CN102255746B - 管理计算中心及管理计算中心资源高能效控制策略的方法 - Google Patents

管理计算中心及管理计算中心资源高能效控制策略的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种管理站中管理计算中心的方法以及管理计算中心资源高能效控制策略的方法。涉及高能效以太网(EEE)增强信息技术的电源管理工具。基于EEE的计算中心资源可以监控包括在计算中心资源中的节能事件硬件元件(如，物理层装置)。根据这种监控得到的节能统计可以提供给电源管理工具。这种监控信息使得电源管理工具能够针对实际的网络活动做出广泛的服务等级节能决定。另外，基于广泛的服务等级节能决定的反馈可以提供给基于EEE的计算中心资源，以供其在调节各自的EEE控制策略时考虑。

Description

管理计算中心及管理计算中心资源高能效控制策略的方法
技术领域
本发明涉及电源管理，尤其涉及一种高能效以太网增强信息技术电源管理工具的系统和方法。
背景技术
近年来，能源成本呈不断加速增长的趋势。因此，各个行业对由这种不断增长的成本造成的影响也日益敏感。越来越引起审议的一部分是IT设施。很多公司目前都在研究他们的IT系统的电源使用情况以确定是否可降低能源成本。
努力消除多余的电源使用对数据中心和计算中心非常有价值，数据中心和计算中心存放有大量的服务器系统。通过切断不需要的服务器和根据需求再利用(repurposing)服务器是其中的一种节能方式。通过这些节能技术，计算资源和计算需求的理想匹配能使电源消耗量最小化这一事实已得到认可。因此，需要一种机制，使能向IT管理员提供使他们做出明智的省电决策的电源管理工具。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种管理站中管理计算中心的方法，所述计算中心包括多个用于提供多个计算服务的计算中心资源，所述方法包括：
所述管理站从所述多个计算中心资源中的第一计算中心资源接收所述第一计算中心资源的第一物理层装置的第一节能信息，所述第一节能信息由所述第一计算中心资源基于所述第一物理层装置使用的第一节能状态来产生，以响应由所述第一计算中心资源所检测到的第一低通信量利用状况；
所述管理站从所述多个计算中心资源中的第二计算中心资源接收所述第二计算中心资源的第二物理层装置的第二节能信息，所述第二节能信息由所述第二计算中心资源基于所述第二物理层装置使用的第二节能状态来产生，以响应由所述第二计算中心资源所检测到的第二低通信量利用状况；
基于所接收的所述第一节能信息和所述第二节能信息，决定由所述计算中心所提供的计算服务的利用等级；及
基于所述决定，切断(switch off)用于提供所述计算服务的计算中心资源。
优选地，所述接收包括从交换机接收。
优选地，所述接收包括从服务器接收。
优选地，所述接收包括接收物理层装置进入节能状态的统计。
优选地，所述切断包括切断服务器。
优选地，所述切断包括再利用(repurpose)服务器。
根据本发明的一个方面，提供一种管理站中管理计算中心的方法，所述管理中心包括多个用于提供多个计算服务的计算中心资源，所述方法包括：
所述管理站从所述多个计算中心资源中的第一计算中心资源接收所述第一计算中心资源的第一硬件子系统的第一节能信息，所述第一节能信息由所述第一计算中心资源基于所述第一硬件子系统使用的第一节能状态来产生；
所述管理站从所述多个计算中心资源中的第二计算中心资源接收所述第二计算中心资源的第二硬件子系统的第二节能信息，所述第二节能信息由所述第二计算中心资源基于所述第二硬件子系统使用的第二节能状态来产生；
基于所接收的所述第一节能信息和所述第二节能信息，决定由所述计算中心所提供的计算服务的利用等级；及
基于所述决定，切断用于提供所述计算服务的计算中心资源。
优选地，所述接收包括从交换机接收。
优选地，所述接收包括从服务器接收。
优选地，所述接收包括接收硬件子系统进入节能状态的统计。
优选地，所述切断包括切断服务器。
优选地，所述切断包括再利用服务器。
根据本发明的一个方面，提供一种管理计算中心资源高能效控制策略的方法，其中所述计算中心资源处于计算中心，所述方法包括：
监控第一计算中心资源中的硬件子系统进入节能状态，所述硬件子系统进入到所述节能状态由高能效控制策略来控制；
所述计算中心资源基于所述监控向管理站传输节能统计，所述管理站管理多个计算中心资源，所述多个计算中心资源包括所述第一计算中心资源；
所述管理站使用所述多个计算中心资源传输的节能统计，决定所述计算中心提供的计算服务的利用等级；
所述管理站基于所述决定向所述第一计算资源传输利用信息；及
基于所述传输的利用信息改变所述第一计算中心资源中的高能效控制策略。
优选地，所述监控包括由服务器监控。
优选地，所述监控包括监控所述第一计算中心资源中的物理层装置进入到所述节能状态。
优选地，所述传输节能统计包括传输所述硬件子系统在测量间隔期间保持在所述节能状态的时间量。
优选地，所述改变包括改变所述第一计算中心资源中所述高能效控制策略的积极主动的等级(level of aggressiveness)。
附图说明
为了描述本发明上述和其它所得到的优点和特征的方式，上面简单描述的本发明将结合附图通过具体的实施例进行更具体的描述。应理解，这些附图仅描绘了本发明的典型实施例，因此并不认为是对其范围的限制，本发明将结合下面的附图来描述和解释额外的特征和细节：
图1示出了本地和远程链路伙伴之间的以太网链路；
图2示出了控制器的一个例子；
图3示出了交换机的一个例子；
图4示出了电源管理工具的一个例子；
图5示出了本发明的处理步骤的流程图。
具体实施方式
下面将详细讨论本发明的多个实施例。然而，所讨论的具体实施方式应当被认为只是被用来说明本发明，本领域的技术人员知悉还可使用其它的元件和配置，这也不脱离本发明的精神和范围。
在数据或计算中心的背景下，动态电源管理是基于需求等级的分析。许多传统的解决方案被设计成基于数据或计算中心的需求等级推论来执行电源管理，这些推论充其量是猜测。
在本发明中，需求等级的推论用电源消耗的分析和计算中心资源(如，服务器、交换机)的网络需求的分析来替代，其可影响包含在计算中心资源中的一个或多个硬件子系统中的节能状态。这种分析提供更准确的由数据或计算中心所提供的计算服务的实际应用的测量。这种分析的一个例子是由高能效以太网(EEE)网络来提供。
一般地，当网络的通信量不是它的最大容量时，EEE网络尝试节省电能。这可用来最小化性能影响，同时最大限度地节约能源。在广泛的层面上，网络中特定链路的EEE控制策略决定了何时进入节能状态、进入何种节能状态(如，节能等级)、节能状态保持多长时间、从前一节能状态转变到何种节能状态等。EEE控制策略可综合考虑由IT经理建立的静态设定和链路自身通信量属性来做出决定。
图1示出了EEE控制策略所使用的链路的例子，如图所示，链路支持第一链路伙伴110和第二链路伙伴120之间的通信。在不同的例子中，链路伙伴110和120可代表交换机、路由器、端点(如，服务器、客户机、VOIP电话、无线接入点等)或诸如此类。应理解的是，链路可以标准或非标准链路速率(如，2.5G、5G、10G等)运行，也可以在未来的链路速率(如，40G、100G等)运行。链路也可由多种端口类型(如，背板、双绞线、光缆等)和多种应用(如，高覆盖率以太网、EPON等)支持。如图所示，链路伙伴110包括物理层装置(PHY)112、介质访问控制(MAC)114和主机116，同时，链路伙伴120包括PHY 122、MAC 124和主机126。
图2示出了控制器系统的一个例子，该控制器系统是数据或计算中心的服务器(如，音视频(AV)服务器、高性能计算(HPC)服务器)的一部分。如图所示，主机系统220连接到集成的以太网控制器210。以太网控制器210进一步包括PHY 211，且PHY 211连接到MAC 212。在所示的例子中，MAC 212通过存储控制器213连接于PCI Express装置216，存储控制器213还与缓冲器214和处理器215连接。
图3示出了交换机系统300的一个例子，交换机系统300可代表路由器或任何其它包含多端口切换功能的装置。如图所示，交换机系统300包括交换机310，交换机310经由MAC和PHY接口支持一个内部端口和多个外部端口0-N。交换机310也可由缓冲器320和控制器330支持。
再参考图1，主机116和126可包括合适的逻辑、电路和/或代码，使能将要通过链路传输的数据包的五个最高功能层具有可操作性和/或功能性。因为OSI模型的每个层向上一接口层提供服务，MAC控制器114和124可向主机116和126提供必要的服务，以确保包被合适地进行格式化并传输到PHY 112和122。MAC控制器114和124可包括合适的逻辑、电路和/或代码，使能数据链路层(层2)的处理具有可操作性和/或功能性。MAC控制器114和124可配置成实施以太网协议，如基于IEEE802.3标准。PHY 112和122可配置成处理物理层请求，包括但不限于，信息分包、数据传送和序列化/解序列化(SERDES)。
在传输中，每个层可在从其上面的接口层传输的数据中添加自身的报头。在接收过程中，当信息从较低的层向上传输到较高的层时，带有相似的OSI堆栈的兼容装置可去除报头。
一般地，控制链路的数据率可使链路伙伴110和120以更高效节能的方式通信。尤其是，链路速率减小到主速率的子速率可减少功率，因此可节能。在一个例子中，这个子速率可以是零速率，这样可最大化地节能。
子速率(subrating)的一个例子是通过使用子集PHY(subset PHY)技术。在子集PHY技术中，可通过将PHY向由母PHY(parent PHY)的子集支持的更低的链路速率转变来调节低链路使用周期。在一个实施例中，子集PHY技术能通过切断母PHY的一部分来以较低的或子速率运行。
子速率的另一个例子是通过使用低功耗空闲(low power idle，简称LPI)技术。一般地，LPI依靠在没有信号传输时将活动通道调为沉默(silent)，因此链路切断时可节能。更新信号(refresh signals)可以周期地发送以从睡眠模式唤醒。
一般地，子集和LPI技术都涉及到在低链路使用期间切断PHY的一部分或对PHY的一部分进行其它改变。与在PHY中类似，更高层(例如MAC、控制器子系统、交换机子系统等)的功率节省也可通过使用子速率的各种形式来获得。
图1进一步示出了链路伙伴110和120还分别包括EEE控制策略实体118和128。一般地，EEE控制策略实体118和128可被设计成能够确定何时进入节能状态、进入何种节能状态(即节能等级)、节能状态保持多长时间，从前一节能状态转变到何种节能状态等。
一般地，EEE控制策略实体118和128可包括合适的逻辑、电路和/或代码，用于为链路所在的网络建立和/或执行EEE控制策略。在各种实施例中，EEE控制策略实体118和128可以是如在一个或多个层(包括PHY、MAC、交换机、控制器或主机中的其它子系统)中实施的逻辑和/或功能块。
EEE控制策略实体118和128使能分析物理链路上的通信量以及分析链路伙伴110和120中的数据运行和/或处理。用这种方式，EEE控制策略实体118和128可从或针对OSI层次结构的一个或多个层交换信息，以建立和/或执行EEE控制策略。
应注意的是，EEE控制策略可设计成基于IT经理(如一天中的时间考虑(time of day considerations))建立的静态设定和链路自身通信量带宽属性的结合来决定。例如，EEE控制策略可被设计成检查端口、队列、缓冲器等的空闲或非空闲状态，以确定是否从节能状态转出或转入节能状态。
EEE控制策略也可被设计成基于动态考虑(如，通信量的类型、用户/源装置的身份)做出决定。不管所实施的EEE控制策略的特定性质如何，EEE控制策略的结果是关于是否进入节能状态、进入何种节能状态(即节能等级)、节能状态持续时间等的决定。
来自支持EEE功能的计算中心资源的信息可被用来提供数据或计算中心的网络需求等级的实际而非推论的特性，这是本发明的一个特征。尤其是，由支持EEE功能的计算中心资源产生的链路等级分析提供了数据或计算中心的不同资源使用的实际测量。这个测量可进一步用来为由数据或计算中心提供的多个服务推论需求等级。这个功能可通过图4的高等级的图来说明，图4示出了与电源管理工具210通信的多个支持EEE功能的计算中心资源2201-220N。
在一个例子中，支持EEE功能的计算中心资源2201-220N可被设计成向电源管理工具210传送节能统计。在一个实施例中，电源管理工具210是在管理站中运行的电源管理应用。在一个例子中，所传送的节能统计可包括为发生在特定测量间隔(如，N小时)的多个节能事件所捕捉节能事件数据。这些提供给电源管理工具210的节能统计使得IT管理员能够跟踪如节能统计所指示的计算中心资源的实际使用情况。例如，当由于低链路使用，一些支持EEE功能的计算中心资源开始进入节能状态时，电源管理工具210可识别出对由那些支持EEE功能的计算中心资源提供的应用服务的需求下降。然后，IT管理员进一步考虑采取节能措施，诸如切断服务器或再利用(repurposing)服务器。
为进一步说明本发明的特征，现在参考图5。如图5所示，处理流程开始于步骤502，支持EEE功能的计算中心资源监控一个或多个硬件子系统进入节能状态。在一个例子中，硬件子系统可代表PHY，PHY可被设计成使用子速率的某种形式(如，子集PHY、LPI等)进入节能状态。应了解的是，支持EEE功能的计算中心资源可以被设计成监控在不同硬件等级(例如端口、芯片、电路板、系统、机架等)下的节能。
接着，在步骤504，支持EEE功能的计算中心资源向电源管理工具报告基于所监视的事件数据的节能统计。应理解的是，向电源管理工具报告的节能统计的特定类型和形式会取决于实现形式。例如，支持EEE功能的计算中心资源的报告频率基于IT管理员的需要来确定。在一个实施例中，使用SNMP以便于电源管理工具和支持EEE功能的计算中心资源之间的通信。
从多个支持EEE功能的计算中心资源接收到节能统计后，在步骤506中，电源管理工具确定数据或计算中心提供的各种服务的利用等级。在一个例子中，电源管理工具基于一个或多个支持EEE功能的计算中心资源进入到节能状态的时间的百分比确定特定服务的利用等级。这个利用等级统计将提供由一个或多个计算中心资源提供的计算中心服务的相对缺失利用的直接指示。应理解的是，可以不同的方法使用所报告的节能统计，以基于特定的计算中心资源的相对活动或非活动来识别服务的利用。
如上所述，电源管理工具可基于各个支持EEE功能的计算中心资源提供的节能统计产生由计算中心提供的不同服务的利用分析。一般地，电源管理工具可被设计成基于指示网络通信量的节能统计的集合，产生实际计算中心服务利用的指示。在步骤508，基于这些节能统计产生的利用分析使得电源管理工具实现对支持EEE功能的计算中心资源的控制。例如，如服务利用分析所指示，切断或再利用服务器。
最后，在步骤510，由电源管理工具产生的服务利用分析也可反馈到各个支持EEE功能的计算中心资源以调节它们自己的EEE控制策略。实际上，考虑到使用电源管理工具所做的更广泛的服务等级决策，这种来自电源管理工具的反馈将使得各个支持EEE功能的计算中心资源能够调节它们的节能决定。就其本身而论，各个支持EEE功能的计算中心资源可基于除各自的支持EEE功能的计算中心资源的节能角度外更广泛的主观能动性来实现EEE控制策略。
如上所述，本发明使更有效的节能决定不但来自低等级硬件角度，还可来自高等级服务角度。高等级的服务节能的触发是基于对网络中实际活动的考虑而进行，然而，低等级硬件节能的触发可基于除各个支持EEE功能的计算中心资源外的所采取的更广泛的主动性来调节。
通过回顾前面的细节描述，本发明的这些及其它方面对本领域的技术人员是显而易见的。尽管上面已描述了本发明的许多突出特征，但在阅读所揭露的本发明后，本发明可有其它的实施例且可在不同的方式中实施和执行，这对本领域的技术人员来说是显而易见的，因此，上述所描述的应当被认为不包括这些其它的实施例，而且，在此所采用的用语和术语都是为了描述而不应认为是限制。

Claims (10)

1.一种在计算中心中使用的方法，所述计算中心包括多个服务器装置，所述多个服务器装置用于通过计算中心提供应用服务，其特征在于，所述方法包括：
计算中心中的一个管理站从所述多个服务器装置中的第一服务器装置接收所述第一服务器装置的第一物理层装置的第一节能信息，所述第一物理层装置被耦接至第一服务器装置中的第一介质访问控制装置，所述第一物理层装置也被耦接至第一链接伙伴装置中的第二物理层装置，所述第一节能信息由所述第一服务器装置基于所述第一物理层装置使用的节能状态来产生，以响应由所述第一服务器装置所检测到的低通信量利用状况；
所述管理站从所述多个服务器装置中的第二服务器装置接收所述第二服务器装置的第三物理层装置的第二节能信息，所述第三物理层装置被耦接至第二服务器装置的第二介质访问控制装置，所述第三物理层装置也被耦接至第二链接伙伴装置中的第四物理层装置，所述第二节能信息由所述第二服务器装置基于所述第三物理层装置使用的节能状态来产生，以响应由所述第二服务器装置所检测到的低通信量利用状况；
所述管理站基于所接收的从所述第一服务器装置发出的所述第一节能信息和所述第二服务器装置发出的所述第二节能信息，决定由所述计算中心所提供的应用服务的利用等级；及
基于所述决定，切断用于提供所述应用服务的服务器装置之一。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收包括从交换机接收。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收包括从服务器接收。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收包括接收物理层装置进入节能状态的统计。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述切断包括切断服务器。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述切断包括再利用服务器。
7.一种用于计算中心中的方法，所述计算中心包括多个服务器装置，所述多个服务器装置用于通过所述计算中心提供应用服务，其特征在于，所述方法包括：
计算中心中的管理站从所述多个服务器装置中的第一服务器装置接收所述第一服务器装置的第一硬件子系统的第一节能信息，所述第一节能信息由所述第一服务器装置基于所述第一硬件子系统使用的第一节能状态来产生，以便在监测到不存在由所述第一服务器装置的第一物理层发送至第一链接伙伴装置中的第二物理层的通信量时，响应由第一服务器装置所检测到的低通信量利用状况，所述第一物理层装置和所述第二物理层装置被耦接；
所述管理站从所述多个服务器装置中的第二服务器装置接收所述第二服务器装置的第二硬件子系统的第二节能信息，所述第二节能信息由所述第二服务器装置基于所述第二硬件子系统使用的第二节能状态来产生，以便在监测到不存在由所述第二服务器装置的第三物理层发送至第二链接伙伴装置中的第四物理层的通信量时，响应由第二服务器装置所检测到的低通信量利用状况，所述第三物理层装置和所述第四物理层装置被耦接；
所述管理站基于所接收的从所述第一服务器装置发出的第一节能信息和所述第二服务器装置发出的第二节能信息，决定由所述计算中心所提供的应用服务的利用等级；及
基于所述决定，切断用于提供所述应用服务的服务器装置之一。
8.一种管理服务器装置高能效控制策略的方法，其中所述服务器装置为处于计算中心的多个服务器装置，所述多个服务器装置用于通过所述计算中心提供应用服务，其特征在于,所述方法包括：
计算中心中的管理站从所述多个服务器装置中的第一服务器装置接收所述第一服务器装置的第一硬件子系统的第一节能信息，所述第一节能信息由所述第一服务器装置基于所述第一硬件子系统使用的第一节能状态来产生，以便在监测到不存在由所述第一服务器装置的第一物理层发送至第一链接伙伴装置中的第二物理层的通信量时，响应由第一服务器装置所检测到的低通信量利用状况，所述第一物理层装置和所述第二物理层装置被耦接；
所述管理站从所述多个服务器装置中的第二服务器装置接收所述第二服务器装置的第二硬件子系统的第二节能信息，所述第二节能信息由所述第二服务器装置基于所述第二硬件子系统使用的第二节能状态来产生，以便在监测到不存在由所述第二服务器装置的第三物理层发送至第二链接伙伴装置中的第四物理层的通信量时，响应由第二服务器装置所检测到的低通信量利用状况，所述第三物理层装置和所述第四物理层装置被耦接；
所述管理站基于所接收的从所述第一服务器装置发出的第一节能信息和所述第二服务器装置发出的第二节能信息，决定由所述计算中心所提供的应用服务的利用等级；及
基于所述决定，改变所述第一服务器装置中的高能效控制策略，其中所述高能效控制策略控制所述第一硬件子系统进入节能状态。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于,所述监测包括由服务器监测。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述监测包括监测所述第一服务器装置中的物理层装置进入所述节能状态。
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