CN102566726A - 自动控制功耗的网络设备及其功耗控制方法 - Google Patents

自动控制功耗的网络设备及其功耗控制方法 Download PDF

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Abstract

一种自动控制功耗的网络设备，包括供电单元、CPU及与供电单元及CPU均电性连接的功耗控制模块，供电单元用以对该网络设备供电，该功耗控制模块包括连接至供电单元的基板管理控制器(Baseboard ManagementController，BMC)及连接于BMC与CPU之间的北桥芯片，北桥芯片包括连接至BMC与CPU的管理引擎，BMC预设网络设备的功耗上限，管理引擎通过检测供电单元输出的功率来测量网络设备的功耗并传送至BMC，当BMC检测到供电单元输出的功率与预设的功耗上限不相当时，BMC控制管理引擎调节CPU的工作频率，以相应调节网络设备的功耗，直至供电单元输出的功耗与预设的功率上限相当。本发明还提供一种网络设备的功耗控制方法。

Description

自动控制功耗的网络设备及其功耗控制方法
技术领域
本发明涉及一种网络设备，尤其涉及一种可自动控制功耗的网络设备及该网络设备的功耗控制方法。
背景技术
目前大型企业或者数据中心都设有大量的服务器、控制电脑、高性能服务器集群以及存储设备等网络设备，不同的网络设备消耗的功率各不相同。为了使这些网络设备均获得较佳的工作状态，需要根据各网络设备的额定功率及其具体分工来适当地分配各网络设备的功耗。然而，现有的市电供电系统一般无法自动调节每一网络设备的功耗。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种可自动控制功耗的网络设备。
另，还有必要提供一种上述网络设备的功耗控制方法。
一种自动控制功耗的网络设备，包括供电单元、CPU及与供电单元及CPU均电性连接的功耗控制模块，供电单元用以对该网络设备供电，该功耗控制模块包括连接至供电单元的基板管理控制器(Baseboard ManagementController，BMC)及连接于BMC与CPU之间的北桥芯片，北桥芯片包括连接至BMC与CPU的管理引擎，BMC预设网络设备的功耗上限，管理引擎通过检测供电单元输出的功率来测量网络设备的功耗并传送至BMC，当BMC检测到供电单元输出的功率与预设的功耗上限不相当时，BMC控制管理引擎调节CPU的工作频率，以相应调节网络设备的功耗，直至供电单元输出的功耗与预设的功率上限相当。
一种网络设备的功耗控制方法，包括以下步骤：提供一种自动控制功耗的网络设备，该网络设备包括用以对该网络设备供电的供电单元、CPU与功耗控制模块，功耗控制模块包括依次电性连接于CPU与供电单元的北桥芯片与BMC，CPU具有多个频率状态(P-state)；北桥芯片获取CPU的最大频率状态值(P-state Max value)与当前频率状态值(P-state current value)，并传送至BMC；BMC设定网络设备的功耗上限并检测供电单元输出的功率；BMC比较供电单元输出的功率是否与预设的功率上限相当，以相应控制北桥芯片调节CPU的工作频率，直至供电单元输出的功耗与预设的功率上限相当。
上述自动控制功耗的网络设备，其可通过网络适配器实现随时远程预设该网络设备的功率上限，并通过功耗控制模块调节CPU的工作频率，来相应调节网络设备的功耗，以使网络设备在该预设的功率上限值工作，实现功耗的自动控制。
附图说明
图1是本发明实施方式自动控制功耗的网络设备的功能框图。
图2是本发明实施方式网络设备的功耗控制方法流程图。
主要元件符号说明
  网络设备   100
  供电单元   10
  CPU   30
  状态寄存器   31
  功耗控制模块   50
  BMC   51
  北桥芯片   53
  管理引擎   531
  南桥芯片   55
  网络适配器   70
  控制端   90
具体实施方式
本发明网络设备可以为服务器、控制电脑、高性能服务器集群以及大型的存储设备等，于本发明实施方式中，以电脑为例对该网络设备进行说明。
请参阅图1，本发明网络设备100包括供电单元10、中央处理器(CentralProcessing Unit，CPU)30与功耗控制模块50，供电单元10与CPU30均连接至功耗控制模块50，供电单元10用以对网络设备100供电，功耗控制模块50设定网络设备100的功耗上限，并检测供电单元10输出的功率，若供电单元10输出的功率超出预设的功耗上限，则功耗控制模块50通过降低CPU30工作频率的方法降低网络设备100的功耗，直至供电单元10输出的功率等于预设的功耗上限；若供电单元10输出的功率低于预设的功率上线，则功耗控制模块50通过增加CPU30的工作频率的方法增加网络设备100的功耗，直至供电单元10输出的功率等于预设的功耗上限。
供电单元10可以为一直接对网络设备供电的直流供电电池，也可以为一连接至市电的适配器，并将市电转换成网络设备100所需电压，对该网络设备100内的各元件供电。
CPU30用以控制网络设备100的正常工作，且该CPU30的工作频率发生变化，网络设备100内的散热装置等其他元件的功耗也会相应的变化，因此，本发明实施方式中，通过功耗控制模块50调节CPU30的工作频率，即可间接的调节该网络设备100的功耗。该CPU30具有一状态寄存器31，其内存储有网络设备100中的高级配置和电源管理接口(ACPI，Advanced Configurationand Power Management Interface)定义的多个频率状态(P-state)，每一频率状态对应一工作频率，在Intel平台上通常指的是智能降频技术(Enhanced IntelSpeedStep Technology，EIST)，EIST允许双核或多核CPU的多个核动态的切换电压和频率，动态的调整系统的功耗)。调节CPU30的P-state即可动态调节CPU30的功率以及该网络设备100的功耗。该P-State性能状态由P0、P1......Pn。P0性能状态代表当网络设备100处于这一状态时，CPU30将使用其最大性能，并且达到最大功率，即全速模式。如果进入P1性能状态，CPU30性能将被限制在其最高性能以下，而电压亦可以作出对应的调整。CPU30还可以定义比P1性能状态更低的模式，但通常不可超过16个性能状态号码，即P-State的性能状态通常定义为P0、P1......P16等十六种状态。
功耗控制模块50包括基板管理控制器(BaseboardManagement Controller，BMC)51与连接至BMC51的北桥芯片53，CPU30通过北桥芯片53连接至功耗控制模块50，BMC51预设网络设备100的功率上限，并检测供电单元10输出的功耗，并根据该供电单元10输出的功耗与预设的功率上限控制北桥芯片53调节CPU30的工作频率。
BMC51通常用以检测及监视网络设备100内各元件的物理运行状态，如温度、电压、风扇转速、工作状态、电源供应以及机箱入侵等，以为系统管理、恢复等操作提供参考信息。于本发明实施方式中，该BMC51根据使用者需求预设一功率上限，用以使网络设备100以该预设的功率上限值工作。该BMC51还检测连接至该BMC51的供电单元10输出的功率，并比较该供电单元10输出的功率与预设的功率上限的关系：若供电单元10输出的功率超出预设的功率上限，BMC51将控制北桥芯片53降低CPU30的工作频率。CPU30的工作频率降低，网络设备100的其他组件的功耗也相应降低，即可相应降低供电单元10输出的功率，直至供电单元10输出的功率等于预设的功率上限。若供电单元10输出的功率低于预设的功率上限，BMC51将控制北桥芯片53增加CPU30的工作频率。CPU30的工作频率增加，网络设备100的其他组件的功耗也相应增加，即可相应增加供电单元10输出的功率，直至供电单元10输出的功率等于预设的功率上限。
北桥芯片53获取CPU30的最大频率状态值(P-state Max value)以及CPU30当前的功率状态值(P-state current value)，并将获取到的P-state Maxvalue以及P-state current value传送至BMC51，以便BMC51根据该P-state Maxvalue、P-state current value以及供电单元10输出的功率是否超过预设的功率上限，控制北桥芯片53调节CPU30的工作频率。于本发明实施方式中，该北桥芯片53包括一连接至BMC51以及CPU30的管理引擎531，北桥芯片53通过该管理引擎531获取CPU30的P-stateMaxvalue以及P-state currentvalue，并传送至BMC51。管理引擎531在BMC51的控制下调节CPU的P-state value，以相应调节CPU30的工作频率。
当BMC51检测到供电单元10输出的功率超出预设的功率上限时，BMC51将进一步判断此时P-state current value是否满足：0≤P-state currentvalue＜P-state Max value，仅在满足上述要求下时，BMC51才会控制管理引擎531通过增加CPU30的P-state value来降低CPU30的工作频率(若P-statecurrent value＝P-state Max value，则CPU30已处于最小的工作频率，无法再降低)，以相应降低网络设备100的功耗。当BMC51检测到供电单元10输出的功率低于预设的功率上限时，BMC51将进一步判断此时的P-state current value是否满足：0＜P-state current value≤P-state Max value，仅在满足上述条件下，BMC51才控制管理引擎531通过降低P-statevalue来增加CPU30的工作频率(若P-state current value＝0，则CPU30已处于最大的工作频率，无法再增加工作频率)，以相应增加网络设备100的功耗。
于本发明实施方式中，该功耗控制模块50还包括连接至管理引擎531的南桥芯片55，且BMC51连接至南桥芯片55，BMC51通过南桥芯片55与北桥芯片53建立连接。
于本发明实施方式中，该网络设备100还包括连接至BMC51的网络适配器70，用以将该网络设备100连接至远端的主机等控制端90，以通过控制端90远程随机设置网络设备100的功率上限，以动态的调整该网络设备100的功耗。
请一并参阅图2，网络设备100的功耗设定的方法如下：
S201：管理引擎531获取CPU30的P-state Max value与P-state currentvalue，并传送至BMC51。
S202：BMC51设定网络设备100的功耗上限并检测供电单元10输出的功率。于本发明实施方式中，可通过控制端90远程预设BMC51的功率上限值。
S203：BMC51比较供电单元10输出的功率是否与预设的功率上限相当。若供电单元10输出的功率与预设的功率上限相当，则执行步骤S209，若供电单元10输出的功率与预设的功率上限不相当，则执行步骤S204。
S204：BMC51判断供电单元10输出的功率是否大于预设的功率上限。若供电单元10输出的功率大于预设的功率上限，则执行步骤S205；若供电单元10输出的功率小于预设的功率上限，则执行步骤S207。
S205：BMC51判断P-state current value是否满足：0≤P-state currentvalue＜P-state Max value，若满足上式，则执行步骤S206，若不满足上式，则执行步骤S209。
S206：管理引擎531控制CPU30的(P-state value)+1，再执行步骤S209。CPU30的P-state value增加，CPU30的工作频率将降低，对应的网络设备100的功耗将降低，供电单元10输出的功率也将随之降低。
S207：BMC51判断P-state current value是否满足：0＜P-state currentvalue≤P-state Max value，若满足上式，则执行步骤S208，若不满足上式，则执行步骤S209。
S208：管理引擎531控制CPU30的(P-state value)-1，再执行步骤S209。CPU30的P-state value降低，则CPU30的工作频率将增加，对应的网络设备100的功耗将增加，供电单元10输出的功率也将随之增加。
S209：等待一预设的时间，再返回至步骤S202。
本发明自动控制功耗的网络设备100，其可通过网络适配器70实现随时远程预设该网络设备100的功率上限，并通过功耗控制模块50调节CPU30的工作频率，来相应调节网络设备100的功耗，以使网络设备100在该预设的功率上限值工作，实现功耗的自动控制。

Claims (9)

1.一种自动控制功耗的网络设备，包括供电单元与CPU，供电单元用以对该网络设备供电，其特征在于：该网络设备还包括与供电单元及CPU均电性连接的功耗控制模块，该功耗控制模块包括连接至供电单元的基板管理控制器(Baseboard Management Controller，BMC)及连接于BMC与CPU之间的北桥芯片，北桥芯片包括连接至BMC与CPU的管理引擎，BMC预设网络设备的功耗上限，管理引擎通过检测供电单元输出的功率来测量网络设备的功耗并传送至BMC，当BMC检测到供电单元输出的功率与预设的功耗上限不相当时，BMC控制管理引擎调节CPU的工作频率，以相应调节网络设备的功耗，直至供电单元输出的功耗与预设的功率上限相当。
2.如权利要求1所述的自动控制功耗的网络设备，其特征在于：该网络设备还包括网络适配器，该网络设备通过该网络适配器连接至远端的控制端，以通过控制端远程设置该网络设备的功耗上限，以根据需要动态调整该网络设备的功耗。
3.如权利要求1所述的自动控制功耗的网络设备，其特征在于：CPU包括状态寄存器，用以存储CPU的多个频率状态，管理引擎通过调节CPU的频率状态逐步调节CPU的工作频率。
4.如权利要求3所述的自动控制功耗的网络设备，其特征在于：管理引擎获取CPU的最大频率状态值以及当前频率状态值，并传送至BMC，BMC检测到供电单元输出的功率超出预设的功率上限，且BMC将进一步判断0≤当前频率状态值＜最大频率状态值时，BMC控制管理引擎增加当前频率状态值。
5.如权利要求4所述的自动控制功耗的网络设备，其特征在于：BMC检测到供电单元输出的功率低于预设的功率上限，且BMC将进一步判断0＜当前频率状态值≤最大频率状态值时，BMC控制管理引擎降低当前频率状态值。
6.一种网络设备的功耗控制方法，包括以下步骤：
提供一种自动控制功耗的网络设备，该网络设备包括用以对该网络设备供电的供电单元、CPU与功耗控制模块，功耗控制模块包括依次电性连接于CPU与供电单元的北桥芯片与BMC，CPU具有多个频率状态)；
北桥芯片获取CPU的最大频率状态值与当前频率状态值，并传送至BMC；
BMC设定网络设备的功耗上限并检测供电单元输出的功率；
BMC比较供电单元输出的功率是否与预设的功率上限相当，以相应控制北桥芯片调节CPU的工作频率，直至供电单元输出的功耗与预设的功率上限相当。
7.如权利要求6所述的网络设备的功耗控制方法，其特征在于：上述BMC比较供电单元输出的功率是否与预设的功率上限相当，以相应控制北桥芯片调节CPU的工作频率包括以下步骤：当供电单元输出的功率超出预设的功率上限时，北桥芯片降低CPU的工作频率；当供电单元输出的功率低于预设的功率上限时，北桥芯片增加CPU的工作频率。
8.如权利要求7所述的网络设备的功耗控制方法，其特征在于：上述北桥芯片降低CPU的工作频率这一步骤前还包括以下步骤：BMC判断当前频率状态值是否满足：0≤当前频率状态值＜最大频率状态值，满足上式才执行北桥芯片降低CPU的工作频率这一步骤。
9.如权利要求7所述的网络设备的功耗控制方法，其特征在于：上述北桥芯片增加CPU的工作频率这一步骤前还包括以下步骤：BMC判断当前频率状态值是否满足：0＜当前频率状态值≤最大频率状态值，若满足上式则执行北桥芯片增加CPU的工作频率这一步骤。
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