CN102541248A - 一种云计算行业集中动态调整供电效率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种云计算行业集中动态调整供电效率的方法，系统硬件包括电源模块、一级电源背板、节点中板、二级电源板、管理背板和风扇接插板，其中一级电源背板通过电源线与节点中板连接，管理主板与管理背板插接在一起，管理背板连接在一级电源背板与节点中板之间，管理主板同时通过管理网络交换机与计算节点连接传送用电负载状况，管理主板通过智能平台管理总线IPMB管理网络交换机对包括计算节点和节点中板组成的系统用电状况进行侦测，当系统处于轻负载环境时，通过GPIO信号关闭四个电源模块的一个或者通过PMBUS指令来使其中一个电源模块休眠，只留其中三个电源模块来对外输出12V供电，这时每个电源模块的负载率相比之前提高了三分之一，电源工作在一个更高效率的负载区间，从而达到省电的目的。

Description

一种云计算行业集中动态调整供电效率的方法

技术领域

本发明涉及云计算技术领域, 具体地说是一种云计算行业集中动态调整供电效率的方法。

背景技术

随着云计算的发展，服务器数量和规模将呈直线趋势增长。在当今社会提倡低碳、环保、节能理念下，云计算数据中心无疑成为了耗电大户。随着业界电源技术的不断发展，当今电源效率最高已经可以达到白金级（94%转换效率），基本到达了业界的最高水平，很难再从电源单体效率提升上去实现节能环保。下一步从如何在数据中心领域去进一步降低功耗，达到节能环保的目的，成为业界后续要重点攻关的课题。

本专利主要是基于电源在不同负载率工作环境下，所对应的供电转换效率不同这一规律，通过动态调整电源负载率，使其工作在高转换效率负载环境下，以达到节能降耗的目的。

目前业界在降低服务器功耗上，主要采用的技术手段是：提高AC-DC和DC-DC两级转换效率来实现，但是由于电源效率特性的存在，及时采用高效率电源，如果服务器工作在轻负载环境下，也无法达到最终的高效省电目的。

发明内容

本发明的目的是针对云计算时代大规模数据中心高能耗现状，去优化供电设计，以降低功耗，达到节能环保的目的提供一种云计算行业集中动态调整供电效率的方法。

本发明的目的是按以下方式实现的，系统硬件包括电源模块、一级电源背板、节点中板、二级电源板、管理背板和风扇接插板，其中一级电源背板通过电源线与节点中板连接，管理主板与管理背板插接在一起，管理背板连接在一级电源背板与节点中板之间，管理主板同时通过管理网络交换机与计算节点连接传送用电负载状况，动态调整步骤如下：

1）供电系统包括有4个电源模组，每个电源模组由4个1200W电源模块汇总输出12V电源通过供电总线到各服务器节点中板：节点中板通过二级电源板与计算节点连接，风扇通过风扇插接板与节点中板连接，

2）管理主板通过管理背板对一级电源背板进行管理，在一级电源背板上通过GPIO信号来控制每个电源模块的Power ON或者通过电源的PMBUS指令来控制每个电源模块的休眠唤醒，来动态调节整个系统的供电能力；

3）管理主板通过智能平台管理总线IPMB管理网络交换机对包括计算节点和节点中板组成的系统用电状况进行侦测，当系统处于轻负载环境时，通过GPIO信号关闭四个电源模块的一个或者通过PMBUS指令来使其中一个电源模块休眠，只留其中三个电源模块来对外输出12V供电，这时每个电源模块的负载率相比之前提高了三分之一，从而可以是电源工作在一个更高效率的负载区间，从而达到省电的目的；

4）为了预防用电系统压力突增带来的供电峰值，系统设计时要同时考虑电源的冗余和高可靠性，在云计算系统的集中供电设计上，每个电源模组采用的4个1200W电源模块组成3+1冗余保护，包括电源关闭或休眠时，都至少保证有三个电源模块工作，以保证整个系统供电的高可靠。

本发明的有益效果是：基于电源在不同负载率工作环境下，所对应的供电转换效率不同这一规律，通过动态调整电源负载率，使其工作在高转换效率负载环境下，以达到节能降耗的目的。

附图说明

 图1是系统供电效率测试曲线图；

图2是云计算系统节电服务器结构示意图。

具体实施方式

参照说明书附图对本发明的一种云计算行业集中动态调整供电效率的方法作以下详细地说明。

图1所显示的是在相同负载环境下，分别采用1个，2个、3个、4个1200W电源模块来分别供电的情况下所做的整个系统供电效率测试曲线图。以1200W作为满负载工作环境，横轴对应的是整个系统在负载分别为满负载的0~100%负载压力，纵轴代表电源的转换效率。例如，在横轴为50%，及负载为600W时，对应四种不同电源配置时，单电源模块的负载分别为600W,300W,200W,150W，负载率分别为50%，25%,16.7%,12.5%，由图上可得，四种不同配置下，单个电源模块的转换效率分别为92%,91%，86%,80%。

1、由此可见，在相同的功率输出下，不同的电源负载率环境下，所对应的电源效率差值可以达到10%，甚至更高，这对整个系统甚至是整个机房的能耗降低将起到重大改进作用；

2、本发明就是结合上述实测和分析原理，在服务器产品上去做供电优化和改进。

以下Smart Rack服务器为例：

1、Smart Rack的供电系统共有4个电源模组组成，每个电源模组由4个1200W电源模块汇总输出12V供电总线到各服务器节点。供电拓扑如下所示：

2、在一级电源背板上通过GPIO信号来控制每个电源模块的Power ON或者通过电源的PMBUS指令来控制每个电源模块的休眠唤醒，来动态调节整个系统的供电能力；

3、当系统处于轻负载环境时，通过GPIO信号关闭四个电源模块的一个或者通过PMBUS指令来使其中一个电源模块休眠，只留其中三个电源模块来对外输出12V供电，这时每个电源模块的负载率相比之前提高了三分之一，从而可以是电源工作在一个更高效率的负载区间，从而达到省电的目的；

4、为了预防系统压力突增带来的供电峰值，系统设计时要同时考虑电源的冗余和高可靠。在Smart Rack的供电设计上，每个电源模组采用的4个1200W电源模块可以组成3+1冗余保护，无论在任何情况下（包括电源关闭或休眠），都至少保证有三个电源模块工作，以保证整个系统供电的高可靠。

以上只是针对Smart Rack产品来举例说明该发明专利，但并不局限于该专利应用范围。该专利可应用于一切系统级集中供电环境下，通过动态调整电源负载率以间接提升电源转换效率从而达到降低功耗目的的应用场合。

除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

Claims (1)

1.一种云计算行业集中动态调整供电效率的方法, 其特征在于系统硬件包括电源模块、一级电源背板、节点中板、二级电源板、管理背板和风扇接插板，其中一级电源背板通过电源线与节点中板连接，管理主板与管理背板插接在一起，管理背板连接在一级电源背板与节点中板之间，管理主板同时通过管理网络交换机与计算节点连接传送用电负载状况，动态调整步骤如下：

1）供电系统包括有4个电源模组，每个电源模组由4个1200W电源模块汇总输出12V电源通过供电总线到各服务器节点中板：节点中板通过二级电源板与计算节点连接，风扇通过风扇插接板与节点中板连接；

2）管理主板通过管理背板对一级电源背板进行管理，在一级电源背板上通过GPIO信号来控制每个电源模块的Power ON或者通过电源的PMBUS指令来控制每个电源模块的休眠唤醒，来动态调节整个系统的供电能力；

3）管理主板通过智能平台管理总线IPMB管理网络交换机对包括计算节点和节点中板组成的系统用电状况进行侦测，当系统处于轻负载环境时，通过GPIO信号关闭四个电源模块的一个或者通过PMBUS指令来使其中一个电源模块休眠，只留其中三个电源模块来对外输出12V供电，这时每个电源模块的负载率相比之前提高了三分之一，电源工作在一个更高效率的负载区间，从而达到省电的目的；

4）为了预防用电系统压力突增带来的供电峰值，系统设计时要同时考虑电源的冗余和高可靠性，在云计算系统的集中供电设计上，每个电源模组采用的4个1200W电源模块组成3+1冗余保护，包括电源关闭或休眠时，都至少保证有三个电源模块工作，以保证整个系统供电的高可靠。

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