CN101067759B - 信息处理系统中的功率分配管理 - Google Patents
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Abstract
一种信息处理系统包括模块处理资源，每个资源都具有主处理器、系统存储器、及优选地服务处理器资源。耦合到服务处理器资源的管理资源估算系统功率预算并且通过指示临界功率水平来向处理资源分配功率。该处理资源基于该临界功率水平确定警告功率水平并且监控其自身的实际功率消耗。如果实际功率消耗超过临界功率水平，则将该处理资源断电。如果实际功率消耗超过该警告功率水平，则该处理资源节流其自身的性能来保存功率并且请求增加功率分配。如果实际功率消耗低于该警告功率水平，则该处理资源请求减少所分配的功率。
Description
技术领域
本发明涉及计算机系统领域，特别地，涉及服务器级别计算机系统中的功率管理。
背景技术
随着信息价值和用途的持续增加，个人和商业寻求另外的途径来处理和存储信息。用户可用的一种选择是信息处理系统。一种信息处理系统通常为商业、个人、或其他用途对信息或数据进行处理、编译、存储、和/或通信，从而允许用户利用信息的价值。由于技术和信息处理需要并且要求在不同用户或应用之间变化，信息处理系统还关于处理何种信息，如何处理该信息，有多少信息要进行处理、存储、或通信，以及对该信息如何快速且有效地进行处理、存储或通信来改变。信息处理系统的变化允许信息处理系统是一般的或配置用于一个特殊的用户或特殊的用途，诸如金融交易处理、航线预定、企业数据存储、或全球通信。另外，信息处理系统包括可以配置用于对信息进行处理、存储、和通信的各种硬件和软件组件，并且该信息处理系统包括一个或多个计算机系统、数据存储系统、和网络系统。
信息处理系统的一种类型是服务器，其是管理网络资源的基于处理器的网络设备。例如，文件服务器专用于存储文件，打印服务器管理一个或多个打印机，网络服务器管理网络通信，以及数据库服务器处理数据库查询。Web服务器为因特网万维网页面服务。
最近，服务器已经实现为“刀片服务器”。刀片服务器如此命名是由于它们采用服务器刀片，该服务器刀片是薄的、包括一个或多个微处理器、存储器、和其他服务器硬件和固件的模块电路板。刀片服务器有时被称为高密度服务器，一般包括保留空间(space saving)、容纳多个服务器刀片的基于机壳的底盘。通常在专用于单任务的服务器集群中使用刀片服务器。例如，刀片服务器通过向对一个或多个统一资源定位器(URL)提出的基于网络的请求提供服务，来起到网络服务器的作用。在这个实现中，基于包括个别刀片的当前负载和响应请求所需的信息的位置的因素，刀片服务器向该刀片服务器内的不同服务器刀片发送个别请求，在某种意义上对于用户而言所有都是显然的。
除了提供刀片服务器核心处理资源的服务器刀片以外，刀片服务器还包括管理资源、功率资源、I/O资源、和诸如风扇的环境控制资源。管理资源能够远程访问刀片服务器和刀片服务器内的个别服务器刀片。管理资源能够根据需要或对警告、失败等等的响应来使管理员对个别的服务器刀片进行通电、重新启动、和断电。
在刀片服务器设计和实现中功率保存成为越来越重要的考虑。功率消耗不仅昂贵，而且还生成热量，必须驱散热量来维持性能参数以及服务器的电性的和机械性的完整性。传统的刀片服务器执行基于由刀片提供的静态功率水平对个别刀片施加功率限制以确保功率容量不过量。而且，在这种执行中刀片所提供的静态水平通常是根据基于刀片配置的理论最大功耗(power draw)。由于功率管理执行是建立在最大功耗上，功率分配必然过度的保持，从而导致当实际上有充足的可用功率时，拒绝通电请求或强制服务器刀片的性能节流。
发明内容
因此需要一种信息处理系统，该系统可操作用于动态地管理功率和将功率分配到系统的模块资源并且以系统资源的实际功率消耗为基础。
一方面，描述了能够分配功率到其资源的一种信息系统。该信息处理系统包括具有一个或多个主处理器和能够访问该主处理器的系统存储器的处理资源。远程地配置耦合到处理资源的管理资源来对该处理资源进行断电、重新启动和通电。该处理资源具有用于这种目的的与管理资源通信的的服务处理器资源。设计该管理资源通过估算作为整体系统的功率预算并且向处理资源分配功率来响应来自处理资源的功率分配请求。该管理资源通过向处理资源返回最大或临界功率水平来表示所分配的功率。配置该处理资源接收该临界功率水平并且基于该临界水平来确定警告功率水平。该处理资源通过断电响应超过该临界功率水平的功率消耗水平。配置该处理资源通过转换到功率保存模式和请求来自该管理资源的额外功率分配来响应超过该警告功率水平的实际功率消耗水平。
另一方面，描述了信息处理系统分配功率的方法。作为对来自处理资源的功率分配请求的响应，管理资源确定用于该请求处理资源的功率分配并且表示该处理资源的临界功率水平。作为对接收临界功率水平的响应，该处理资源确定低于该临界功率水平的警告功率水平。该处理资源监控实际功率消耗，并且对所监控的超过临界功率水平的实际功率消耗、关机或断电做出响应。。作为对超过该警告功率水平的实际功率消耗的响应，处理资源节流以减少实际功率消耗并且请求增加临界功率水平。
另一方面，具有用于在信息处理系统中动态地向处理资源分配功率的嵌入式指令的计算机可读介质包括用于请求功率分配的管理资源和用于接收来自该管理资源的最大功率水平的指令。该介质进一步包括基于该最大功率水平来确定警告功率水平的指令、以及用于节流该处理资源以减少功率消耗和用于对监控超过该警告功率水平的实际功率消耗响应来请求增加最大功率水平的指令。该介质进一步包括用于响应超过最大功率水平的实际功率消耗来对该处理资源断电的指令。
这里描述了几个重要的技术优点。一个技术优点是管理在信息处理系统中分配给处理资源的功率预算的能力，以便基于资源的实际功率消耗来调整分配给任何资源的功率预算。通过使用这里描述的动态功率分配可更有效地分配可用的功率预算，例如，能够同时运行最大数量的处理资源。将通过这里提供的附图、说明书和权利要求，向本领域的技术人员展现其他优点。
附图说明
结合附图，参考下文描述可以更完整清楚地理解本发明及其优点，在附图中相同的参考标记表示相同的特征，其中：
图1是实现作为刀片服务器的信息处理系统的所选择元件的方框图；
图2是适合使用在图1描述的刀片服务器中作为处理资源的服务器刀片的所选择元件的方框图；
图3是说明在诸如图1的刀片服务器的信息处理系统中执行动态功率分配的方法的流程图。
具体实施方式
通过参考附图，将对本发明的优选实施例及其优点得到最好的理解，其中相同的标记表示相同且相应的部分。
随着信息价值和用途的持续增加，个人和商业寻求另外的途径来处理和存储信息。用户可用的一种选择是信息处理系统。一种信息处理系统通常为商业、个人、或其他用途对信息或数据进行处理、编译、存储、和/或通信，从而允许用户利用信息的价值。由于技术和信息处理需要并且要求在不同用户或应用之间变化，信息处理系统还改变关于处理何种信息，如何处理该信息，有多少信息要进行处理、存储、或通信，以及对该信息如何快速且有效地进行处理、存储、或通信。信息处理系统的变化允许信息处理系统是一般的或配置用于特殊的用户或或特殊的用途，诸如金融交易处理、航线预定、企业数据存储、或全球通信。另外，信息处理系统包括可以配置用于对信息进行处理、存储、和通信的各种硬件和软件组件，并且该信息处理系统包括一个或多个计算机系统、数据存储系统、和网络系统。
通过参考附图1到附图3，将优选实施例及其优点得到最好的理解，其中相同的标记用于表示相同且相应的部分。出于本公开的目的，信息处理系统包括任何手段或手段的集合，所述手段可操作用于计算、分类、处理、传送、接收、检索、组织、切换、存储、显示、证明、探测、记录、重现、处理、或采用任何形式的信息，情报，或用于商业、科学、控制、或其他目的的资料。例如，信息处理系统可以是个人计算机、网络存储设备、或任何其他适合的设备并且具有各种尺寸、形状、性能、功能和价格。该信息处理系统包括随机访问存储器(RAM)，诸如中央处理单元(CPU)的一个或多个处理资源，或硬件或软件控制逻辑，ROM和/或其他类型的非易失性存储器。信息处理系统的附加元件包括一种或多种磁盘驱动器，用于和外部设备以及各种输入和输出(I/O)设备通信的一种或多种网络端口，诸如键盘、鼠标、和视频显示器。该信息处理系统还包括一组或多组总线，可用于在各种硬件元件之间通信。
如先前所示的，信息处理系统的一种类型是服务器系统。服务器系统可以被定义为与一个或多个客户端系统通信来实现交换信息和执行交易的目的的系统。典型的服务器系统是图1所描述的刀片服务器100。图1描述的刀服务器100包括以服务器刀102-1到102-N(在这里通常地或共同地称为服务器刀片102)的形式的处理资源。刀片服务器100还包括以管理模块104的形式的管理资源、以I/O模块106-1和106-2(在这里通常地或共同地称为I/O模块106)的形式的I/O资源、电源模块108-1和108-2(在这里通常地或共同地称为电源模块108)、和以风扇模块110-1和110-2(在这里通常地或共同地称为风扇模块110)的形式的环境资源。
管理模块104连接到服务器刀片102、I/O模块106、电源模块108、和风扇模块110。在一个实施例中，管理模块104利用诸如I2C链接这样相对简单的通信链接连接到刀型服务器100的其它资源，虽然其它实施例可以采用诸如以太网链接、通用串联链接等这样的其它类型的链接。管理模块104可操作来对每个服务器刀片102进行通电、重新启动、和断电。另外，管理模块104被配置用于监控诸如底盘温度这样的环境温度，并且用于控制包括电源模块108和风扇模块110的共享资源。例如，操作管理模块104来探测温度警告并且通过启动风扇模块110中的风扇以及减少由电源模块108提供的功率水平来响应，并且节流一个和多个服务器刀片102。
在一个优选实施例中，每个服务器刀片102是一个模块资源，优选地实现为电子印刷电路板，该电子印刷电路板包括一个和多个通用微处理器、可访问该处理器的系统存储器、以及执行操作系统和应用程序所需的硬件/固件。在这种实施例中，服务器刀片102优选地对于由刀片服务器100的底盘(未示出)限定的的机壳和插槽是可热插拔的。在适合的实施例中，将服务器刀片102插入到刀片服务器底盘的一侧的机壳，同时将管理模块104、I/O模块106、电源模块108、和风扇模块110插入到刀片服务器底盘的另一侧的机壳。
参考图2，示出了适合用于图1的刀片服务器100的服务器刀片102的所选择元件的方框图。如图2所示，服务器刀片102包括连接到系统总线204的一个或多个处理器202-1到202-N。总线桥和存储控制器206耦合到系统总线204和存储总线208，存储总线208将系统存储器210与桥以及存储控制器206连接。桥和存储控制器206同样耦合到连接一个和多个外围适配器的外围总线212。在描述的实施例中，例如，服务器刀片102包括网络接口卡(NIC)220和耦合到永久存储器(persistent storage)(未示出)的硬盘控制器222。另外，服务器刀片102包括服务处理器资源，被称作基板管理控制器(BMC)230。
BMC_230优选地包括能够监控服务器刀片102的状态并且能够有助于管理者远程管理能力的服务处理器。BMC_230与管理模块104通信以在网络上记录并发出警告。BMC_230负责监视服务器刀片102上的电压和温度探针(未示出)的状态。当BMC_230探测到一个事件时，该事件被写入到BMC硬件日志并且通过智能平台管理接口(IPMI)连接234发送到管理模块104。
在所描述的实施例中，将BMC_230连接到服务器刀片102的NIC_220，服务器刀片102的NIC_220能够通过使用IPMI效用或LAN上串行(SOL)指令使管理者访问BMC_230。另外，将所示的BMC_230连接到功率分配电路240。功率分配电路240提供位于交流电源和包括处理器202的服务器刀片203的功能元件之间的可控接口。BMC_230的所述实现还包括功率监控电路232。功率监控电路可以是电流感应电路或能够监控其他资源的功率消耗的其他类型电路。尽管所描述的实现表示功率监控电路232贮存在BMC_230上，其他的实现可以将功率感应电路232集成到功率分配电路240上。在任何的例子中，BMC_230访问表示服务器刀片203的实际功率消耗的信息。功率感应电路232可以操作用于表示瞬间的功率消耗和/或包括积分器或适合于确定在具体时间间隔的功率消耗的平均值的其他电路。
将这里所描述的动态功率分配的一些实施例实现为一组计算机可执行指令(计算机软件)，当指令由信息处理系统中的处理器执行时，使该信息处理系统动态地分配功率。在这种实施例中，将该指令存储在或嵌入在计算机可读介质中。在指令被执行期间该介质可以是易失性介质(例如，系统存储器(RAM)或缓存(SRAM))。在指令不被执行期间该介质还可以是永久性介质，诸如，硬盘、CD、DVD、磁带等等。
一方面，动态功率分配方法包括与诸如管理模块104的管理资源进行通信的处理资源，诸如信息处理系统100的服务器刀片102。处理资源请求最初的功率预算分配并且管理资源响应该请求，优选地通过同意该请求和所请求的分配。在一个实现中，由管理资源分配的功率表示超出处理资源不可运行的功率的绝对最大水平。
处理资源计算或以别的方式确定一个功率极限并且设置表示所分配的功率和功率极限之间差值的“警告”功率水平。通过所分配的功率水平和所确定的警告水平，然后该处理资源开始运行并且监控其实际功率消耗。如果实际功率消耗超过所分配的功率水平，该处理资源立即关闭。如果实际功率消耗超过警告功率水平，而不是所分配的功率水平，该处理资源采取正确的措施，该措施通过节流其自己的功率消耗或在减少功率消耗模式中以其他方式运行并且请求增加管理资源所分配的功率。
在一些实施例中，只要该处理资源实际功率消耗水平超出其自己的警告功率水平，该处理资源便保持在一个减少的功率消耗模式中。当实际功率消耗降低到警告功率水平时，该处理资源自身优选地“不节流”。不节流能够任意的发生，例如，因为该处理资源的实际功率消耗由于处理活动的减少或由于管理资源同意增加处理资源的功率估算并且在响应中该处理资源重新计算一个新的且较高的警告功率水平而减少。
一些实施例可以支持处理资源的功率预算贡献。如果无节流的处理资源发现其实际功率消耗一向低于其所分配的功率水平，则会发生功率预算贡献。这个情况中的处理资源会通过请求减少管理资源所分配的功率来贡献其所分配功率的一部分，从而使管理资源根据需要分配所贡献的功率给其他的处理资源。
现在回到图3，流程图表示用于管理信息处理系统中功率分配的方法300的一个实施例的所选择的元件。图3描述的方法300适合用诸如图1描述的信息处理系统100的信息处理系统来执行。在所描述的实施例中，方法300包括请求用于功率分配的管理资源的处理资源(块302)。功率分配请求可以是来自处理器资源，特别是，来自BMC_230或其他适合的服务处理器资源对管理资源进行通电请求的一部分。该通电请求优选地还包括来自管理资源的功率分配的请求。该功率分配请求优选地表示所请求的功率水平。由处理资源表示的请求功率水平优选地基于或以其他方式由关于请求处理资源的历史功率消耗产生。例如，BMC_230可以记录历史的功率消耗读取并且通过对历史数据应用预定的算法来确定所请求的功率水平。
在图3所描述的顺序中，通过估算作为整体的信息处理系统100的功率预算，确定用于请求处理资源的功率分配，并且通过返回(块304)值(这里称作为临界功率水平或最大功率水平)来表示处理资源的功率分配，管理资源响应功率分配请求。如其名称所提示的，临界功率水平是处理资源允许提取(draw)的最大绝对值的功率水平。
该处理资源接收同意的功率以及来自管理资源的临界功率水平并且确定(块306)第二个功率水平，这里称作为警告功率水平。该处理资源根据预定的算法基于临界功率水平确定警告功率水平。在其简单期望的实现中，例如，该处理资源可以计算警告功率水平占临界功率水平的具体百分数。在另一个实现中，警告功率水平和临界功率水平之间的关系可以是非线形的。优选地选择该警告功率水平来提供关于临界功率水平的适当运行极限。极限量是实现细节并且取决于包括，但不限于，处理资源的功率消耗的历史稳定性的因素。例如，如果处理资源的历史功率消耗相当稳定(例如，功率消耗值历史变化少于2％)，期望减少警告功率水平和临界功率水平之间的差值。相反地，具有历史上相当不稳定的功率消耗值的处理资源可以要求增加差值并且确定警告功率水平的算法可以考虑这种因素。另外，用于确定功率差值的运算法则可以结合其他信息，包括，但不限于表示信息处理系统中其他处理资源的历史功率消耗的信息。如果信息处理系统中的其他服务器刀片表现一种功率消耗的模式，例如，用于任何指定处理资源的功率裕量的确定可以在确定中考虑这种信息的因素。
在分配临界功率水平和确定警告功率水平之后，处理资源监控(块308)其实际功率消耗水平。实际功率消耗监控优选地通过使用上述图2描述的BMC_230的功率感应电路232来实现。
如果信息处理系统确定(块310)实际功率消耗(P)超过临界功率消耗水平，信息处理系统100立即关闭(块311)。可通过管理模块104、BMC_230、或两者的组合关闭电源。
如果信息处理系统100探测(块312)到实际功率消耗超过警告功率水平(PW)，方法300包括信息处理系统100节流(块322)服务器刀片功率。服务器刀片功率的节流包括采取功率保存措施，该功率保护措施包括，但不限于减少施加到系统元件的操作电压和/或减少驱动服务器刀片元件计时的系统时钟(未示出)的频率。
除了节流服务器刀片功率之外，图3所描述的方法300包括请求管理模块来分配更多功率的服务器刀片(块324)。当服务器刀片首先被通电时，和功率分配的最初请求一样，这种功率请求可以包括IPMI或BMC_230和管理模块104之间的其他适合的消息。在用于额外的功率请求之后，方法300返回到块304，其中管理资源估算用于功率的请求并且返回临界功率水平。如果管理资源确定可有效的分配给请求服务器刀片的额外功率预算，该管理资源表示一个新的且假定的较高的临界功率水平。如果管理模块确定不存在充足的功率预算来提供给用于增加的请求，由管理资源返回的临界功率水平将和其先前的相同。
返回到判定块312，如果实际功率不大于警告功率水平，方法300所描述的实现包括确定(块314)当前运行的服务器刀片是以节流还是以其他功率保存功率模式。如果服务器刀片是以节流模式运行时，服务器刀片优选地恢复(块316)其自身的运行模式到无节流状态，诸如通过恢复电源电压电平，恢复系统时钟到默认的频率，等等。在服务器刀片恢复到无节流状态之后，方法300返回到块308，其中服务器刀片监控是功率利用。
如果服务器刀片在块314确定不处于节流状态，方法300所描述的实施例支持功率贡献。特别地，如果服务器刀片发现在完全无节流运行模式中其功率消耗一向低于其警告功率水平，服务器刀片可以作为贡献其所分配的功率预算返回的一部分到作为整体的信息处理系统的工具来请求所分配的功率电平中的减少，使得该管理模块能够更好地提供请求增加来自包括其它服务器刀片的其它系统资源的功率预算。因此，如图3所描述的包括确定(块318)服务器刀片的实际功率消耗是否一向低于其警告功率水平。在本文中“永久的”形成的定义是一种实现细节。一种范例方法可以定义永久为低于警告功率水平的一连串连续的N个功率消耗数据点。如果实际功率消耗降低到和/或一向低于最小功率水平，一种执行可以触发功率贡献行为。其它的执行可以调用多种混合技术来确定，例如，减少警告功率水平引起刀片性能降低的可能性，如果这样的话，是否提醒功率预算减少。
如果服务器刀片和/或信息处理系统确定服务器刀片一向低于其警告功率水平，根据图3所描述的实施例，通过请求管理模块减少自身分配的功率预算并且，优选地表示所建议的减少量，刀片有效地贡献(块320)返回到信息处理系统的自身的功率预算的一部分。建议的数量优选地基于实际功率消耗数据点所超过的警告功率水平。一旦请求功率预算的减少，方法300返回到块304，其中该管理模块返回一个新的功率值。另一方面，如果服务器刀片在块318中确定实际功率消耗数据确保功率预算贡献，方法300包括返回到块308，其中服务器刀片通常在监控其功率消耗时运行。
尽管已经详细说明了所公开的实施例，应当理解在不脱离它们的精神和范围下能够对实施例进行各种改变、替换和修改。
Claims (14)
1.一种信息处理系统，该系统包括：
处理资源，具有主处理器和能够访问该主处理器的系统存储器；
管理资源，耦合到处理资源并且配置用于对该处理资源进行远程地断电、重新启动和通电；
其中配置该管理资源通过估算系统的功率预算、并且通过设置用于处理资源的临界功率水平向处理资源分配功率，来响应处理资源的功率分配请求；
其中配置该处理资源接收该临界功率水平并且至少根据所接收的临界功率水平和处理资源功率消耗的历史稳定性来确定警告功率水平；
其中配置该处理资源以监控实际功率消耗水平；
其中配置该处理资源通过转换到功率保存模式来响应超过该警告功率水平的实际功率消耗水平；和
其中处理资源通过对处理资源启动断电来响应超过临界功率水平的功率消耗水平。
2.根据权利要求1所述的信息处理系统，其中该处理资源包括处理资源刀片，该刀片具有装有处理器和系统存储器的电子印刷电路板，其中该刀片适用于插入到信息处理系统的底盘中的多个插槽的其中一个。
3.根据权利要求2所述的信息处理系统，该系统进一步包括多个处理资源刀片，每一个都插入到信息处理系统底盘中各自对应的插槽。
4.根据权利要求1所述的信息处理系统，其中该处理资源进一步通过启动功率预算增加请求来响应超出警告功率水平的功率消耗水平。
5.根据权利要求4所述的信息处理系统，其中配置管理资源用于通过确定是否具有足够的功率可用于提供请求来响应增加的功率预算请求，并且如果具有足够的功率可用于提供请求，则通过提供增加的临界功率水平来响应。
6.根据权利要求1所述的信息处理系统，其中进一步配置处理资源用于通过开始将一部分功率预算贡献给管理资源来响应低于具体阈值的功率消耗水平，并且其中配置该管理资源通过确定用于处理资源的减少的功率预算并且设置减少的处理资源临界功率水平来响应。
7.根据权利要求1所述的信息处理系统，其中该功率保存模式从一组功率保存动作中选取出来，功率保存动作包括处理资源的节流性能和请求来自管理资源的更大功率分配。
8.一种在信息处理系统中分配功率的方法，包括：
响应来自处理资源的请求，管理资源确定临界功率水平并且分配该临界功率水平到处理资源；
响应临界功率水平的接收，处理资源至少根据所接收的临界功率水平和处理资源功率消耗的历史稳定性来确定警告功率水平，该警告功率水平低于该临界功率水平；
该处理资源监控实际功率消耗；
响应超过临界功率水平的实际功率消耗，该处理资源关闭；
响应超过警告功率水平的实际功率消耗，该处理资源节流以减少实际功率消耗并且请求增加临界功率水平。
9.根据权利要求8所述的方法，其中确定该临界功率水平包括基于与该处理资源有关联的历史功率消耗数据来确定该临界功率水平。
10.根据权利要求8所述的方法，其中监控实际功率消耗包括通过连接到处理资源的服务处理器资源的电流感应电路来监控实际功率消耗。
11.根据权利要求8所述的方法，其中节流该处理资源包括从由减少处理资源的电源电平和减少控制处理资源的定时的时钟信号的频率组成的组中选择的动作。
12.根据权利要求8所述的方法，该方法进一步包括，响应不超过警告功率水平的实际功率消耗，确定处理资源是否处于节流状态，如果该处理资源处于节流状态，恢复处理资源到无节流状态。
13.根据权利要求12所述的方法，该方法进一步包括，响应确定该处理资源不处于节流状态，确定该处理资源的功率消耗是否一向低于警告功率水平，如果该处理资源的功率消耗一向低于警告功率水平，请求管理资源减少临界功率水平。
14.根据权利要求13所述的方法，其中确定该处理资源是否一向低于该警告功率水平包括探测实际功率消耗低于最小功率水平，该最小功率水平小于警告功率水平。
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