CN102902341B - 伺服器机柜系统与其操作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及伺服器机柜系统与其操作方法。该伺服器机柜系统包括一电池备援单元(BBU)与至少一伺服器。该伺服器机柜系统的操作方法包括：该伺服器与该电池备援单元互相通讯；该电池备援单元提供一状态信息与一先前自放电测试信息给该伺服器，以使得该伺服器判断该电池备援单元的一状态；以及于一输入电源断电时，该电池备援单元提供电源给该伺服器，且该伺服器根据该电池备援单元的该状态信息，该伺服器调整其负载。

Description

伺服器机柜系统与其操作方法
技术领域
本发明涉及一种伺服器机柜系统，特别是涉及一种具有电池备援单元的伺服器机柜系统。
背景技术
刀锋型伺服器已广泛地应用。将为数众多的刀锋型伺服器集合在机柜系统中，称为伺服器机柜系统(rack server system)，可提升操作便利性。
在伺服器机柜系统中的各刀锋型伺服器可视为一台功能完整的计算机。换言之，各个刀锋型伺服器除了设置核心电路(例如包括中央处理器、主机板、随机存取存储器及硬盘等)，还配置诸如电源供应器及散热装置等周边装置。
为避免市电万一发生不稳定/不正常/断电情形，导致伺服器的操作不稳定(比如当机)，甚至可能使得储存于伺服器内的宝贵数据受到毁损，现以利用不断电电源系统(UPS，uninterruptible power supply)来避免电源异常所造成的电脑数据损失与设备破坏，并可有效保护内部元件，确保设备的使用寿命与精确度。然而现有UPS的可靠度(reliability)不是很好。
故而，现提出在伺服器机柜系统中设置电池备援单元(BBU，batterybackup unit)来取代/辅助UPS的做法，以期能到达低成本、效率高、稳定性佳。
然而，当BBU内的电池模块故障或因维修而被拔出时，万一刚好碰到市电不稳定/不正常/断电的话，则伺服器机柜系统的操作稳定度可能会因为电源供应不足而受到影响。
此外，为使BBU能维持正常，隔一段时间可能需要进行电池自放电测试，以根据其放电曲线来判断BBU内的电池是否正常。进行电池自放电测试时，万一刚好碰到市电不稳定/不正常/断电的话，则伺服器机柜系统的操作稳定度可能会因为电源供应不足而受到影响。
此外，于现有作法中，在对BBU进行维修时，伺服器机柜系统通常要被关机，对于使用者/管理人员造成不便。
发明内容
本发明实施例涉及一种伺服器机柜系统与其操作方法，其BBU包括多个独立运作的并联BBU子系统，即便其中一个BBU子系统故障/被抽出时，仍可在市电断电时，由其他BBU子系统提供电源给伺服器，使伺服器运作不受影响。
根据本发明的一实施例，提出一种伺服器机柜系统的操作方法。该伺服器机柜系统包括一电池备援单元(BBU)与至少一伺服器。该操作方法包括：该伺服器与该电池备援单元互相通讯；该电池备援单元提供一状态信息与一先前自放电测试信息给该伺服器，以使得该伺服器判断该电池备援单元的一状态；以及于一输入电源断电时，该电池备援单元提供电源给该伺服器，且该伺服器根据该电池备援单元的该状态信息，该伺服器调整其负载。
根据本发明的另一实施例，提出一种伺服器机柜系统，包括：一电池备援单元(BBU)；以及至少一伺服器，耦接至该电池备援单元。该伺服器与该电池备援单元互相通讯。该电池备援单元提供一状态信息与一先前自放电测试信息给该伺服器，以使得该伺服器判断该电池备援单元的一状态。于一输入电源断电时，该电池备援单元提供电源给该伺服器，且该伺服器根据该电池备援单元的该状态信息，该伺服器调整其负载。
为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举实施例，并结合附图详细说明如下。
附图说明
图1显示根据本发明实施例的伺服器机柜系统的功能示意图。
图2显示根据本实施例的电池备援单元(BBU)的方块图。
图3显示根据本发明实施例的伺服器端与电池备援单元(BBU)端的控制流程图。
附图符号说明
100：伺服器机柜系统
110：变压器
120：发电机
130：机架电源配电单元
140：伺服器
150：电池备援单元
160：AC/DC电源供应器
200A、200B：BBU子系统
210：电池模块
220：DC/DC转换器
310A～345：步骤
具体实施方式
图1显示根据本发明实施例的伺服器机柜系统的功能示意图。如图1所示，伺服器机柜系统100包括：至少一个伺服器140与BBU150。伺服器140的数量在此并不受限。变压器110、发电机120、机架电源配电单元(PDU，power distribution unit)130、及交流(AC)/直流(DC)电源供应器160的功能、数量与其操作在本实施例中可不特别限定的。
于本实施例中，若市电发生断电/不稳定，则BBU 150将提供电源给该些伺服器140。之后，发电机120会启动，而将AC电源提供给AC/DC电源供应器160，AC/DC电源供应器160将AC电源转换成DC电源之后，会更进一步提供DC电源给该些伺服器140。也就是说，于本实施例中，BBU 150提供电源的时间，原则上要从检测市电不稳定的时间点到发电机120能正常启动的时间点为止。
现请参考图2，其显示根据本实施例的BBU150的方块图。如图2所示，BBU150包括：BBU子系统200A与200B。请注意，虽然于图2中，BBU150包括两个BBU子系统，然而，于本发明其他可能实施例中，BBU可包括1个BBU子系统或是更多个BBU子系统，此皆在本发明的范围内。
于本实施例中，BBU150包括BBU子系统200A与200B。当其中一个BBU子系统被抽出(比如因为故障、电池寿命问题或更换)时，另一个BBU子系统仍可正常运作。故而，维修、更换BBU子系统对于BBU的影响不大。也就是说，当其中一个BBU子系统故障或是被抽出时，即便刚好遇到市电断电/不稳定的话，另一个BBU子系统统仍可发挥其供电功能，让伺服器机柜系统正常运作。
另外，可依输出功率多寡来决定伺服器机柜系统所包括的电池模块的数量，如此可使得系统配置与成本保持弹性。亦即，如果需要高输出功率的话，伺服器机柜系统可包括多一些的电池模块；反之亦然。
各BBU子系统200A与200B包括多个电池模块210与DC/DC转换器220。虽然图2中，一个BBU子系统包括5个电池模块210，但本发明并不受限于此。于本实施例中，一个电池模块210搭配一个DC/DC转换器220。DC/DC转换器220将电池模块210的DC输出电压转换成伺服器140所需的DC电压。此外，为方便解说，亦可将一个电池模块210与一个DC/DC转换器220合称为一个BBU模块。
当然，BBU子系统可还包括其他元件，如微控制器(即)、电压检测电路、阻隔电路等，此皆在本发明的范围内。于本实施例中，比如但不受限于，使用锂电池做为电池模块210中的储能装置，可以缩小体积。
BBU子系统之间可以相互并联。而且，于本实施例中，模块化设计有利于找到能用于保护电池模块的保险丝，因为单一DC/DC转换器220的电池/电流并不高，所以易于找到能符合安规的保险丝。
此外，于本实施例中，DC/DC转换器220更保护电池模块210免于受到外界电压变化的影响。
以图2来说，抽出BBU子系统的目的通常是为了抽拔其内部的BBU模块，因为BBU模块的损坏机会较高。更进一步说，可将BBU子系统200A或200B抽出，以更换其内部的BBU模块。所以，于本实施例中，BBU 150包括多个BBU子系统(图2以2个BBU子系统200A与200B为例，但本实施例并不受限于此)的好处在于，如果BBU的内部有BBU模块故障需要更换时，可抽出该BBU子系统即可，而且，即便将BBU子系统抽出，仍不会让整个BBU150在抽换时失效。
现请参考图3，其显示根据本发明实施例的伺服器端与BBU端的控制流程图。于步骤310A与310B中，伺服器与BBU彼此互相通讯。于步骤315中，BBU提供其本身的状态信息与先前自放电测试信息(比如上次执行自放电测试的时间点等)给伺服器。
详细地说，为了解电池模块的蓄/放电状态，BBU隔一段时间会进行自放电测试，将电池模块放电，以检测电池模块的放电曲线。藉由放电曲线，能了解此电池模块是否符合需求/故障。如果此电池模块已不符合需求/故障的话，BBU会将此信息记录起来(比如记录于BBU子系统的内部存储器)。故而，由BBU所提供的状态信息比如包括，其内部电池模块中有几个是符合需求、几个不符合需求、是否有故障等等。原则上，一次对一个电池模块进行自放电测试，直到所有的电池模块都进行自放电测试为止。
另外，于本实施例中，在对一个BBU子系统的某一个电池模块进行自放电测试时，如果刚好市电断电的话，此BBU子系统的其他电池模块仍能正常供电，另一个正常BBU子系统(如果有的话)也尚能正常供电给伺服器(也就是说，整个BBU 150尚能正常供电给伺服器)，所以，伺服器的操作可不受市电断电的影响。在本实施例中，BBU子系统包括多个电池模块。有其中一个或数个电池模块故障/不符需求，BBU150与伺服器可将此信息记录起来。即便发生电池模块故障/不符需求，伺服器的运作仍不受影响。
另外，即便是BBU只包括一个BBU子系统，在对此BBU子系统的某一个电池模块进行自放电测试时，如果刚好市电断电的话，此BBU子系统可立即停止自放电测试，并令其他电池模块正常供电给伺服器，所以，伺服器的操作可不受市电断电的影响。
于步骤320中，伺服器读取并记录BBU的状态信息及先前自放电测试信息，以判断BBU的状态(比如是否有BBU子系统被抽出/故障等，电池模块的良好状态等)。比如，以为图2为例，BBU原本应该包括2个BBU子系统。但如果由BBU所传来的信息只有一个BBU子系统的信息，则代表可能有其中一个BBU子系统被抽出/故障。
于步骤325中，假设因为BBU子系统或BBU模块已被抽出，维修人员放入新BBU子系统或新BBU模块。或者，假设因为BBU子系统或BBU模块故障，维修人员抽出旧BBU子系统或旧BBU模块并放入新BBU子系统或新的BBU模块。
于步骤330中，新BBU子系统或新BBU模块充电完毕后，新BBU子系统或新BBU模块传送状态信息给伺服器。在本实施例中，由BBU系统或BBU子系统或BBU模块自行判断充电是否完毕。比如，由BBU内的微控制器或BBU子系统内的微控制器或BBU模块内的微控制器来判断电池模块的充电是否完毕。此外，状态信息亦可储存于BBU内部。
于步骤335中，伺服器接收并记录新BBU子系统或新BBU模块的状态信息。请注意，于本实施例中，步骤325～335并非必要步骤。也就是说，如果BBU中的BBU子系统都是好的，则步骤325～335则未必要进行。
于步骤340中，于市电断电时，BBU提供电源给伺服器。于步骤345中，于市电断电时，伺服器接受BBU的供电；且根据BBU的状态信息，伺服器调整其负载。于本实施例中，市电是否断电可由BBU单方面检测，或是由伺服器单方面检测，或者是BBU与伺服器两者来检测，此皆在本发明的范围内。
另外，比如，BBU共包括10个电池模块。假设BBU的状态信息显示此10个电池模块都是好的，则于市电断电时，伺服器可依此来调整其负载，比如，伺服器可以最高工作负载操作。在此，最高工作负载比如是伺服器的CPU/存储器(未示出)等以最高操作频率操作。但是，如果BBU的状态信息显示此10个电池模块当中只有9个电池模块是好的，则于市电断电时，伺服器可依此来调整其负载，比如，伺服器可以最高工作负载的90％来操作，比如，CPU/存储器等以最高操作频率的90％操作。其余可依此类推。
此外，于本实施例中，当有BBU子系统被抽出时，伺服器会记录此信息，以便于在市电断电时，伺服器能依此来调整其负载。
综上所述，虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明。本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围是以本发明的权利要求为准。

Claims (12)

1.一种伺服器机柜系统的操作方法，该伺服器机柜系统包括一电池备援单元与至少一伺服器，该操作方法包括：
该伺服器与该电池备援单元互相通讯；
该电池备援单元提供一状态信息与一先前自放电测试信息给该伺服器，以使得该伺服器判断该电池备援单元的一状态；以及
于一输入电源断电时，该电池备援单元提供电源给该伺服器，且该伺服器根据该电池备援单元的该状态信息，该伺服器调整其负载，
其中，该电池备援单元包括多个并联电池备援单元子系统，各电池备援单元子系统包括多个电池备援单元模块，该操作方法还包括：
于放入一新电池备援单元子系统或一新电池备援单元模块于该电池备援单元内后，该电池备援单元或该新电池备援单元子系统或该新电池备援单元模块判断充电是否完成，并于充电完成后，该新电池备援单元子系统或该新电池备援单元模块传送其状态信息给该伺服器或该电池备援单元储存该状态信息；以及
该伺服器接收并记录该新电池备援单元子系统或该新电池备援单元模块的该状态信息，
其中，
如果其中一个电池备援单元子系统被抽出或故障的话，于该输入电源断电时，另一个电池备援单元子系统提供电源给该伺服器；
在对该电池备援单元子系统的一电池备援单元模块进行自放电测试时，如果刚好该输入电源断电的话，该电池备援单元子系统的其他电池备援单元模块正常供电给该伺服器；以及
当该电池备援单元子系统被抽出或故障时，该伺服器记录一相关信息，使得在该输入电源断电时，该伺服器依此来调整负载。
2.如权利要求1所述的操作方法，其中，各电池备援单元子系统包括多个电池模块与多个转换器，各电池模块搭配各转换器。
3.如权利要求2所述的操作方法，其中：
依该伺服器机柜系统的一输出功率决定该电池备援单元所包括的电池模块的数量；以及
该电池模块包括锂可充电电池。
4.如权利要求1所述的操作方法，其中，该先前自放电测试信息包括上次执行自放电测试的时间点。
5.如权利要求2所述的操作方法，其中，该伺服器判断该电池备援单元的状态包括：
该伺服器判断是否有电池备援单元子系统或电池备援单元模块被抽出或故障，和/或判断该些电池模块的良好状态。
6.如权利要求1所述的操作方法，其中，该输入电源是否断电由该电池备援单元检测，或是由该伺服器检测，或者是该电池备援单元与该伺服器两者检测。
7.一种伺服器机柜系统，包括：
一电池备援单元；以及
至少一伺服器，耦接至该电池备援单元；
其中，
该伺服器与该电池备援单元互相通讯；
该电池备援单元提供一状态信息与一先前自放电测试信息给该伺服器，以使得该伺服器判断该电池备援单元的一状态；以及
于一输入电源断电时，该电池备援单元提供电源给该伺服器，且该伺服器根据该电池备援单元的该状态信息，该伺服器调整其负载，
其中：
该电池备援单元包括多个并联电池备援单元子系统，各电池备援单元子系统包括多个电池备援单元模块；
于放入一新电池备援单元子系统或一新电池备援单元模块于该电池备援单元内后，该电池备援单元或该新电池备援单元子系统或该新电池备援单元模块判断充电是否完成，并于充电完成后，该新电池备援单元子系统或该新电池备援单元模块传送其状态信息给该伺服器或该电池备援单元储存该状态信息；以及
该伺服器接收并记录该新电池备援单元子系统或该新电池备援单元模块的该状态信息，
其中：
如果其中一个电池备援单元子系统被抽出或故障的话，于该输入电源断电时，另一个电池备援单元子系统提供电源给该伺服器；
在对该电池备援单元子系统的一电池备援单元模块进行自放电测试时，如果刚好该输入电源断电的话，该电池备援单元子系统的其他电池备援单元模块正常供电给该伺服器；以及
当该电池备援单元子系统被抽出或故障时，该伺服器记录一相关信息，使得在该输入电源断电时，该伺服器依此来调整负载。
8.如权利要求7所述的伺服器机柜系统，其中，各电池备援单元子系统包括多个电池模块与多个转换器，各电池模块搭配各转换器。
9.如权利要求8所述的伺服器机柜系统，其中：
依该伺服器机柜系统的一输出功率决定该电池备援单元所包括的电池模块的数量；以及
该电池模块包括锂可充电电池。
10.如权利要求7所述的伺服器机柜系统，其中，该先前自放电测试信息包括上次执行自放电测试的时间点。
11.如权利要求8所述的伺服器机柜系统，其中，该伺服器判断是否有电池备援单元子系统或电池备援单元模块被抽出或故障，和/或判断该些电池模块的良好状态。
12.如权利要求7所述的伺服器机柜系统，其中，该输入电源是否断电由该电池备援单元检测，或是由该伺服器检测，或者是该电池备援单元与该伺服器两者检测。
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