CN104238712A - 分布式功率输送 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于分布式功率输送的系统和方法。在一些实施方案中，设备可以包括配置为经由如下来控制到一个或多个功率消耗组件的功率的装置：基于与一个或多个功率消耗组件相关联的任务的优先级来管理所述一个或多个功率消耗组件之中的功率使用。在一些实施方案中，装置可以包括处理器，所述处理器配置为：接收允许组件耗费一定量的功率的请求；判定所述请求是否能够由通过处理器管理的未分配功率预算来满足，所述未分配功率预算是通过所述第一处理器管理的总功率预算的未分配部分，并且当所述请求能够由未分配功率预算来满足时，允许所述组件耗费所述一定量的功率。

Description

分布式功率输送

背景技术

在诸如分布式计算环境的计算环境中，各种计算组件会具有波动的功率需求。例如，基于当前的动作负荷或工作负荷的性质，设备可能需要更多或更少的功率。基于可能的峰值功率需求设计功率输送体系结构低效或成本高。因此，需要用于改进分布式功率输送的系统和方法。

发明概述

在一些实施方案中，装置可以包括第一处理器，其配置为：接收允许组件耗费一定量的功率的第一请求；判定第一请求是否能够由通过第一处理器管理的未分配功率预算来满足，所述未分配功率预算是通过第一处理器管理的总功率预算的未分配部分；以及当所述第一请求能够由未分配功率预算来满足时，允许所述组件耗费所述一定量的功率。

在一些实施方案中，设备可以包括装置，所述装置配置为经由如下来控制到一个或多个功率消耗组件的功率：基于与一个或多个功率消耗组件相关联的任务的优先级来管理所述一个或多个功率消耗组件之中的功率使用。

在一些实施方案中，计算机可读存储装置可以存储指令，所述指令使处理器实现包括如下的方法：接收允许组件耗费一定量的功率的第一请求；接收与第一请求相关联的第一任务的优先级；判定第一请求是否能够由未分配功率预算来满足，所述未分配功率预算是总功率预算的未分配部分；以及当第一请求能够由未分配功率预算来满足时，允许所述组件耗费所述一定量的功率。

附图说明

图1是用于分布式功率输送的系统的示例性实施方案的图；

图2是用于分布式功率输送控制的系统的另一示例性实施方案的图；

图3是用于分布式功率输送的系统的另一示例性实施方案的图；

图4是用于分布式功率输送的系统的另一示例性实施方案的图；

图5是用于分布式功率输送的系统的另一示例性实施方案的图；

图6是用于分布式功率输送的系统的另一示例性实施方案的图；

图7是用于分布式功率输送的方法的示例性实施方案的流程图；以及

图8是用于分布式功率输送的方法的示例性实施方案的另一流程图。

发明详述

在下面的实施方案的详细说明中，参考了附图，附图构成了详细说明的部分，并且在附图中通过具体实施方案的示例进行了显示。应理解的是，可以使用其它的实施方案，并且可以进行结构的改变，而不偏离本公开的范围。还应理解的是，各个实施方案的特征能够组合、交换或移除，而不偏离本公开的范围。

诸如服务器的计算设备所需的功率量会随时间而大幅变化。某些这种变化会与其功率需求随着其使用程度增大而增加的组件直接相关。例如，重负载的微处理器会比空闲的微处理器消耗更多的功率。其他变化可能来自于更多的暂时性原因，诸如硬盘驱动器旋转。对于大的分布式计算系统，诸如由具有不同功率需求的多个服务器构成的服务器集群，这样的变化尤其造成问题。

在一些类的服务器集群中，例如，在多个异类的工作负荷上同时操作的大规模的分布式计算集群，集群的峰值理论有效功率需求实质上比通常的有效功率需求更高。

一种确保充分的功率输送的方法可以是设计超过可能的峰值功率需求的功率输送体系结构，来确保总是提供充分的供给。这可以解决确保充分功率输送的问题，但是会需要高的功率体系结构成本。

另一方法与诸如硬盘驱动器旋转的暂时性原因的功率需求有关。例如，针对硬盘驱动器的方法可以是交错多个驱动器的旋转以避免全部的驱动器立即旋转的功率方案。该方法的缺陷可以包括需要功率的设备的较长的就绪时间，以及因此节约功率(例如，通过使磁盘旋转减慢)而不会遭遇系统性能惩罚的更多受限制的选项。

又一种方法可以在计算系统中使用分布式功率输送，例如通过采用功率控制分级结构。分布式功率输送控制系统可以利用关于计算系统集群的各子组件的最大功率容量的知识、关于系统中组件的实时功率需求的知识以及关于系统的组件的功率需求的优先级的知识，从而确定在使得功率体系结构成本最小化且同时使不利性能影响最小化的系统中功率控制的系统级解决方案。换言之，分布式功率输送系统可以利用关于每个子组件的最大理论功率容量的信息、实际的当前功率需求以及当前功率需求的优先级。

分级结构可以由功率控制实体(PCE)构成，其还可称为控制实体、功率控制电路、功率控制处理器或类似的置换。PCE可实现为电路，诸如减指令集计算机或复指令集计算机(RISC或CISC)、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)或其他设备。PCE还可以是处理器、控制器、或其他执行用于PCE的软件指令的设备。分级结构中的每个PCE可以控制到分级结构中的较低PCE或组件的功率分配或功率管理，或者请求来自分级结构中的较高PCE或组件的功率。例如，PCE可以是用于实施PCE的任务的具体设备或电路，或者PCE可以是现有的服务器、计算机或还能够通过例如执行软件指令而充当PCE的其他设备或组件。

关于最大功率容量的知识可以包括关于组件可能需要或能够供给的最大可能功率的知识。例如，通过功率控制实体(PCE)的分级结构，最大需要功率可以包括在最大容量下运行组件或全部的较低功率控制实体所需的功率。为供给功率，一个实体可以控制到分级结构中其下面的实体的功率分配。单个服务器可能够向其子组件供给至多一个级别的功率，而与多个服务器连接的机架可能够供给另一级别的功率，该另一级别的功率可不同于机架中所有服务器的功率容量之和。

现在转到图1，示出了用于分布式功率输送的实施例系统的图，一般表示为100。系统100可以包括一个或多个分布式计算节点102。每个分布式计算节点102可以包括PCE130，以及具有功率需求的一个或多个组件。例如，分布式计算节点102可以包括一个或多个电路、处理器、控制器、可编程门阵列、或用于执行运算且处理命令的其他设备，诸如中央处理单元(CPU)104。分布式计算节点102还可以包括一个或多个易失性或非易失性存储器设备，诸如硬盘驱动器106、动态随机存取存储器(DRAM)、固态非易失性快擦写存储器、其他类型的存储器、或其任意组合。在每个分布式计算节点102都有PCE130的实施方案中，PCE可以控制到CPU104和磁盘驱动器106的功率分配。例如，磁盘驱动器106可以具有将损耗50W功率的未决任务，并且PCE130可以管理该磁盘驱动器是否可以继续进行该任务。在一些实施方案中，分布式计算节点102可以不包含PCE130，并且到分布式计算节点的组件的功率分配可由更高级的PCE来处理。

系统100可进一步包括一个或多个系统封壳(system enclosure)108，该系统封壳108可以包括一个或多个分布式计算节点102和PCE130。在一些实施方案中，系统封壳108可以是数据存储设备(DSD)，其具有呈硬盘、CPU或具有功率需求的其他组件形式的一个或多个分布式计算节点102。DSD可具有多个计算节点，允许DSD同时处理多个命令。在另一实施方案中，系统封壳108可以是包含多个硬盘驱动器设备的独立磁盘冗余阵列(RAID)设备。系统封壳108的PCE130可以控制到分布式计算节点108的功率分配。应当注意的是，虽然系统封壳108可以指用于分布式计算节点102的外壳或壳体，系统封壳108的PCE130可以是封壳108内的用于管理节点的CPU、电路或其他设备。为简化说明，当任务实际上通过既定层级处的PCE来实现而不是封壳、机架、机房等其本身来执行时，任务可描述为由“系统封壳”108或类似的层级(例如，服务器机架、服务器机房)来执行。

系统100可以进一步包括主机设备110。主机110还可以称为主机系统或主计算机。主机110可以是台式计算机、膝上型计算机、服务器、平板式计算机、电话、音乐播放器、另外的电子设备或其任意组合。主机110和系统封壳108可通过有线或无线连接来连接，或者通过局域网(LAN)或广域网(WAN)来连接。在一些实施方案中，系统封壳108可以是不连接到主机110的独立式设备，或者主机110和系统封壳108可均为单个单元的部分。

在图1的实施方案中，主机110可以向系统封壳108发出一条或多条命令。命令可以基于主机110的用户输入，或者它们可以是独立于用作动作而产生的。系统封壳108可以具有配置为接收命令且将用于处理的命令转送到一个或多个分布式计算节点102的电路系统(未示出)。分布式计算节点102(例如，在PCE130处的)可以监控诸如CPU104或HDD106的组成部件的功率需求。在系统100中，可存在功率分配控制分级结构，具有类似于CPU104和HDD106的请求来自分布式计算节点102级的PCE130的功率的组件，以及请求来自系统封壳108级的PCE的功率的分布式计算节点PCE。

现在转到图2，示出了用于分布式功率输送的系统的另一实施例，一般表示为200。系统200的实施方案可以是比图1所描绘的更大规模的分布式计算环境，诸如具有多个连接的计算设备的数据中心。系统200可以包括一个或多个系统封壳208，类似于图1的系统封壳108。系统封壳208可以包含在服务器212中。服务器212可以包括诸如PCE230的设备，其能够管理诸如系统封壳208的一个或多个所包含设备上的功率工作负载。在一些实施方案中，每个服务器212可以更类似于图1的系统封壳108，系统封壳208更类似于图1的分布式计算节点102。计算设备的其他配置也是可能的。系统200还可以包括一个或多个服务器机架214、每个机架214包含一个或多个服务器212。服务器机架214可以是用于保持诸如服务器212的多个装备模块的机柜或其他框架封壳。系统200可进一步包括一个或多个服务器机架排216，每排216包含一个或多个服务器机架214。例如，呈机柜形式的一排服务器机架214可以沿着一个具有用于整个服务器机架排216的共享电源的墙壁排成一行。系统200还可以包括服务器机房218，其具有多个服务器机架排216。

在一些实施方案中，PCE可以管理一个或多个设备的功率使用。例如，对设备的功率管理可以基于可用功率。在示例性实施方案中，PCE可以基于设备是否依靠电池电源运行来管理单个组件的功率使用，限制高的功率操作。

系统200可理解为描绘了分布式功率输送系统分级结构的抽象，所描绘的要素代表了分级结构的“级”。实际的分布式功率输送可由功率控制实体230来控制，在系统200的每个描绘要素处具有功率控制实体。应当理解，功率控制实体可以是与图1-2所描绘的要素分离(例如，与系统封壳、服务器、服务器机架、服务器机房等分离)的组件或设备，所描绘的要素用于提供分级结构如何配置的抽象级的理解。功率控制实体230可以是计算设备、电路、减指令集计算(RISC)芯片、变压器或其他设备。在一些实施方案中，在分级结构的不同级的PCE、或在分级结构中的每个PCE可以是不同类型的设备或电路。例如，服务器的处理器可以执行用于实现PCE的软件，并且在另一级处，服务器机架可以具有用于执行PCE的功能的专用电路或设备。在完成的系统中，分级结构的每个级同样可以不同地实现，取决于既定级的实际情况。

如本公开中所使用的，发送到控制实体230的请求和命令或者来自控制实体230的请求和命令、或通过控制实体所做的决策，可涉及到在适当层级的这些设备中的一个，而不是实际的服务器机架、服务器机房等。例如，控制实体230可以计算机，其中计算机可以控制到既定服务器机架上的所有服务器的功率输送，并且单独的计算机可以控制到所有服务器机架的功率输送，等等。在另一实施例中，单个计算机可以控制整个分级结构的功率输送，不同的模块在充当功率控制实体的计算机中操作，控制每级或每个要素的功率。然而，在一些实施方案中，功率控制实体230可以合并到所描绘的要素中，或者功率控制实体的功能可以由所描绘的项本身来执行，诸如通过计算节点、服务器等来执行。例如，数据存储设备可以具有多个硬盘驱动器和CPU，功率控制电路在数据存储设备中工作以处理到各个CPU和HDD的功率分配。为简要的目的，功率控制实体230可由其抽象要素，诸如‘服务器机房’或‘系统封壳’来称代。

在一些实施方案中，诸如图2所描绘的分布式计算系统可用于服务来自大量的主机或用户设备的请求。例如，服务器机房218可以服务对办公楼中的计算机的请求，或者可以服务对在服务器212上群集的网站的任意数量的访问的请求。在一些实施方案中，系统200可用于市场调研、科学分析或其他应用的大数据的处理。

系统200的各组件，诸如系统封壳208、服务器212、服务器机架214、服务器机架排216和服务器机房218可具有或者可以是功率控制实体230。每个功率控制实体可具有用于管理尤其是在分布式功率控制分级结构的更下方的实体和组件的功率分配的电路系统或逻辑指令。例如，服务器机房218可以控制最终可用功率负荷，其在服务器机架排216中对最终可用功率负荷进行分配。每个服务器机架排216可进一步将总功率负荷中的它的那一份分配给在该服务器机架排216中的服务器机架214。该分布式功率控制方案可以沿分级结构树继续向下到达系统封壳208的分布式计算节点102，该计算节点102可以将功率在诸如CPU104和HDD106的其组件之间进行分配。另外，每个功率控制实体可以请求来自其次较高的功率控制实体上至诸如服务器机房218的控制总功率供给的实体的额外功率。

现在转到图3，示出了用于分布式功率输送的实施例系统的图，一般表示为300。系统300可以是图1中系统封壳308包含了用于监督到分布式计算节点302的功率分配的功率控制实体的系统。在该实施例中，每个分布式计算节点可以包含CPU和HDD。更具体地，系统300的示例性实施方案包括两级功率控制实体，一级包括分布式计算节点302，其次较高的级包括系统封壳308。

系统300提供了本公开的实施例的分布式功率输送分级结构的概览。图2的示例性实施方案显示了可能的初始功率控制实体状态。也即，系统封壳308可具有分配给它的50W的基本总功率量，并且其可缺省将10W的功率指定给三个分布式计算节点302中的每一个，同时保留20W的功率以用于分配。分布式计算节点302可能已将5W的功率分配给计算节点的CPU，并且可能已经保留了5W的功率用于分配。在描绘的实施方案中，每个功率控制实体可以实际上接收额外功率，其用于运行用于确定如何分配功率的功率分配控制处理器或控制器，但是为简要原因，未描绘出这些额外功率和控制要素。还应理解的是，向较低级实体“分配”功率可通过限制较低级实体所容许消耗的功率的量来实现。换言之，较高级实体可以向较低级实体发送表示较低级实体未消耗比设定量的功率多的功率的指令，或者可以限制较低级设备的操作从而限制较低级设备所需的功率的量。其他实现方式也是可能的。

在示例性实施方案中，系统中计算节点302的每个HDD可以试图旋转，这可能需要总共20W的功率。每个HDD可以将该请求传送给母功率控制实体；在该情况下，传送给分布式计算节点302。在该实施例中，分布式计算节点302的功率控制实体中的每一个可能已经对处理子系统CPU给予了5W的功率，可能在其当前分配功率预算中留有5W，并且可能需要额外的15W的功率预算来服务HDD对额外功率的请求。分布式计算节点302可分别向系统封壳308的功率控制实体发送请求额外的15W功率的请求。

系统封壳308的功率控制实体可仅剩有20W用于其功率预算的给予，因此其不能同时服务所请求的所有45W的功率。系统封壳308可以基于请求消息优先级或其他启发来选择首先服务一个请求，并且可以将被请求的15W给予所选分布式计算节点的功率控制实体。分布式计算节点302的功率控制实体反过来可以给予HDD所请求的20W，HDD随后能够旋转。系统300的新的功率状态显示在图4中。

图4显示了图3的分布式功率输送系统在重新分配功率之后的图，一般表示为400。在系统400中，系统封壳408可能已经分配了其50W预算中的45W，25W分配给选定的分布式计算节点402a，10W分别给了另两个节点402b。选定的分布式计算节点402a可能将5W分配给CPU并且分配了20W使HDD旋转。

在完成旋转之后，选定的分布式计算节点402a的HDD能够通过将分布式计算节点402a的功率控制实体发送功率使用完成消息来让出其功率预算，分布式计算节点402a的功率控制实体依次能够将其备用使用让与系统封壳408的功率控制实体。例如，分布式计算节点402a可以保留其原始的10W功率预算，并且使用5W来运行CPU，使用5W来继续HDD的运转。系统封壳408的功率控制实体随后可以自由选择要服务的剩余的分布式计算节点402b中的其次最高优先级的请求者。

在一些实施方案中，可以从实体中去除所有功率，而在其他实施方案中，可有某最小量的功率永不去除。这取决于各种因素，诸如如何实现功率控制实体，功率控制实体管理的设备的一种或多种类型，以及在完成实体功率去除之后的“唤醒”时间。

例如，在图3和图4的实施方案中，系统封壳308具有50W的总可用功率，并且每个分布式计算节点302需要25W来使HDD旋转。还可能的是，系统封壳308向三个分布式计算节点302中的一个发出对于功率的功率让出请求，该一个分布式计算节点302可能需要完全停止对该节点的操作。系统封壳308随后能够将25W分配给其他两个分布式计算节点中的每一个，允许它们两者使其HDD同时旋转。在HDD完成旋转之后，系统封壳308随后可将功率重定向到第三个分布式计算节点以恢复操作并且使HDD旋转。

在实施方案中，单个服务器的功率控制实体可实现为运行软件线程的处理器，软件线程可经由TCP/IP将请求或应答传送到其次较高的功率控制实体级。在该实施方案中，难以完全地从服务器中去除功率，因为功率控制实体本身会取决于服务器的某基本级别的操作来起作用。因此，可存在某最小量的总是需要或永不被撤回的功率。

在另一示例性实施方案中，用于服务器的功率控制实体可实现为物理地存在于服务器底盘内的硬件设备。这可以包括嵌入式处理器，其经由边带接口(诸如I2C)与其母功率控制实体通信并且可通过另一接口(例如，串行端口)与服务器硬件可操作地通信。借助接通或切断电源的能力，PCE可对服务器的电源状态进行控制。在该情况下，可以完全地去除功率。然而，在系统中不期望这样，因为完全去除功率以及后来的恢复可能需要关闭服务器的操作系统以及后来重新启动操作系统。这会是冗长的操作，在系统中是不期望发生的。这种情况在PCE可以控制到整个服务器机架的功率分配的实施方案中甚至更明显。撤回到PCE的所有功率可能需要关闭服务器机架上的所有服务器，并且关闭和随后的重新启动在过多占用时间和资源方面多得难以承受。

最后，考虑这样的实施方案：PCE再次实现为不同的硬件设备，但是其正在管理的硬件是磁盘驱动器。在该情况下，还可能从磁盘驱动器中完全去除功率。这次，从系统角度看是期望这样的，更加可能这样做，因为磁盘驱动器的关闭和重新启动的惩罚远小于整个服务器的关闭和重新启动的惩罚。

返回图4，在一些实施方案中，在分布式功率输送控制系统(例如，图2的服务器或服务器机架)中系统封壳408的上方可存在功率控制实体。在这样的实施方案中，系统封壳408可以请求来自其次较高功率控制实体的额外功率以分配给分布式计算节点402，使得多于一个的节点能够使HDD同时旋转。

转到图5，示出了用于分布式功率输送的系统的示例性实施方案的图，一般表示为500。系统500可以使用与图3-4的系统相同的设置，包括系统封壳508，系统封壳508包含三个计算节点502，每个计算节点都包括处理子系统(CPU)和硬盘驱动器(HDD)。

在该实施例中，三个分布式计算节点中的两个即502a和502b可以主动地执行工作负荷任务，而第三个节点502c可以空闲。在这两个任务中，一个具有低优先级，而另一个视为具有中优先级。优选级可以基于多种因素(例如，基于用户输入、完成任务的时间等)，并且例如，可以是指时间优先级或功能优先级。时间优先级可是指首先接收到的任务比晚接收到的任务具有更高的优先级，并且可以按它们被接收到的次序来处理任务。功能优先级可是指任务的“重要程度”。例如，用户可以指定任务的优先级，或者源自用户控制的应用的任务可自动分配比其他系统任务高的优先级。系统可以生成用于指定优先级等级的信息，诸如基于任务的性质。例如，诸如扫描或诊断的背景操作可以给予低的优先级。在一些实施方案中，可以使用多种形式的优先级。例如，可接收到具有同等功能优先级的两个任务，在该情况下系统可以在执行第二接收任务之前执行第一接收任务。

继续系统500的实施例，在分布式计算节点502a和502b的两个任务执行的同时，高优先级的任务可发送到分布式计算集群以便执行，这在空闲节点上将需要20W。除了图5所示的那些之外，分布式计算集群还可以包括其他的系统封壳和分布式计算节点。空闲的分布式计算节点502c可供系统500的集群使用，因此可将高优先级任务发布给该节点。然后，相关联的分布式计算节点502c可以对执行新任务所需的功率进行请求。例如，要执行任务，节点502c可以需要15W功率用于CPU以及5W功率用于HDD，因此除了其可使用的10W之外还需要10W功率。

系统封壳功率控制实体508可不具有足够可供使用的功率并且不能将请求的功率给予高优先级任务，因此可决定将功率撤回请求发布到执行低优先级任务的节点502a。功率撤回可使节点502a借助其已请求的不足20W的功率预算来执行低优先级的任务。新的功率状态显示在图6的系统600中。

功率控制撤回请求不仅可以由诸如需要执行较高优先级任务的事件启动，而且还可以源自于改变功率控制实体的可用功率预算的系统级事件。例如，导致系统依靠电池备用系统运行的功率损坏会导致生成撤回请求并且发送到之前被给予功率的功率控制实体。在一些实施方案中，一旦运行过程完成或者处于工作能够停止或降级而不丢失工作的点，功率撤回请求就可使得子组件让出功率。在其他实施方案中，功率撤回命令可要求，子组件立即让出功率，无论子组件是否处于其当前任务。

图6示出了具有低优先级任务的分布式计算节点602a可以从20W功率减至10W功率，并且需要将指定给CPU的功率从15W削减为5W。借助剩余的10W的功率预算，执行低优先级任务的节点602a可以继续工作于低优先级任务，但是处于较低的性能等级(例如，减小了CPU时钟频率或者利用较少的CPU核)。同时，具有高优先级任务的节点602c能够被给予从节点602a撤回的10W，因此现在有20W。节点602c可以将15W指定给CPU并且5W指定给HDD，并且能够以峰值性能工作于高优先级任务。如此，能够在性能影响最小的情况下在系统600中智能地管理功率。

在一些实施方案中，功率请求可以包括相关任务的优先级。优先级可表达为类别(例如，高、中和低)、表达为数字表示形式(例如，1-100)，或者通过其他方法来表达。例如，分布式计算节点可向系统封壳中的母PCE发出10W的高优先级功率请求。如果系统封壳缺少要给予的功率，则其可判定在其他低优先级任务是否在其他分布式计算节点上执行，并且发出功率撤回请求。在该实施方案中，所有其他任务可具有同等或较高的优先级，或者可以不停止任务执行。系统封壳可以选择等待其他任务完成，或者可以向诸如处于服务器级的母PCE发出10W的功率请求以及高优先级指定。

向较高级功率控制实体传输不能从当前功率预算处理的高优先级请求是有益的，因为那些请求极可能对其所服务的具有时间临界性。对于较低优先级的请求，有益的是等待以确定经过一定时间段请求是否能够从本地功率预算得到服务从而不使上级功率控制实体过多负担许多请求。如果在一定时间段之后请求未得到服务，则功率控制实体可以选择向其次较高级的功率控制实体请求一个任务的额外功率或将多个未解决的请求打包成一个请求来获得额外功率。

在一个实施例中，系统封壳的PCE可以多个不能由其当前功率供给来服务的未决的功率请求，并且这些请求可具有不同的关联的优先级(例如，一个低、一个中和一个高)。系统封壳可以向较高级PCE发出一个或多个功率请求。在一些实施例中，系统封壳的PCE可以计算要指定给请求的联合优先级值。在一个实施方案中，PCE可以计算未解决请求的“平均值”并且将其作为联合优先级传送，诸如使用中间值或均值。例如，每个任务的优先级可以是1和100之间的整数，并且优先级能够平均化，诸如基于每个任务的请求功率的加权平均值。在另一实施方案中，PCE请求可以包含关于各个请求的分布的信息。例如，其可能传达存在10个低优先级的请求、5个中优先级的请求以及1个高优先级的请求。此外，每组的请求功率可能类似地突发。

在其他实施方案中，PCE可以基于每个单个的请求发出功率请求，诸如通过直接转送从较低的实体接收到的功率请求。在一些实施方案中，功率请求可涉及到组合的和单独的功率请求的组合。例如，一个功率请求可以组合高优先级请求，一个请求可以组合中优先级请求，等等。

在组件之间交换的消息、通信和命令能够通过有线或无线通道来传输，利用已存在于系统中的带内现有通信路径(例如以太网连接)，或者利用添加到系统中用于分布式功率输送控制通信的带外通信路径。在功率控制实体分级结构的各级处使用的消息传递机制无需是同类的。系统可以包含带内和带外通信路径的混合，满足特定级别的控制分级结构的需要。

分布式功率输送系统中的功率控制实体可以是模块化的。例如，具有分布式计算节点的图1-6中的系统封壳可用作独立式设备，或者其可添加到诸如图2所示的较大的分布式计算系统中。分布式功率输送系统的功率控制实体的行为可大体同类，任何既定功率控制实体的子设备是否是诸如CPU或HDD的实际终端设备或者它们是否是分级结构上的较低的其他功率控制实体相对无关。功率控制实体仅需要获知较低功率请求组件的功率需求的量和优先级，以及是否存在任何能够从其请求功率的较高的组件。例如，图2的“服务器机架”214的PCE可实际上控制到多个服务器212的功率分配以及直接到多个系统封壳208的功率分配。换言之，功率分配分级结构的构造无需同类，并且可以涉及到将相同类型的实体放置到不同级的分级结构中。

随着功率控制实体分级结构的尺寸增长，要处理的功率请求消息的等待时间会变成系统级性能的因素。为帮助确保快速的请求处理等待时间，可允许分级结构中各级的功率控制实体保留备用功率池，备用功率池能够用于快速地处理高优先级请求。例如，PCE可具有“标准功率供给”总量以及仅分配给高优先级任务的额外功率供给。

功率控制请求可以包含请求的最大功率水平以及请求的最小功率水平。例如，在所请求的最大功率水平不能得到服务时，能够给予较少的量，诸如不少于最小值。最大功率水平的实施例可能是其充分装载四核微处理器的4个核所需的功率，而对应的最小值可能是仅装载一个核所需的功率。这可以允许在功率分配方面比仅向组件供给或不供给单一请求功率水平具有更大的灵活性。在一些实施方案中，功率控制实体可以从较高的功率控制实体请求额外功率或者向满足最大功率请求的较低优先级任务发出功率撤回请求。如果那些途径不成功，可对最小请求功率尝试功率请求或撤回。

在另一实施例中，PCE可具有两个具有同等优先级的当前功率请求，而无足够的功率来最大程度地服务两者。但是，其可以向每一个提供最小功率，而不是不服务一个而有利于另一个。在另一实施方案中，中优先级任务已经在最大功率下运行，并且接收到甚至在最小功率下不能得以服务的新的中优先级请求。PCE可以向第一任务发出将第一任务减至在最大功率以下运行的功率撤回请求，使得第二请求能够同时接收到功率。基于优先级等级和请求功率范围的其他功率平衡的实施例也是可能的。

此处提供的实施例不意在将本发明的应用局限于CPU和HDD。所有的系统组件，尤其是那些随时间推移而使用不同量的功率的组件，能够利用分布式功率输送系统。例如，固态驱动器(SSD)能够具有在不同功率和性能水平下工作的能力。在高性能、高功率使用中，固态驱动器可允许许多不同的NAND闪存芯片同时活跃。如果提供较少的功率，或者如果需要较低的性能，则可以使得几个NAND闪存芯片并行活跃。SSD可以根据该系统来传达将其变化的功率和性能需求。相同的构思可应用于诸如以太网或存储交换机的其他系统组件。

现转到图7，描绘了用于分布式功率输送的方法的示例性实施方案的流程图，一般表示为700。描绘的方法700可通过用于分布式功率输送的系统中的任何既定功率控制实体来执行，诸如图1-6中的功率控制实体。

方法700可包括：在702处，在功率控制实体处接收功率请求和与请求功率相关联的任务的优先级。在704处，可以做出功率控制实体是否具有足以分配以服务功率请求的功率的判定。足够功率可供使用的判定可包括：判定请求功率是否可在其他任务完成时变得可供使用。例如，PCE可以选择等待一段时间以查看功率是否变得可供使用。在一些实施方案中，PCE可以选择寻求额外的功率而不等待。在706处，如果足够的功率可供使用，则能够分配请求的功率。

如果在704处无足够功率可供使用，或者如果经过一段时间功率未变得可供使用，则方法700可以包括：在708处，向分布式功率输送分级结构中的较高要素发出功率请求和对应的优先级。这可包括转送到在702处接收到的功率请求，或者其可以包括确定需要何种额外功率。例如，如果功率控制实体具有10W的可用功率，并且在702处接收到的功率请求是15W的功率，则在708处提交的功率请求可用于满足702的请求所需的额外5W的功率。在执行方法700的功率控制实体是功率控制分级结构中的顶层要素的实施方案中，不存在可请求功率的更高的要素，该部分可不执行，或者可以返回自动拒绝。

接着，方法700可包括：在710处，判定是否给予708的额外功率请求。例如，较高的功率控制实体可能已经提供了功率，如果没有可用功率并且没有要获得请求功率的较低优先级的任务，其可以拒绝请求，或者请求会由于无应答而超时。如果在710处供给请求功率，则方法700可以包括在706处分配在步骤702处请求的功率。

如果在710处拒绝了功率请求，则方法700可以包括：在712处，判定足以满足702的请求的功率是否分配给较低优先级的任务。如果存在较低优先级的任务，则方法可以包括：在714处，向较低优先级的任务发出功率撤回请求。例如，功率控制实体可以保持当前执行任务及其优先级的列表，并且其可以基于列表来确定功率撤回命令发送到哪里。在另一实施方案中，功率控制实体可以向一些或全部的当前执行任务发送来自702的功率撤回命令和功率请求的优先级。在这样的实施方案中，执行设备可将功率请求的优先级与执行任务的优先级进行比较，并且如果请求的优先级较高，则让出功率，或者如果请求的优先级等于或低于当前执行任务的优先级，则发送拒绝。其他实施方案也是可能的。在一些实施方案中，PCE或执行设备还可以保持当前执行任务的最小要求功率，并且功率撤回请求可仅撤回超过最小要求功率的功率。在706处，一旦功率已让出，可以根据702的功率请求来分配新让出的功率。

如果在712处不能从较低优先级任务获得足以满足功率请求的功率，则方法700可以包括：在716处，拒绝或延迟功率请求。例如，功率控制实体可以拒绝功率请求，并且请求节点可以按一定间隔重新提交请求。在一些实施方案中，请求节点可以将表示其不能够执行任务的消息传递到计算系统，在该点任务可指定给不同节点。在其他实施方案中，功率控制实体可以保持未决功率请求的列表或队列，并且可以随着例如从计算系统中完成的任务可使用功率而根据优先级来服务未决功率请求。

图7所描绘的实施方案仅是分布式功率输送的一个可能的方法。在其他实施方案中，可以按另外的次序执行步骤，诸如通过试图在发出分级结构中较高的功率请求之前发出功率撤回请求。可以添加或去除步骤，而不偏离本公开的范围。例如，可接收到额外的功率请求，并且PCE可以在发出额外功率请求、功率撤回请求时或者当分配功率时组合或优先考虑请求。

现转到图8，描绘了用于分布式功率输送的方法的另一示例性实施方案的流程图，一般表示为800。描绘的方法800可以通过用于分布式功率输送系统中的任何给定功率控制实体来执行，诸如通过图1-6中的功率控制实体。

方法800可以包括：在802处，接收来自较低组件(在本文中称为第一节点)的功率使用完成消息。应当理解的是，第一节点可以不是诸如图1所示的分布式计算节点、CPU或HDD的终端组件，并且还可以是较低的中间功率控制实体。方法800接着可以包括在804处从低节点解除分配功率。

方法800接着可以包括：在806处，判定功率请求是否从另一节点未决。如果是这样，方法800可以包括：在808处对请求节点分配请求的功率。如果在806处没有未决的功率请求，则方法800接着可以包含：在810处，判定在804解除分配之后现在可供使用的功率供给是否大于功率控制实体的基本功率。

例如，分布式功率输送控制系统中的每个组件都可具有在基本状态下供给组件的缺省或基本的功率水平。该基本功率水平可以是组件的空闲状态或其较低相关性所需的最小值，其可以是能够用于执行某既定水平的操作而无需沿分级结构向上提交功率请求的中等量的功率，或者某其他确立水平。在一些实施方案中，基本功率水泊是供给到组件且即使有功率撤回请求也不落到该水平以下的最小值。在其他实施方案中，如果在系统中其他地方需要功率，则可以降低基本水平。

如果在810处可用功率大于基本功率，则方法800可以包括：在812处，沿分布式功率输送控制分级结构向上发出功率使用完成消息，并且解除分配过量的功率。如果在810处可用功率不大于基本功率水平，则方法800可以包括：在814处，保持当前可用功率供给。

根据各个实施方案，本文描述的方法可实现为在计算机处理器或控制器设备上运行的一个或多个软件程序。根据另一实施方案，本文所描述的方法可以实现为在诸如使用输入磁盘驱动器的数据存储设备的个人计算机的计算设备上运行的一个或多个软件程序。专用的硬件实现，包括但不限于专用集成电路、可编程逻辑阵列、以及其他的硬件设备同样能够构造为实现本文所描述的方法。此外，本文描述的方法可实现为存储有当执行时使得处理器实施方法的指令的计算机可读存储介质或设备。

本文所描述的实施方案的说明旨在提供各个实施方案的结构的一般性理解。说明不意在充当使用了本文所描述的结构或方法的设备和系统的所有的要素和特征的完成描述。通过阅览本公开，本领域技术人员可显知许多其他的实施方案。可以从本公开中使用和获得其他的实施方案，使得可以进行结构和逻辑的替换而不偏离本公开的范围。而且，虽然已经图示说明和描述了具体的实施方案，应当理解的是可以为图示的具体实施方案替换设计成实现相同或相似目的的任何后续布置。

本公开意在涵盖各个实施方案的任何和所有的后续改造或变换。在阅览说明书之后，本领域技术人员将显知上述实施方案以及本文未明确描述的其他实施方案的组合。另外，图示说明仅是代表性的，而不是按标度绘制的。图示内的一些比例可以扩大，而其他比例可以缩小。因此，公开内容和附图应视为示例性的，而不是限制性的。

Claims (25)

1.一种装置，包括：

第一处理器，其配置为：

接收以允许组件耗费一定量的功率第一请求；

判定所述第一请求是否能够由通过第一处理器管理的未分配功率预算来满足，所述未分配功率预算是由第一处理器管理的总功率预算的未分配部分；并且

当所述第一请求能够由所述未分配功率预算来满足时，允许所述组件耗费所述一定量的功率。

2.如权利要求1所述的装置，包括所述第一处理器还配置为接收与所述第一请求相关联的第一任务的优先级。

3.如权利要求2所述的装置，包括所述第一处理器还配置为：

当所述第一请求不能由所述未分配功率预算满足时，发出关于具有比所述第一任务的所述优先级低的优先级的第二任务的功率撤回请求。

4.如权利要求2所述的装置，包括所述第一处理器还配置为：

接收包括所述第一请求在内的允许组件耗费功率的多个请求；

接收与所述多个请求对应的多个优先级值；以及

基于所述多个优先级值来在所述多个请求中分配所述未分配功率预算。

5.如权利要求4所述的装置，包括所述第一处理器还配置为：

当所述多个请求不能由所述未分配功率预算来满足时，发出第二请求，所述第二请求包括基于所述多个优先级值的优先级。

6.如权利要求2所述的装置，还包括任务的优先级基于所接收到的次序、用户设定、完成时间、开始所述任务的应用的类型或者所述任务是否是背景操作。

7.如权利要求1所述的装置，包括所述第一处理器还配置为：

当所述第一请求不能由所述未分配功率预算来满足时，发出第二请求，所述第二请求包括使第二处理器增加所述总功率预算的请求。

8.如权利要求7所述的装置，包括所述第一处理器还配置为：

基于在阈值时间段内完成的任务来判定所述未分配功率预算是否足以满足所述第一请求；并且

当所述未分配功率预算在所述阈值时间段内不足以满足所述第一请求时，发出所述第二请求。

9.如权利要求1所述的装置，包括所述第一处理器还配置为：

接收指示不再需要与第一任务相关联的功率的第一消息；

响应于所述第一消息而解除分配与所述第一任务相关联的功率；并且

将所述解除分配的功率添加到所述未分配功率预算。

10.如权利要求9所述的装置，包括所述第一处理器还配置为：

当解除分配与所述第一任务相关联的所述功率使得所述未分配功率预算大于基本功率预算时，向第二处理器发出指示不再需要超过所述基本功率预算的功率的第二消息。

11.如权利要求1所述的装置，包括所述第一处理器还配置为：

接收包括最大请求功率和最小请求功率的第一请求；

判定所述最大请求功率是否能够由所述未分配功率预算满足；

当所述最大请求功率不能满足时，发出增加所述总功率预算以使所述未分配功率预算能够满足所述最大请求功率的第二请求；

当所述第二请求不满足时，判定所述最小请求功率是否能够由所述未分配功率预算来满足；并且

当所述最小请求功率不能满足时，发出增加所述总功率预算以使所述未分配功率预算能够满足所述最小请求功率的第三请求。

12.如权利要求11所述的装置，包括所述第一处理器还配置为：

接收与所述第一请求相关联的第一任务的优先级；

判定包括与分配给具有比所述第一任务的所述优先级低的优先级的第二任务的功率相组合的所述未分配功率预算的组合功率预算是否满足所述最大功率请求；

当所述组合功率预算不足以满足所述最大功率请求时，判定所述组合功率预算是否足以满足所述最小功率请求；并且

当所述组合功率预算不足以满足所述最大功率请求或所述最小功率请求时，向所述第二任务发出功率撤回请求。

13.一种设备，包括：

装置，其配置为经由如下来控制到一个或多个功率消耗组件的功率：

基于与所述一个或多个功率消耗组件相关联的任务的优先级来管理所述一个或多个功率消耗组件中的功率使用。

14.如权利要求13所述的设备，包括所述装置还配置为：

接收来自所述一个或多个功率消耗组件中的第一组件的用于功率且与第一优先级相关联的第一请求；

当所述第一请求能够由未分配功率预算满足时，分配满足所述第一请求的功率；并且

当所述第一请求不能由所述未分配功率预算满足时，判定所述第一请求是否能够由包括与分配给具有比所述第一优先级低的第二优先级的第二组件的功率相组合的所述未分配功率预算的组合功率预算来满足；并且

当所述第一请求能够由所述组合功率预算满足时，发出撤回来自所述第二组件的功率的命令。

15.如权利要求14所述的设备，包括所述装置还配置为：

接收包括最大请求功率和最小请求功率的第一功率请求；

判定所述最大请求功率是否能够由所述未分配功率预算来满足；

当所述最大请求功率不能由所述未分配功率预算来满足时，如果所述组合功率预算能够满足所述最大请求功率时，发出所述命令；

当所述组合功率预算不能满足所述最大请求功率时，判定所述最小请求功率是否能够由所述未分配功率预算来满足；并且

当所述最小请求功率不能由所述未分配功率预算满足时，如果所述组合功率预算能够满足所述最小请求功率，则发出所述命令。

16.如权利要求14所述的设备，包括所述装置还配置为：

接收来自所述第一组件的指示超过所述第一组件的基本功率预算的功率量的功率使用完成的消息；

响应于所述消息而解除分配所述功率量；并且

将所述功率量添加到所述未分配功率预算中。

17.如权利要求14所述的设备，包括所述装置还配置为：

当所述第一请求不能由所述组合功率预算满足时，向管理所述装置的功率使用的另一装置发出增加总功率预算的第二请求。

18.如权利要求13所述的设备，还包括：

所述一个或多个功率消耗组件包括用于管理附加组件中的功率使用的附加装置。

19.计算机可读存储装置，其存储指令，所述指令使处理器实现包括如下的方法：

接收允许组件耗费一定量的功率的第一请求；

接收与所述第一请求相关联的第一任务的优先级；

判定所述第一请求是否能够由未分配功率预算满足，所述未分配功率预算是总功率预算的未分配部分；并且

当所述第一请求能够由所述未分配功率预算满足时，允许所述组件耗费所述一定量的功率。

20.如权利要求19所述的计算机可读存储装置，所述方法还包括：

当所述第一请求不能由所述未分配功率预算满足时，发出关于具有比所述第一任务的所述优先级低的优先级的第二任务的功率撤回请求。

21.如权利要求19所述的计算机可读存储装置，所述方法还包括：

接收包括所述第一请求在内的允许组件耗费功率的多个请求；

接收与所述多个请求对应的多个优先级值；并且

基于所述多个优先级值来在所述多个请求中分配所述未分配功率预算。

22.如权利要求19所述的计算机可读存储装置，所述方法还包括：

基于在阈值时间段内完成的任务来判定所述未分配功率预算是否足以满足所述第一请求；并且

当所述未分配功率预算在所述阈值时间段内不足以满足所述第一请求时，发出增加所述总功率预算的第二请求。

23.如权利要求19所述的计算机可读存储装置，所述方法还包括：

接收指示不再需要与第一任务相关联的功率的第一消息；

响应于所述第一消息而解除分配与所述第一任务相关联的功率；并且

将解除分配的功率添加到所述未分配功率预算中。

24.如权利要求19所述的计算机可读存储装置，所述方法还包括：

接收包括最大请求功率和最小请求功率的所述第一请求；

判定所述最大请求功率是否能够由所述未分配功率预算来满足；

当所述最大请求功率不能满足时，发出增加所述总功率预算以使所述未分配功率预算能够满足所述最大请求功率的第二请求；

当所述第二请求不满足时，判定所述最小请求功率是否能够由未分配功率预算来满足；并且

当所述最小请求功率不能满足时，发出增加所述总功率预算以使所述未分配功率预算能够满足所述最小请求功率的第三请求。

25.如权利要求24所述的计算机可读存储装置，所述方法还包括：

接收与所述第一请求相关联的第一任务的优先级；

判定包括与分配给具有比所述第一任务的所述优先级低的优先级的第二任务的功率相结合的所述未分配功率预算的组合功率预算是否足以满足所述最大功率请求；

当所述组合功率预算不足以满足所述最大功率请求时，判定所述组合功率预算是否足以满足所述最小功率请求；并且

当所述组合功率预算足以满足所述最大功率请求或所述最小功率请求时，向所述第二任务发出功率撤回请求。