳202中的另两个鼓风机216C和216D不同的高度且高于另两个鼓风机216C和216D。鼓风机216A–D从包壳200的前端212朝向包壳200的后端214吸入空气，然后将空气排出数据存储包壳202。

随着包壳中数据存储设备的密度更高，包壳需要更多的冷却以维持数据存储设备所需的工作温度。尽管给包壳添加更多的风扇或增加风扇运行的速度可以为包壳提供更好的冷却，这些方法增加了能量消耗并且增加了由风扇生成并且在包壳中传输的声能的量。随着风扇叶片的旋转，风扇生成了声能(例如，通过空气传输的能量)，该声能可以影响数据存储设备的性能。当声能传输到数据存储设备中时，数据存储设备振动，从而影响其数据存储设备入数据和读取数据的能力。对于硬盘驱动器数据存储设备，由声能引起的振动使得硬盘驱动器中的读/写头难以安放在或跟随所需的数据轨道以进行数据读取和数据写入运行。随着硬盘驱动器在每个磁盘上存储更多数据，声能影响性能的风险增加，因此需要对读/写头进行更好的定位。对包壳中数据存储设备的性能影响对于定位最靠近风扇的数据存储设备尤为明显。

代替添加更多的风扇和/或提高风扇的运行速度，本公开的数据存储包壳202的特征在于在多个数据存储设备206之间以及在多个数据存储级别之间“共享”的鼓风机216A-D。数据存储包壳202包括比常规包壳更少的鼓风机216A–D(例如，四个)。例如，常规包壳通常使用布置成冷却包壳中的单个数据存储层的多个风扇，使得每一个数据存储层都由一组专用的风扇相关联并且被该组专用的风扇冷却。在此类常规布置中，对于每一个数据存储层，包壳包括至少两个风扇。在本公开的某些实施例中，鼓风机216A–D相对于数据存储层222A-C定位，使得从多个数据存储层222A-C中以及跨越多个数据存储层222A-C抽出由鼓风机216A-D吸入的空气。这样，鼓风机216A-D是共享的，并且不位于专用于抽屉或数据存储层的位置处。经由在多个数据存储层之间共享鼓风机以在包壳中使用更少的鼓风机可以帮助减少由包壳中的鼓风机生成的声能的总量。

本公开的特征在于用于减少声能的另一种方法，该方法涉及在数据存储包壳202中纳入比常规大的鼓风机216A-D。在具有标准尺寸的包壳(例如，3U、4U)的常规布置中，风扇的空间有限，因此限制了可以使用的风扇的尺寸。例如，常规包壳布置中的风扇通常限于直径为近似80毫米或更小。在本公开的某些实施例中，鼓风机216A–D可以具有范围为诸如150–220mm的直径，因为鼓风机216A–D不受单个抽屉和单个数据存储层的高度的限制。例如，鼓风机216A–D的直径可以大于相应数据存储层222A-C的高度。与较小的鼓风机相比，较大的鼓风机可以以较低的速度运行以满足给定的冷却需求。例如，较小的鼓风机可能需要以15000rpm的转速运行，以提供与较大的鼓风机以7000rpm的转速运行相同的冷却效果。这样，在本公开的某些实施例中，与使用较小直径的空气时所需的更高的运行速度(例如，12000rpm、15000rpm)相比，鼓风机216A-D可以在诸如5000-10000rpm的范围内运行。低速运行的鼓风机生成较少的声能。本公开的使用较少但较大的鼓风机216A-D的方法可以减少在整个数据存储包壳202中生成和传输的声能总量。如上所述，减少声能的量可以减轻位于数据存储包壳202内的数据存储设备206的性能衰退。

本公开的特征在于另一种用于减少声能的影响的方法，该方法比常规包壳将鼓风机216A-D放置在更远离数据存储设备206的位置。在常规包壳中，风扇距离数据存储设备仅一英寸或两英寸。鼓风机216A-D距离数据存储设备206更远，风扇生成的声能影响数据存储设备越小。在本公开的某些实施例中，鼓风机216A-D距离数据存储设备206五英寸到六英寸(如沿着包壳200的纵轴232所测量的)。结果，在鼓风机216A-D和数据存储设备206之间的冷却区域226中的空间234比常规包壳的要大。空间234中的至少部分可以填充有一个或多个声障板以进一步衰减影响数据存储设备206的声能。此外，在空间234中的表面中的一些或全部可以被吸声材料236(例如，非金属材料，诸如布纤维和多孔聚合物基材料，诸如聚氨酯泡沫)覆盖。吸声材料236可以使鼓风机216A-D生成的声能衰减。

本公开的特征还在于一种用于减小底架振动(例如，通过底架208自身传输的能量)的影响的方法。在运行期间，鼓风机216A-D除了生成声能还生成底架振动。类似声能，底架振动可以对数据存储设备的性能产生负面影响。在常规包壳中，风扇靠近数据存储设备使得底架振动具有相对较短的路径传播到达数据存储设备，这会增加底架振动影响数据存储设备性能的风险。在本公开的某些实施例中，鼓风机216A-D被定位成使得鼓风机216A-D生成的底架振动在影响数据存储设备206之前沿着底架208传播较长的路径。例如，在本公开的某些实施例中，由鼓风机216A-D中的一个生成的底架振动在到达数据存储设备206之前，必须传播通过后壁210J、通过第二侧壁210C、通过滑动部件224A-C、通过数据存储层上的相对应的部件、以及通过底壁210D、210G和210H。此外，各种部件诸如减振器可以沿着鼓风机216A-D和数据存储设备206之间的路径放置，以进一步减轻影响数据存储设备206的底架振动。

本公开的特征在于另一种用于减少声能的方法，该方法将电源单元218放置在分开的包壳中并且利用其自身的鼓风机冷却该分开的包壳。在常规包壳中，电源单元与数据存储设备位于同一个包壳中，并且由同一个风扇进行冷却。随着电源单元218运行(例如，将墙壁电源转化为数据存储设备所需的5伏或12伏)，电源单元218生成热量，这要求常规包壳使用比冷却包壳所需的更多的或功率更大的风扇。此外，电源单元可能阻塞包壳内的气流。这样，使用相同的风扇冷却数据存储设备和电源单元会增加包壳中生成的声能。

在本开的某些实施例中，电源单元218位于电源包壳204中。这样，与当电源单元218位于数据存储包壳202中时鼓风机216A-D所需的运行速度相比，位于数据存储包壳202中的鼓风机216A-D可以以较低的速度运行。电源包壳204可以包括布置成冷却电源单元218的鼓风机216E–G。在某些实施例中，电源包壳204中的鼓风机216E-G直接附接为电源单元218的部分或整体形成为电源单元218的部分。这些鼓风机216E-G的直径(例如，<40mm)可以小于数据存储包壳202中的鼓风机216A-D的直径。电源单元218电气耦合到数据存储设备206和/或鼓风机216A-G中的一个或多个。

如上所述，诸如图1中的机架102的机架可以包括多个包壳，诸如如上所述的包壳200。在此类布置中，机架可以包括多个包壳，每一个包壳都具有分开的数据存储包壳(例如，数据存储包壳202)和分开的电源包壳(例如，电源包壳204)。机架内的每一个分开的数据存储包壳将包括由分开的电源包壳中的一个或多个电源单元供电的多个数据存储设备(位于多个数据存储层之间)。每一个分开的数据存储将进一步包括自己的鼓风机组，以为各个数据存储设备提供冷却。

如上所述，包壳200和其组件可以被设计为纳入如上所述的布置中的一个或多个以改善数据存储系统的性能。例如，包壳200可以被设计为通过以下一种或多种方法来减少影响性能的声能和底架振动的总量：纳入更少的鼓风机、纳入更大直径的鼓风机、以降低的速度运行鼓风机、纳入消声材料、增加数据存储设备和鼓风机之间的空间、延伸和/或以其它方式减弱数据存储设备和鼓风机之间的底架振动路径、沿底架振动路径添加减振器、以及将电源设备放置在与数据存储包壳分开的包壳中。

可以对所公开的实施例作出各种修改和添加而不背离本公开的范围。例如，虽然上文所描述的实施例指代特定特征，但是本公开的范围还包括具有特征的不同组合的实施例以及不包括所描述的全部特征的实施例。因此，本公开的范围旨在包括落入权利要求的范围内的全部此类替代方案、更改、和变化，以及其全部等效方案。