CN102932166B - 一种集群电源管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种集群电源管理系统包括：一个或多个计算节点组，其中每个计算节点组包括多个计算节点；与所述多个计算节点组分别对应的多个电源管理模块，其中对于每个计算节点组，在该计算节点组单独使用时，计算节点组中的作为主计算节点的一个计算节点通过控制信号对相应的电源管理模块进行配置，进而管理本计算节点组；主控节点，其通过电源管理模块的唯一地址选择电源管理模块以便对该电源管理模块进行配置；电源管理网络，用于处理电源管理模块与主控节点的通信。

Description

一种集群电源管理系统

技术领域

本发明涉及计算技术领域，更具体地说，本发明涉及一种集群电源管理系统。

背景技术

在小规模自定制集群系统中，需要解决的一个重要问题就是电源管理的问题。一个成功的电源管理系统需要具备远程控制、免维护、高可靠性等特点。同时，需要尽量控制电源管理系统的设计复杂度和成本，以适应小规模自定制集群系统的设计特点。

但是，目前的集群电源管理系统一般是针对商用集群系统设计的，其成本和复杂性较高，不适合小规模自定制集群的使用。另一方面，在大多小规模集群的搭建中，往往没有设计电源管理系统，用户在系统维护时难以实现远程电源管理，必须进行现场维护。此外，在具有层次结构的集群系统中，低层次节点组的电源管理没有独立性，必须接入全系统电源管理系统，不利于其单独维护。

由此，现有技术还未能提供一种低成本的简单的尤其适用于小规模自定制集群系统的集群电源管理系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种适用于小规模自定制集群系统的结构简单且成本低廉的集群电源管理系统。

根据本发明，提供了一种集群电源管理系统，其包括：一个或多个计算节点组，其中每个计算节点组包括多个计算节点；与所述多个计算节点组分别对应的多个电源管理模块，其中对于每个计算节点组，在该计算节点组单独使用时，计算节点组中的作为主计算节点的一个计算节点通过控制信号对相应的电源管理模块进行配置，进而管理本计算节点组；主控节点，其通过电源管理模块的唯一地址选择电源管理模块以便对该电源管理模块进行配置；电源管理网络，用于处理电源管理模块与主控节点的通信。

优选地，每个计算节点组包括：2选1选择器、逻辑电路以及控制接插件；其中，2选1选择器用于从电源管理模块的输出和逻辑电路的输出中选择用于主计算节点的电源开关信号；逻辑电路输出具有固定逻辑的信号；计算节点输出的电源管理控制信号与外部主控节点传递的电源管理控制信号并联在一起以形成并联后的信号，通过控制接插件自动选择电源管理控制信号的来源。

优选地，当计算节点组单独使用时，通过控制接插件自动选择电源管理控制信号的来源而启用计算节点自身输出的电源管理控制信号。

优选地，当计算节点组连接到集群系统中时，通过控制接插件自动选择电源管理控制信号的来源而启用外部主控节点传递的电源管理控制信号。

优选地，控制接插件具有连接至计算节点组内部的接插件母头、连接主控节点的信号线的接插件公头、以及回路硬连线；当控制接插件的接插件公头和接插件母头连接后，逻辑电路输出的固定逻辑信号通过回路硬连线传递给计算节点组内部，计算节点在检测到固定逻辑信号时，失效自己发出的电源管理控制信号。

优选地，主控节点包含电源管理用户接口、电源管理核心程序、集群系统节点表以及用于与电源管理网络通信的电源管理通信接口；其中，电源管理用户接口提供集群系统电源管理的基本操作集；电源管理核心程序基于电源管理通信接口的驱动程序，通过电源管理通信接口对被控的计算节点组中的电源管理模块进行配置；集群系统节点表用于维护整个集群电源管理系统中的所有计算节点以及计算节点组的组成信息。

优选地，计算节点包括：电源管理用户接口，用于提供集群系统电源管理的基本操作集；电源管理核心程序，用于基于电源管理通信接口的驱动程序，通过电源管理通信接口对被控的计算节点组中的电源管理模块进行配置；集群系统节点表，用于本计算节点的组成信息；电源管理通信接口，用于兼容与电源管理网络的通信接口；供电开关芯片，用于接收电源开关信号。

本发明提供了一种基于低成本简单器件构成的电源管理系统，该系统结构简单，成本低廉，尤其适合小规模自定制集群的使用。并且，本发明实现了多层次自适应的电源管理机制，节点组接入或脱离整机系统结合自动地选择相应的电源管理模式，用户无需做任何额外的操作。

附图说明

结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：

图1示意性地示出了根据本发明实施例的集群电源管理系统的基本结构框图。

图2示意性地示出了根据本发明实施例的集群电源管理系统的主控节点的基本结构框图。

图3示意性地示出了根据本发明实施例的集群电源管理系统的主控节点中的集群系统节点表的示例。

图4示意性地示出了根据本发明实施例的集群电源管理系统的计算节点的基本结构框图。

图5示意性地示出了根据本发明实施例的节点组层次电源管理原理图。

图6示意性地示出了根据本发明实施例的集群电源管理系统的控制接插件的示例的基本结构框图。

需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。

具体实施方式

为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行详细描述。

<集群电源管理系统100>

图1示意性地示出了根据本发明实施例的集群电源管理系统的基本结构框图。图1所示的集群电源管理系统尤其适合于针对小规模自定制集群系统进行电源管理。

具体地说，如图1所示，集群系统100由多个计算节点组（图1中示出了第一计算节点组10和第二计算节点组20）组成，其中每个计算节点组中包含若干个计算节点。具体地说，第一计算节点组10包含n个计算节点：计算节点101、102、...、10n；第二计算节点组20包含n个计算节点：计算节点201、202、...、20n。

需要说明的是，虽然示出了第一计算节点组10和第二计算节点组20具有相同数量的计算节点的情况，但是实际上多个计算节点组可能具有不同数量的计算节点数量。

而且，计算节点组可以是一种物理划分，如一个机柜，也可以是一种逻辑划分，如将8台计算节点组成一个计算节点组以便于管理。

电源管理系统包括：主控节点40、电源管理网络30以及与所述多个计算节点组分别对应的多个电源管理模块。在图1中，示出了与第一计算节点组10和第二计算节点组20分别对应的第一电源管理模块11和第二电源管理模块22。

并且，对于每个计算节点组，在该计算节点组单独使用时，计算节点组中的一个计算节点（可以成为主计算节点）可通过控制信号对相应的电源管理模块进行配置，进而管理本计算节点组。

具体地，例如，主计算节点通过控制信号对相应的电源管理模块进行配置，以使得相应的电源管理模块传递向该计算节点组中的每一个计算节点分别传递相应的用于启动或关闭相应计算节点的开关信号。

具体地说，第一计算节点组10单独使用时，主计算节点向第一电源管理模块11传递电源管理控制信号S1，并且向计算节点101、102、...、10n分别传递相应的用于启动或关闭相应计算节点的开关信号S11、S12、...、S1n。第二计算节点组20单独使用时，主计算节点向第二电源管理模块22传递电源管理控制信号，并且向计算节点201、202、...、20n分别传递相应的用于启动或关闭相应计算节点的开关信号S21、S22、...、S2n。

<主控节点40>

图2示意性地示出了根据本发明实施例的集群电源管理系统的主控节点40的基本结构框图。

如图2所示，主控节点40可以由任意一个计算节点担任，但是该计算节点需要支持电源管理网络30所使用的通信协议。

主控节点40用于对该电源管理模块进行配置。

如图2所示，主控节点40包含电源管理用户接口41、电源管理核心程序42、集群系统节点表43以及电源管理通信接口44（用于与电源管理网络30通信的接口）。

电源管理用户接口41提供集群系统电源管理的基本操作集，包括全系统、指定节点、系统部分节点的启动、关闭、重启。

电源管理核心程序42基于电源管理通信接口44的驱动程序，通过电源管理通信接口44对被控的计算节点组中的电源管理模块进行配置，其具体实现方法本发明不做限定。

集群系统节点表43用于维护整个集群电源管理系统中的所有计算节点以及计算节点组的组成信息，其结构如图3所示，下文将具体描述。

电源管理通信接口44为主控节点的硬件模块，用于兼容电源管理网络30的通信接口，如i2c总线。

<集群系统节点表43>

图3示意性地示出了根据本发明实施例的集群电源管理系统的主控节点中的集群系统节点表43的示例。

如图3所示，在集群系统节点表43中针对每个计算节点组（例如第一电源管理模块11、第一计算节点组10...第n计算节点组n0）存储该计算节点组的每个计算节点的节点类型和位置信息。

<电源管理网络30>

电源管理网络30由标准总线构成（例如i2c总线）。总线上可以存在一个主控设备（电源管理的主控节点40）、以及多个被控设备（各个计算节点组的电源管理模块）。电源管理网络30用于处理电源管理模块与主控节点40的通信。

具体地说，例如，每个被控设备在总线上具有唯一地址，主控设备通过该地址选中某一个被控设备以进行对该被控设备的配置。换言之，电源管理模块在总线上具有唯一的地址，主控节点40通过电源管理模块的唯一地址选择电源管理模块以便对该电源管理模块进行配置。

<电源管理模块>

电源管理模块（例如第一电源管理模块11和第二电源管理模块22）由支持标准总线协议的基本集成电路器件实现（如TI公司的PCA9555）。

电源管理模块具有接口（例如符合i2c标准的接口），其输出多个开关信号（图1中的开关信号），每一个开关信号连接到相应计算节点组的一个计算节点，用于控制该计算节点的开启和停止。

主控节点40通过通信协议（例如i2c协议）向电源管理模块发送开关控制消息，开关控制消息用于指示各开关信号的状态（通或断）。

<计算节点>

图4示意性地示出了根据本发明实施例的集群电源管理系统的计算节点的基本结构框图。其中以计算节点101为例说明了可以采用的计算节点类型。

如图4所示，计算节点101电源管理部分的结构同主控节点的一个区别在于其内部只包含该计算节点组的节点列表。

更具体地说，计算节点包括：

电源管理用户接口，用于提供集群系统电源管理的基本操作集，包括全系统、指定节点、系统部分节点的启动、关闭、重启；例如，电源管理用户接口接收电源管理信号S1；

电源管理核心程序，用于基于电源管理通信接口的驱动程序，通过电源管理通信接口对被控的计算节点组中的电源管理模块进行配置，其具体实现方法本发明不做限定；

集群系统节点表，用于维护本计算节点的组成信息；

电源管理通信接口，作为计算节点的硬件模块，用于兼容电源管理网络的通信接口；

供电开关芯片111，用于接收电源开关信号S11。

<多层次电源系统管理机制>

由于集群系统按照物理或逻辑管理分为两个层次：全系统层次以及节点组层次。无论是在使用或是调试过程中，都会存在两个层次上的电源管理需求，对此，本发明主要针对解决多层次电源系统管理的机制。

如图1所示，主控节点40可以通过电源管理网络对各计算节点组的电源管理模块进行控制，同时，各计算节点组内部的一个计算节点（“计算节点101和计算节点201”）同电源管理模块的连接中除了开关信号之外，还有电源管理控制信号，用于节点组单独使用时的内部电源管理。

<全系统层次电源管理>

根据本发明实施例，全系统启动流程分为以下步骤：

1．主控节点40启动；

2．用户从主控节点40获取全系统的节点信息；

3．用户通过主控节点40提供的电源管理用户41接口进行相应的电源管理操作；

4．主控节点40的电源管理核心程序42和电源管理通信接口44按照电源管理的通信协议对目标电源管理模块进行配置，完成电源管理操作。

<节点组层次电源管理>

图5示意性地示出了根据本发明实施例的节点组层次电源管理原理图。其中，以第一计算节点组10为例进行说明，但是可以理解的是，其他节点组也适用下述结构及处理。

如图5所示，根据本发明实施例，除了计算节点101、102、...、10n之外，第一计算节点组10还包括：2选1选择器M1、逻辑电路M2以及控制接插件M3。

由此，节点组层次的电源管理原理如下所述。

2选1选择器M1，用于从电源管理模块的输出和逻辑电路M2的输出中选择用于主计算节点的电源开关信号，例如用于作为主计算节点的计算节点101的电源开关信号S11。逻辑电路M2输出具有固定逻辑的信号。

具体地说，计算节点101的电源开关信号S11有两个来源，一个是电源管理模块（第一电源管理模块11），另一个来自逻辑电路M2（具体地说，逻辑电路M2固定地输出“逻辑1”）。通过由图4中选路信号S01来确定电源开关信号S11的选路。具体地说，例如，当选路信号S01为逻辑1时，选择来自电源管理模块的电源管理控制信号送往计算节点101；当选路信号S01为逻辑0时，选择逻辑电路M2输出的固定信号“逻辑1”送往计算节点101。

计算节点101自身输出的电源管理控制信号同外部主控节点40的电源管理控制信号并联在一起以形成并联后的信号，通过控制接插件M3自动选择电源管理控制信号的来源。一方面，当第一计算节点组10单独使用时，通过控制接插件M3自动选择电源管理控制信号的来源，由此外部的电源管理控制信号将断开（外部的电源管理控制信号将不再连接到控制接插件），启用计算节点101自身输出的电源管理控制信号，此时计算节点101的电源管理控制信号可以生效，完成对电源管理模块的配置，并以此实现对整个计算节点组的控制。另一方面，当第一计算节点组10连接到集群系统中时，通过控制接插件M3自动选择电源管理控制信号的来源，由此计算节点101的电源管理控制信号将不再生效（即，不启用计算节点101自身输出的电源管理控制信号），电源管理模块将由外部的主控节点40传送来的电源管理控制信号进行配置。

具体地说，图6示意性地示出了根据本发明实施例的集群电源管理系统的控制接插件M3的示例的基本结构框图。控制接插件M3具有接插件母头C1（其连接至计算节点组内部，例如连接在节点组板上）、接插件公头C2（连接主控节点40的信号线）以及回路硬连线L1。通过控制接插件M3，将自动地实现计算节点101对自己发出的电源管理控制信号（在本示例中为与计算节点101相对应的电源管理控制信号S1）的使能和失效。

具体如图5所示。当控制接插件M3的接插件公头C2和接插件母头C1连接后（节点组板接入集群系统），则“连接至计算节点101（图4中选路信号S01）”的信号通过“回路硬连线L1”连接到“逻辑1”（逻辑电路输出的固定逻辑信号），由此逻辑电路输出的固定逻辑信号通过回路硬连线传递给计算节点组内部；这时，计算节点101在检测到“逻辑1”信号时，得知自己已被安装在整机系统中，将失效自己发出的电源管理控制信号。当计算节点101单独使用时，接插件公头C2和接插件母头C1断开，选路信号S01变为“逻辑0”。同时，例如，选路信号S01还将控制开关信号的选路。

相应地，节点组层次的电源管理流程为：

由于节点组单独使用，2选1选择器M1将选择固定导通信号（逻辑电路M2固定输出的“逻辑1”）连接至计算节点1的电源开关信号，因此，计算节点101直接启动。

在计算节点101启动后，通过检测选路信号S01（如图5所示），判断第一节点组10是否处于单独使用的状态，检测到逻辑1信号后，计算节点101将使能自己的电源管理信号。

用户查询计算节点101提供的节点组节点列表，并给出需要的电源管理指令。

计算节点101的电源管理核心程序通过管理通信接口同电源管理模块通信，实现配置，进而管理该节点组其他节点的启停。

由此，提供了一种基于低成本简单器件构成的电源管理系统，该系统结构简单，成本低廉，尤其适合小规模自定制集群的使用。并且，实现了多层次自适应的电源管理机制，节点组接入或脱离整机系统结合自动地选择相应的电源管理模式，用户无需做任何额外的操作。

此外，需要说明的是，说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (3)

1.一种集群电源管理系统，其特征在于包括：

一个或多个计算节点组，其中每个计算节点组包括多个计算节点；

与所述多个计算节点组分别对应的多个电源管理模块，其中对于每个计算节点组，在该计算节点组单独使用时，计算节点组中的作为主计算节点的一个计算节点通过控制信号对相应的电源管理模块进行配置，进而管理本计算节点组；

主控节点，其通过电源管理模块的唯一地址选择电源管理模块以便对该电源管理模块进行配置；

电源管理网络，用于处理电源管理模块与主控节点的通信；

其中，每个计算节点组包括：2选1选择器、逻辑电路以及控制接插件；其中，2选1选择器用于从电源管理模块的输出和逻辑电路的输出中选择用于主计算节点的电源开关信号；逻辑电路输出具有固定逻辑的信号；计算节点输出的电源管理控制信号与外部主控节点传递的电源管理控制信号并联在一起以形成并联后的信号，通过控制接插件自动选择电源管理控制信号的来源；

其中，当计算节点组单独使用时，通过控制接插件自动选择电源管理控制信号的来源而启用计算节点自身输出的电源管理控制信号；

而且其中，当计算节点组连接到集群系统中时，通过控制接插件自动选择电源管理控制信号的来源而启用外部主控节点传递的电源管理控制信号。

2.根据权利要求1所述的集群电源管理系统，其特征在于，控制接插件具有连接至计算节点组内部的接插件母头、连接主控节点的信号线的接插件公头、以及回路硬连线；当控制接插件的接插件公头和接插件母头连接后，逻辑电路输出的固定逻辑信号通过回路硬连线传递给计算节点组内部，计算节点在检测到固定逻辑信号时，失效自己发出的电源管理控制信号。

3.根据权利要求1所述的集群电源管理系统，其特征在于，主控节点包含电源管理用户接口、电源管理核心程序、集群系统节点表以及用于与电源管理网络通信的电源管理通信接口；其中，电源管理用户接口提供集群系统电源管理的基本操作集；电源管理核心程序基于电源管理通信接口的驱动程序，通过电源管理通信接口对被控的计算节点组中的电源管理模块进行配置；集群系统节点表用于维护整个集群电源管理系统中的所有计算节点以及计算节点组的组成信息。