CN104508587A - 基于气流优先级分配工作负荷 - Google Patents

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CN104508587A CN201280075001.1A CN201280075001A CN104508587A CN 104508587 A CN104508587 A CN 104508587A CN 201280075001 A CN201280075001 A CN 201280075001A CN 104508587 A CN104508587 A CN 104508587A
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Abstract

可以基于多个处理元件的气流优先级，在多个处理元件之间分派或分配工作负荷。具体地，本发明包括一种计算机系统的技术特征，该计算机系统包括：多个刀片式服务器，该多个刀片式服务器被分成至少两个组；多个风扇，刀片式服务器的每个组用至少一个风扇；优先级控制器，用于基于气流，设置每个刀片式服务器的优先级；以及工作负荷分配器，用于向具有最高优先级的刀片式服务器分配工作负荷。

Description

基于气流优先级分配工作负荷
背景技术
计算系统能够具有多个处理元件。例如，服务器系统可以包括容纳多个刀片式服务器的壳体。可以在这些处理元件之间分配工作负荷。当这些处理元件执行工作负荷时，处理元件会发热。因此，计算系统经常包括用于冷却处理元件的冷却机制，如风扇，使得它们不会过热。
附图说明
下面的详细描述参照附图，其中：
图1图示根据示例的用于基于气流优先级分配工作负荷的计算系统。
图2图示根据示例的刀片式服务器的壳体。
图3图示根据示例的用于基于气流优先级分派工作负荷的方法。
图4图示根据示例的用于修改气流优先级的方法。
图5图示根据示例的用于基于气流流量优先级分派工作负荷的计算机可读介质。
具体实施方式
根据实施例，具有多个处理元件的计算系统可以基于气流优先级在多个处理元件之间分配工作负荷。在一个示例中，计算系统可以包括具有作为处理元件的多个刀片式服务器的壳体。基于多个刀片式服务器在壳体内的位置以及基于多个刀片式服务器与风扇的接近度，多个刀片式服务器可以具有不同的气流特性。示例气流特性可以是与刀片式服务器关联的气流速率或刀片式服务器周围的自由空间的量。另一气流特性可以是风扇是否正在操作以及风扇正在操作的等级。可以为每个刀片式服务器确定气流优先级。工作负荷分配器能够基于刀片式服务器的气流优先级，向刀片式服务器分配工作负荷。通过以这样的方式分配工作负荷，可以通过减少为冷却刀片式服务器而多频繁地操作风扇以及以何等级操作风扇，来节省功率。
在其它示例中，可以基于改变条件来修改处理元件的气流优先级。例如，处理元件可以被分为与一个或多个风扇关联的多个组。当为特定组启动风扇时，由于该风扇导致对该组中处理元件的更高冷却能力，所以可以提高该组中处理元件的气流优先级。此外，计算系统可以包括用于每个组的温度传感器，以感测该组的环境温度。当基于所感测的温度确定风扇有可能被启动或提高等级时，可以修改该组中处理元件的气流优先级以反映此确定。例如，由于风扇的即将升级能够导致对该组中处理元件的提高的冷却能力，所以可以提高气流优先级。可选地，在一些机制中，可以降低气流优先级，以减小风扇会被升级的可能性。
下面将参照附图更详细地讨论该实施例和示例以及其它实施例的更多细节和优点。
现在参照附图，图1图示根据示例的用于基于气流优先级分配工作负荷的计算系统。计算系统100可以包括一个或多个计算机，和/或可以由一个或多个计算机实现。计算机可以包括一个或多个控制器以及一个或多个机器可读存储介质。
控制器可以包括处理器以及用于实现机器可读指令的存储器。优先级控制器140以及工作负荷分配器150包括软件模块、用于存储这些软件模块的一个或多个机器可读介质、以及用于执行这些软件模块的一个或多个处理器。软件模块可以是包括机器可执行指令的计算机程序。处理器可以包括至少一个中央处理单元(CPU)、至少一个基于半导体的微处理器、至少一个数字信号处理器(DSP)(如数字图像处理单元)、适用于获取并执行在存储器中存储的指令的其它硬件设备或处理元件、或以上的组合。处理器可以包括芯片上的一个或多个核、多个芯片上的多个核、多个设备上的多个核，或以上的组合。处理器可以从存储器取得、解码并执行指令以执行各种功能。作为获取及执行指令的替代或除获取及执行指令以外，处理器可以包括至少一个集成电路(IC)、其它控制逻辑、其它电子电路、或包括用于执行各种任务或功能的多个电子组件的以上电路的组合。
控制器可以包括存储器，如机器可读存储介质。机器可读存储介质可以是包含或存储可执行指令的任何电子存储设备、磁性存储设备、光学存储设备或其它物理存储设备。因此，机器可读存储介质可以包括例如：各种随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存及以上的组合。例如，机器可读介质可以包括非易失性随机存取存储器(NVRAM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、存储驱动器、NAND闪存等等。此外，机器可读存储介质可以是计算机可读的及非暂时性的。此外，计算系统100可以包括与一个或多个控制器分离的一个或多个机器可读存储介质。
计算系统100可以包括壳体110。壳体110可以是用于容纳多个处理元件的罩。此外，壳体10可以包括多个处理元件组，如处理元件组120及处理元件组130。在一个示例中，处理元件可以是刀片式服务器。此外，如上所述的，处理元件可以是控制器。此外，壳体110可以包括一个以上的具有多个处理元件组的壳体。
壳体110还可以包括风扇，如风扇122和风扇132。风扇可以被配置为冷却该壳体中的特定处理元件。例如，风扇122可以被配置为冷却处理元件组120。此外，风扇132可以被配置为冷却处理元件组130。风扇122和风扇132可以是用于冷却计算机处理元件的多种风扇中的任一种。例如，风扇可以是轴流式风扇、离心风扇或横流风扇。
计算系统100可以包括优先级控制器140以及工作负荷分配器150。可以由一个计算机或多个计算机实现这些组件中的每个。此外，计算系统100的用户可以通过一个或多个其它计算机来与计算系统100交互，该一个或多个其它计算机可以认为也可以不认为是计算系统100的一部分。作为示例，计算机管理者或技术人员可以通过用户接口与计算系统100交互，以管理其设置。
优先级控制器140可以被配置为基于气流来设置组120和组130中每个处理元件的优先级。为了解释气流和气流优先级的概念，参照图2。图2图示根据示例的刀片式服务器的壳体。壳体200可以容纳多个刀片式服务器1-8。刀片式服务器1-8可以被分成两个组，组210及组220。如能够看到的，组210包括刀片式服务器1-4，组220包括刀片式服务器5-8。壳体200可以对应于壳体110，组210可以对应于组120，并且组220可以对应于组130。
由于壳体200的设计和每个刀片式服务器在壳体内的放置，壳体200中的刀片式服务器1-8可以具有不同的气流特性。气流特性可以包括空气流过每个刀片式服务器的速度或在每个刀片式服务器附近流动的速度。此气流速率能够影响在每个刀片式服务器执行工作负荷时每个刀片式服务器变热得有多快。气流速率还能够影响每个刀片式服务器的冷却能力。冷却能力可以表示风扇能够多快或多有效地冷却刀片式服务器。此外，刀片式服务器相对于被配置为冷却该刀片式服务器的风扇的位置的位置会影响冷却能力。这些气流特性可以用于确定每个刀片式服务器的气流优先级。高气流优先级可以表示相对于其它刀片式服务器的正气流特性，而低气流优先级可以表示相对于其它刀片式服务器的负气流特性。优先级和/或气流特性可以被存储在可由优先级控制器140和工作负荷分配器150访问的计算机可读存储介质上。
作为示例，刀片式服务器4和刀片式服务器5可以初始被设置为具有最高气流优先级。在一些壳体中，如在壳体200中，位于壳体中间的刀片式服务器自然地具有最高气流速率和冷却能力。这可能是因为风扇在壳体200内的放置以及刀片式服务器4和5周围的空间量。能够通过利用气流计测量从每个刀片式服务器上或每个刀片式服务器中流过的空气的量，通过手动测试或自动测试来确定气流速率。能够在实现计算系统100之前进行这样的测试，且所测量的值可以用于设置每个刀片式服务器的初始气流优先级。
相反，刀片式服务器1和刀片式服务器8可以初始被设置为具有最低气流优先级。在一些壳体中，如在壳体200中，位于壳体边缘的刀片式服务器自然具有最低气流速率及冷却能力。这可能是由于风扇在壳体200内的放置(该放置可能对刀片式服务器1和刀片式服务器8没帮助)，以及由于刀片式服务器1和刀片式服务器8周围的空间的量小于其它刀片式服务器周围的空间的量。这些特性可以导致相对于其它刀片式服务器的弱气流特性，并产生弱气流速率和冷却能力。
出于与上面描述的理由类似的理由，刀片式服务器3和刀片式服务器6可以相对于刀片式服务器4和刀片式服务器8具有次最高初始优先级，并且刀片式服务器2和刀片式服务器7可以相对于刀片式服务器3和刀片式服务器6具有次最高初始优先级。
工作负荷分配器150可以被配置为向具有最高优先级的刀片式服务器分配工作负荷。如果存在多个具有最高优先级的刀片式服务器，那么可以基于各种机制中的任一种选择最高优先级的刀片式服务器中的一个。例如，刀片式服务器中的一个可以随机地选择、基于一些其它特性(例如，标识号、组号等等)选择、等等。通过向具有最高气流优先级的刀片式服务器分配工作负荷，可以减少由计算系统的风扇使用的能量的量。因此，将此技术应用于具有许多壳体和刀片式服务器的大型数据中心能够节省相当大的成本和能量。
在示例中，除了设置处理元件本身的优先级外，优先级控制器140还可以被配置为设置处理元件组的优先级。例如，如果第一组处理元件的气流特性以正方式改变，则第一组处理元件的优先级可以被设置为高于另一组处理元件的优先级。一个组的气流特性可能改变的一个方式是通过激活被配置为冷却该组的处理元件的风扇或升高该风扇正在操作的等级。例如，如果用于组120的风扇122被启动，而用于组130的风扇132关闭，则组120的冷却能力增加超过组130的冷却能力。结果，由于来自正在操作的风扇122的冷却增加，所以组120的处理元件可以执行比组130的处理元件更高的工作负荷。
因此，工作负荷分配器150可以被配置为向具有更高优先级的组内的刀片式服务器分配工作负荷。例如，如果由于风扇122的操作的原因，组120的优先级被设置为高于组130的优先级，则工作负荷分配器150可以向组120中的处理元件分配工作负荷，而不是组130中的处理元件。即使组120中的处理元件可获得的最高优先级低于组130中的处理元件可获得的最高优先级，这也会发生。例如，参照图2，假设组210具有比组220更高的优先级。还假设，组210中唯一可用的刀片式服务器是刀片式服务器1，而组220中的刀片式服务器5是可用的。由于组210的更高优先级，所以工作负荷分配器可以向刀片式服务器1放置工作负荷，而不是刀片式服务器5。另一方面，如果组没有可用的刀片式服务器，则该组的优先级可以被降低、被忽略等等，使得向其它组放置工作负荷。
计算系统100还可以包括用于每个组120、130的传感器124、134，如温度传感器。温度传感器可以被配置为感测该组中的处理元件周围的空气的环境温度。所感测的温度可以用于触发该组的风扇启动或升级到更高的等级。因此，所感测的温度可以表示该组中的风扇是否有可能启动或升级。结果，优先级控制器140可以被配置为设置所感测的温度表示风扇将要开启或升级的那个组的优先级，这可以提高该组的冷却能力。
在示例中，工作负荷分配器150可以被配置为将工作负荷从一个处理元件重分配给另一处理元件。例如，如果更高优先级的处理元件在同一组中变得可用，则可以将工作负荷从较低优先级的处理元件移动至较高优先级的处理元件。类似地，可以出于各种原因而将工作负荷从第一组中的处理元件移动至第二组中的处理元件。例如，如果所感测的温度表示用于第一组的风扇将要启动，如果第二组具有更高优先级(因此具有更高的冷却能力)，则可以将工作负荷从第一组移动至第二组。这可以防止风扇被启动，然而仍然执行该工作负荷。
上面的优先级设置及分配机制仅是示例。通过利用所描述的已知气流特性，可以实现各种优先级设置和分配机制，以有效地管理工作负荷，同时降低来自风扇和其它冷却机构的功耗。
图3至图5示出用于基于气流优先级实现工作负荷分派和分配的方法及计算机。为了简洁，省略了上面的细节的重复。因此，上面描述的细节意在充实这些实施例和示例。
图3图示根据示例的用于基于气流优先级分派工作负荷的方法。可以由计算系统(如计算系统100)实现方法300。在310处，可以向具有最高气流优先级的第一处理元件分派第一工作负荷。在320处，可以向具有次最高气流优先级的第二处理元件分派第二工作负荷。
图4图示根据示例的用于修改气流优先级的方法。可以由计算系统(如计算系统100)实现方法400。在410处，可以执行方法300。在420处，可以基于条件变化，修改处理元件的气流优先级。该条件变化可以影响处理元件的气流特性。作为示例，基于被分派用于冷却处理元件的风扇是否正在运行，基于被分派用于冷却处理元件的风扇正在运行的等级，和/或基于由与处理元件关联的温度传感器感测到的温度，可以修改气流优先级。
图5图示根据示例的用于基于气流优先级分派工作负荷的计算机可读介质。计算机500可以包括多个计算设备或系统，如关于计算系统100描述的计算设备或系统。
处理器510可以是至少一个中央处理单元(CPU)、至少一个基于半导体的微处理器、适合于获取进而执行在机器可读存储介质520中存储的指令的其它硬件设备或处理元件、或以上的组合。处理器510可以包括芯片上的一个或多个核、多个芯片上的多个核、多个设备上的多个核、或以上的组合。处理器510可以取得、解码并执行指令524、526等等，以实现各种处理。作为获取和执行指令的替代或除获取和执行指令之外，处理器510可以包括至少一个集成电路(IC)、其它控制逻辑、其它电子电路、或包括用于执行指令524、526的功能的多个电子组件的以上电路的组合。因此，处理器510可以在多个处理单元内实现，并且指令524、526可以由位于计算机500的不同区域中的不同处理单元实现。
机器可读存储介质520可以是包含或存储可执行指令的任何电子设备、磁性存储设备、光学存储设备或其它物理存储设备。因此，机器可读存储介质可以包括例如：各种随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存及以上的组合。例如，机器可读介质可以包括非易失性随机存取存储器(NVRAM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、存储驱动器、NAND闪存等等。此外，机器可读存储介质520可以是计算机可读的及非暂时性的。此外，可以用用于管理处理元件的一系列可执行指令编码机器可读存储介质520。
指令524、526在由处理器510(例如，通过处理器的一个处理元件或多个处理元件)执行时，能够引起处理器510执行多个过程，例如图3和图4中描绘的过程以及关于图1和图2描述的过程。此外，计算机500可以类似于计算系统100，并且可以具有类似功能，可以以如上面描述的类似的方式使用。
访问指令524可以引起处理器510访问与壳体的多个刀片式服务器关联的气流优先级522。分配指令526可以引起处理器510基于气流优先级而向多个刀片式服务器分配工作负荷。例如，具有最高优先级的可用刀片式服务器可以接收给定的工作负荷。可以基于条件变化而修改气流优先级522。例如，可以基于与特定刀片式服务器关联的风扇正在操作的等级而修改该特定刀片式服务器的气流优先级。此外，可以基于由与每个刀片式服务器关联的温度传感器感测到的温度而修改特定刀片式服务器的气流优先级。

Claims (15)

1.一种计算系统，包括：
多个刀片式服务器，所述多个刀片式服务器被分成至少两个组；
多个风扇，刀片式服务器的每个组用至少一个风扇；
优先级控制器，用于基于气流来设置每个刀片式服务器的优先级；以及
工作负荷分配器，用于向具有最高优先级的刀片式服务器分配工作负荷。
2.根据权利要求1所述的计算系统，其中，所述优先级控制器被配置为：基于每个组中的风扇是否正在运行以及该组是否具有要工作的空闲的刀片式服务器，设置该组的优先级，其中，所述工作负荷分配器被配置为给较高优先级的组内的刀片式服务器分配工作负荷。
3.根据权利要求1所述的计算系统，其中，所述优先级控制器被配置为：基于用于每个组的风扇正在运行的等级以及该组是否具有要工作的空闲的刀片式服务器，设置该组的优先级。
4.根据权利要求1所述的计算系统，进一步包括计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储每个刀片式服务器的气流特性。
5.根据权利要求1所述的计算系统，其中，所述工作负荷分配器被配置为：如果第一组具有比第二组更高的优先级，则将工作负荷分配给所述第一组中较低优先级的刀片式服务器而不是所述第二组中较高优先级的刀片式服务器。
6.根据权利要求1所述的计算系统，进一步包括用于刀片式服务器的每个组的温度传感器，其中，所述优先级控制器被配置为：如果一个组的温度传感器表示该组的风扇将要启动或将要升级至更高的操作等级，则设置该组的优先级。
7.根据权利要求6所述的计算系统，其中，所述工作负荷分配器被配置为：如果第二组的优先级被提高并且第一组的温度传感器表示所述第一组的风扇将要启动或将要升级至更高的操作等级，则将被分派给所述第一组的工作负荷重分配给所述第二组。
8.一种方法，包括：
将第一工作负荷分派给一组处理元件中具有最高气流优先级的第一处理元件；以及
将第二工作负荷分派给所述一组处理元件中具有次最高气流优先级的第二处理元件。
9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括：基于被分派用于冷却一处理元件的风扇是否正在运行，修改该处理元件的气流优先级。
10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括：基于被分派用于冷却一处理元件的风扇正在运行的等级，修改该处理元件的气流优先级。
11.根据权利要求9所述的方法，进一步包括：基于由与一处理元件关联的温度传感器感测到的温度，修改该处理元件的气流优先级。
12.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第一处理元件是所述一组处理元件的第一子集中的成员，所述第二处理元件是所述一组处理元件的第二子集中的成员，所述方法进一步包括：如果与所述第一子集关联的风扇被启动或升级至更高的操作等级，则将所述第二工作负荷重分派给第三处理元件，所述第三处理元件是所述第一子集中的成员。
13.一种非暂时性计算机可读存储介质，包括在由处理器执行时引起所述处理器执行以下操作的指令：
访问具有壳体的多个刀片式服务器的气流优先级；以及
基于所述气流优先级，将工作负荷分配给所述多个刀片式服务器，其中，具有最高优先级的刀片式服务器接收工作负荷。
14.根据权利要求13所述的计算机可读介质，进一步包括在由所述处理器执行时引起所述处理器执行以下操作的指令：基于与每个刀片式服务器关联的风扇正在运行的等级，修改所述气流优先级。
15.根据权利要求14所述的计算机可读介质，进一步包括在由所述处理器执行时引起所述处理器执行以下操作的指令：基于由与每个刀片式服务器关联的温度传感器感测到的温度，修改所述气流优先级。
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