CN111381660A - 一种基于cpld的多节点服务器的电源控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种基于CPLD的多节点服务器的电源控制系统，包括：第一电源、第二电源、CMC板、节点，所述第一电源以及第二电源均与第一CPLD连接，所述第一CPLD的异常信号输出端一路与节点内第二CPLD的异常信号输入端连接，另一路与节点内BMC的异常信号输入端连接，所述第二CPLD用于降低负载模块功耗，所述BMC将节点限制在低功耗模式，本发明还提出了一种基于CPLD的多节点服务器的电源控制方法，在任一电源异常时第一时间直接对节点负载模块降低能耗，同时通知BMC，限定整系统上限功耗，让节点进入低功耗模式，来达到防止整系统关机的设计，有效的提高了多节点服务器电源控制的稳定性以及可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及服务器电源领域，尤其是涉及一种基于CPLD的多节点服务器的电源控制系统及方法。
背景技术
一般服务器对于系统稳定度会有较高要求，通常都会设计冗余电源，尤其对于多节点服务器更是这样，为了极大提升电源效率，机箱内多个节点会共享电源，所以系统同常都具有N+1或N+N个电源供应器冗余设计，来防止当其中一个电源故，无法供电时，系统还能正常运作，不会整个系统关机。
如图1所示，四个节点共用两个电源，当PSU0故障时，单独一个PSU1还可以维持系统正常运作。
现在处理器及系统其他周边装置功耗一直升高，电源就必须加大电力供应，电源体积相应增大，但由于多节点平台因架构和密度限制，有时无法提供空间增大，导致无法做到电源1+1冗余，当系统整机功耗过大，一颗PSU无法供应整系统正常工作时，在系统因电力不足关机前，不能够及时进行调整，导致系统因掉电而关机，造成后方用户损失，不利于多节点服务器的电源控制。
发明内容
本发明为了解决现有技术中存在的问题，创新提出了一种基于CPLD的多节点服务器的电源控制系统及方法，有效解决由于多节点服务器中一个电源无法供应整个系统正常工作，在系统因电力不足关机前，不能够及时进行调整，造成系统因掉电而关机的问题，有效的提高了多节点服务器电源控制的稳定性以及可靠性。
本发明第一方面提供了一种基于CPLD的多节点服务器的电源控制系统，包括：第一电源、第二电源、CMC板、节点，所述CMC板包括第一CPLD，所述节点均包括第二CPLD、BMC、负载模块，所述第一电源的第一信号输出端与第一CPLD的第一信号输入端连接，所述第一电源的第二信号输出端与第一CPLD的第二信号输入端连接，所述第一电源的第三信号输出端与第一CPLD的第三信号输入端连接，所述第二电源的第四信号输出端与第一CPLD的第四信号输入端连接，所述第二电源的第五信号输出端与第一CPLD的第五信号输入端连接，所述第二电源的第六信号输出端与第一CPLD的第六信号输入端连接，其中，第一信号、第四信号为电压输出正常信号，第二信号、第五信号为告警信号，第三信号、第六信号为在位信号；所述第一CPLD的异常信号输出端一路与节点内第二CPLD的异常信号输入端连接，另一路与节点内BMC的异常信号输入端连接，所述第二CPLD的功耗模式调整信号输出端与节点内负载模块连接，用于降低负载模块功耗，所述BMC将节点限制在低功耗模式，所述第二CPLD的通信端还与BMC的通信端连接。
结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，所述CMC板还包括CMC，所述第一电源的第一信号输出端、第二信号输出端、第三信号输出端均与CMC信号输入端连接，所述第二电源的第四信号输出端、第五信号输出端、第六信号输出端均与CMC信号输入端连接。
结合第一方面，在第一方面第二种可能的实现方式中，当冗余电源供电恢复正常时，第二CPLD通过与BMC通信，BMC解除节点的低功耗模式。
结合第一方面，在第一方面第三种可能的实现方式中，所述负载模块包括CPU以及PCIE卡，所述第二CPLD的功耗模式调整信号输出端与CPU、PCIE卡的功耗模式调整端连接。
结合第一方面，在第一方面第四种可能的实现方式中，所述BMC的功耗模式调整信号输出端与节点内负载模块连接，用于降低负载模块功耗。
本发明第二方面提供了一种基于CPLD的多节点服务器的电源控制方法，基于本发明第一方面所述的基于CPLD的多节点服务器的电源控制系统基础上实现的，包括：
第一CPLD接收第一电源发送的第一信号、第二信号、第三信号以及第二电源发送的第四信号、第五信号、第六信号，其中，第一信号、第四信号为电压输出正常信号，第二信号、第五信号为告警信号，第三信号、第六信号为在位信号；根据第一信号、第二信号、第三信号、第四信号、第五信号、第六信号判断冗余电源输出是否异常，如果异常，第一CPLD发送异常信号；
节点内的第二CPLD接收第一CPLD发送的异常信号，并控制负载模块进行功耗模式调整，降低负载模块的功耗；
节点内的BMC接收到第一CPLD发送的异常信号，控制节点将节点限制为低功耗模式。
结合第二方面，在第二方面第一种可能的实现方式中，还包括：当节点内的第二CPLD接收到第一CPLD发送的正常信号时，第二CPLD通过与BMC通信，使BMC解除节点的低功耗模式。
结合第二方面，在第二方面第二种可能的实现方式中，根据第一信号、第二信号、第三信号、第四信号、第五信号、第六信号判断电源输出是否异常具体是：
第一CPLD接收并检测到第一电源发送的第一信号、第二信号、第三信号以及第二电源发送的第四信号、第五信号、第六信号；
第一信号、第二信号、第三信号、第四信号、第五信号、第六信号中任一信号异常，判断电源输出异常。
结合第二方面，在第二方面第三种可能的实现方式中，通过CMC板中CMC收集第一电源以及第二电源的信号，记录异常日志。
结合第二方面，在第二方面第四种可能的实现方式中，节点内第二CPLD故障时，BMC会代替第二CPLD，接收第一CPLD发送的异常信号，并控制负载模块进行功耗模式调整，降低负载模块的功耗；并在接收到第一CPLD发送的异常信号，控制节点将节点限制为低功耗模式。
本发明采用的技术方案包括以下技术效果：
1、本发明有效解决由于多节点服务器中一个电源无法供应整个系统正常工作，在系统因电力不足关机前，不能够及时进行调整，造成系统因掉电而关机的问题，在任一电源异常时第一时间直接对节点负载模块降低能耗，同时通知BMC，限定整系统上限功耗，让节点进入低功耗模式，来达到防止整系统关机的设计，有效的提高了多节点服务器电源控制的稳定性以及可靠性。
2、可以通过CMC板中CMC(Chassis Management Controller，机箱管理控制器)收集第一电源以及第二电源的信号，记录异常日志，便于后期管理人员查看信息以及维护。
3、节点内第二CPLD故障时，BMC会代替第二CPLD工作，保证了电源控制的稳定性以及可靠性。
4、第一信号、第二信号、第三信号、第四信号、第五信号、第六信号中任一信号异常时，第一CPLD判断电源输出异常，保证了电源控制的稳定性以及可靠性，及时通过调整，使多节点服务器电源控制更加合理可靠。
应当理解的是以上的一般描述以及后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
为了更清楚说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见的，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中冗余电源为节点供电的结构示意图；
图2为本发明方案中实施例一系统的结构示意图；
图3为本发明方案中实施例二方法的流程示意图；
图4为本发明方案中实施例二方法中步骤S2的流程示意图；
图5为本发明方案中实施例二方法的另一流程示意图。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
实施例一
如图2所示，本发明提供了一种基于CPLD的多节点服务器的电源控制系统，包括：第一电源11、第二电源12、CMC板2、节点3，CMC板2包括第一CPLD21，节点3均包括第二CPLD31、BMC32、负载模块33，第一电源11的第一信号输出端111与第一CPLD21的第一信号输入端211连接，第一电源11的第二信号输出端112与第一CPLD21的第二信号输入端212连接，第一电源11的第三信号输出端113与第一CPLD21的第三信号输入端213连接，第二电源12的第四信号输出端121与第一CPLD21的第四信号输入端214连接，第二电源12的第五信号输出端122与第一CPLD21的第五信号输入端215连接，第二电源12的第六信号输出端123与第一CPLD21的第六信号输入端216连接，其中，第一信号、第四信号为电压输出正常信号，第二信号、第五信号为告警信号，第三信号、第六信号为在位信号；第一CPLD21的异常信号输出端一路与节点3内第二CPLD31的异常信号输入端连接，另一路与节点31内BMC32的异常信号输入端连接，第二CPLD31的功耗模式调整信号输出端与节点3内负载模块33连接，用于降低负载模块功耗，BMC32将节点3限制在低功耗模式，第二CPLD31的通信端还与BMC32的通信端连接。
进一步地，CMC板2还包括CMC22，第一电源11的第一信号输出端111、第二信号输出端112、第三信号输出端113均与CMC22信号输入端连接，第二电源12的第四信号输出端121、第五信号输出端122、第六信号输出端123均与CMC22信号输入端连接。
当第一电源11以及第二电源12供电恢复正常时，第二CPLD31通过与BMC32通信，BMC32解除节点3的低功耗模式。
具体地，负载模块33包括CPU331以及PCIE卡332，第二CPLD31的功耗模式调整信号输出端与CPU331、PCIE卡332的功耗模式调整端连接，CPU331的功耗模式调整端可以是CPU331的PRCHOT引脚(processor hot，处理器过热触发)以及MEMHOT引脚(memory hot内存过热触发)，当这PRCHOT引脚以及MEMHOT引脚高低电平变化，CPU331就会降低效能，功耗也会随之降低；同理，PCIE卡332的功耗模式调整端可以是PCIE卡332的B30引脚，通过B30引脚高低电平变化，让PCIE卡332性能降低，功耗也会随之降低。
BMC32的功耗模式调整信号输出端与节点3内负载模块33连接，用于降低负载模块33功耗。BMC32还可以记录节点异常的日志log，供管理者可以通过日志log来追查异常，进行异常分析。
节点3内的BMC32接收到第一CPLD21发送的异常信号，限制节点3内整系统的功耗，在电源还没恢复正常时，暂时将节点3限制在低功耗模式，让整系统不会超过电源额定功率。
进一步地，当节点3内的第二CPLD31接收到第一CPLD21发送的正常信号时，第二31CPLD通过与BMC32通信，使BMC32解除节点3的低功耗模式。
进一步地，节点3内第二CPLD31故障时，BMC32会代替第二CPLD31，接收第一CPLD21发送的异常信号，并控制负载模块33进行功耗模式调整，降低负载模块33的功耗；并在接收到第一CPLD21发送的异常信号，控制节点3将节点3限制为低功耗模式，BMC32与负载模块的连接仅是预留作用，第二CPLD31正常工作时，BMC32与负载模块不会进行通信，只有在第二CPLD31故障无法正常工作时，BMC32与负载模块33的通信才会进行，第二CPLD31恢复正常时，BMC32会将负载模块33的通信交还给第二CPLD31，保证了电源控制的稳定性以及可靠性。
本发明技术方案中第一电源发送的第一信号、第二信号、第三信号以及第二电源发出的第四信号、第五信号、第六信号均是通过GPIO(General Purpose Input/Output，通用输入/输出端口)接口发出的，第一CPLD发送的的异常信号也是通过GPIO接口发出的，其传递时间是微秒等级，而第一CPLD整合判断后发出异常信号，经由固件调节优先等级为最高时，也可在5ms内发出，传递时间没有问题，经本发明设计可在100ms内达到降低功耗的效果，进而达到防止系统因掉电而关机。
本发明有效解决由于多节点服务器中一个电源无法供应整个系统正常工作，在系统因电力不足关机前，不能够及时进行调整，造成系统因掉电而关机的问题，在任一电源异常时第一时间直接对节点负载模块降低能耗，同时通知BMC，限定整系统上限功耗，让节点进入低功耗模式，来达到防止整系统关机的设计，有效的提高了多节点服务器电源控制的稳定性以及可靠性。
本发明可以通过CMC板中CMC收集第一电源以及第二电源的信号，记录异常日志，便于后期管理人员查看信息以及维护。
实施例二
如图3所示，本发明技术方案还提供了一种基于CPLD的多节点服务器的电源控制方法，基于本发明实施例一基础上实现的，包括：
S1，第一CPLD接收第一电源发送的第一信号、第二信号、第三信号以及第二电源发送的第四信号、第五信号、第六信号，其中，第一信号、第四信号为电压输出正常信号，第二信号、第五信号为告警信号，第三信号、第六信号为在位信号；
S2，根据第一信号、第二信号、第三信号、第四信号、第五信号、第六信号判断冗余电源输出是否异常，如果判断结果为是，则执行步骤S3，如果判断结果为否，执行步骤S4；
S3，节点内的第二CPLD接收第一CPLD发送的异常信号，并控制负载模块进行功耗模式调整，降低负载模块的功耗；
S4，节点内的第二CPLD接收第一CPLD发送的正常信号，对负载模块不进行调整；
S5，节点内的BMC接收到第一CPLD发送的异常信号，控制节点将节点限制为低功耗模式。
其中，在步骤S2中，如图4所示，根据第一信号、第二信号、第三信号、第四信号、第五信号、第六信号判断电源输出是否异常具体是：
S21，第一CPLD接收并检测到第一电源发送的第一信号、第二信号、第三信号以及第二电源发送的第四信号、第五信号、第六信号；
S22，第一信号、第二信号、第三信号、第四信号、第五信号、第六信号中任一信号异常，判断电源输出异常。
在步骤S21-S22中，第一CPLD接收并检测到第一电源发送的第一信号电平高低、第二信号电平高低、第三信号电平高低以及第二电源发送的第四信号电平高低、第五信号电平高低、第六信号电平高低，第一信号、第四信号为电压输出正常信号，第二信号、第五信号为告警信号，第三信号、第六信号为在位信号，正常情况下，电压输出正常信号均为高电平，一旦电源输出电压低于最低阈值时，电压输出正常信号变为低电平，最低阈值可以根据电源以及负载实际情况灵活设置；正常情况下，告警信号为高电平(不告警)，一旦发生电源发生过温、过流、过压、欠压时会变为低电平，触发告警；正常情况下，在位信号为低电平，即为电源在位(电源正常插入系统)，一旦电源不在位(电源拔出系统或电源与系统接触不良)，在位信号会变为高电平。第一信号、第二信号、第三信号、第四信号、第五信号、第六信号中任一信号异常，判断电源输出异常，第一CPLD就会触发电源异常告警，并将异常信号分别发送至节点内的第二CPLD以及BMC中，保证了电源控制的稳定性以及可靠性，及时通过调整，使多节点服务器电源控制更加合理可靠。
在步骤S5中，节点内的BMC接收到第一CPLD发送的异常信号，限制节点内整系统的功耗，在电源还没恢复正常时，暂时将节点限制在低功耗模式，让整系统不会超过电源额定功率。
进一步地，如图5所示，本发明一种基于CPLD的多节点服务器的电源控制方法，还包括：
S6，当节点内的第二CPLD接收到第一CPLD发送的正常信号时，第二CPLD通过与BMC通信，使BMC解除节点的低功耗模式。
进一步地，节点内第二CPLD故障时，BMC会代替第二CPLD，接收第一CPLD发送的异常信号，并控制负载模块进行功耗模式调整，降低负载模块的功耗；并在接收到第一CPLD发送的异常信号，控制节点将节点限制为低功耗模式，保证了电源控制的稳定性以及可靠性。
本发明通过CMC板中CMC收集第一电源以及第二电源的信号，记录异常日志，便于后期管理人员查看信息以及维护。
本发明有效解决由于多节点服务器中一个电源无法供应整个系统正常工作，在系统因电力不足关机前，不能够及时进行调整，造成系统因掉电而关机的问题，在任一电源异常时第一时间直接对节点负载模块降低能耗，同时通知BMC，限定整系统上限功耗，让节点进入低功耗模式，来达到防止整系统关机的设计，有效的提高了多节点服务器电源控制的稳定性以及可靠性。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种基于CPLD的多节点服务器的电源控制系统，其特征是，包括：第一电源、第二电源、CMC板、节点，所述CMC板包括第一CPLD，所述节点均包括第二CPLD、BMC、负载模块，所述第一电源的第一信号输出端与第一CPLD的第一信号输入端连接，所述第一电源的第二信号输出端与第一CPLD的第二信号输入端连接，所述第一电源的第三信号输出端与第一CPLD的第三信号输入端连接，所述第二电源的第四信号输出端与第一CPLD的第四信号输入端连接，所述第二电源的第五信号输出端与第一CPLD的第五信号输入端连接，所述第二电源的第六信号输出端与第一CPLD的第六信号输入端连接，其中，第一信号、第四信号为电压输出正常信号，第二信号、第五信号为告警信号，第三信号、第六信号为在位信号；所述第一CPLD的异常信号输出端一路与节点内第二CPLD的异常信号输入端连接，另一路与节点内BMC的异常信号输入端连接，所述第二CPLD的功耗模式调整信号输出端与节点内负载模块连接，用于降低负载模块功耗，所述BMC将节点限制在低功耗模式，所述第二CPLD的通信端还与BMC的通信端连接。
2.根据权利要求1所述的基于CPLD的多节点服务器的电源控制系统，其特征是，所述CMC板还包括CMC，所述第一电源的第一信号输出端、第二信号输出端、第三信号输出端均与CMC信号输入端连接，所述第二电源的第四信号输出端、第五信号输出端、第六信号输出端均与CMC信号输入端连接。
3.根据权利要求1所述的基于CPLD的多节点服务器的电源控制系统，其特征是，当冗余电源供电恢复正常时，第二CPLD通过与BMC通信，BMC解除节点的低功耗模式。
4.根据权利要求1所述的基于CPLD的多节点服务器的电源控制系统，其特征是，所述负载模块包括CPU以及PCIE卡，所述第二CPLD的功耗模式调整信号输出端与CPU、PCIE卡的功耗模式调整端连接。
5.根据权利要求1-4任一所述的基于CPLD的多节点服务器的电源控制系统，其特征是，所述BMC的功耗模式调整信号输出端与节点内负载模块连接，用于降低负载模块功耗。
6.一种基于CPLD的多节点服务器的电源控制方法，其特征是，基于权利要求1-5任一所述的基于CPLD的多节点服务器的电源控制系统基础上实现的，包括：
第一CPLD接收第一电源发送的第一信号、第二信号、第三信号以及第二电源发送的第四信号、第五信号、第六信号，其中，第一信号、第四信号为电压输出正常信号，第二信号、第五信号为告警信号，第三信号、第六信号为在位信号；根据第一信号、第二信号、第三信号、第四信号、第五信号、第六信号判断冗余电源输出是否异常，如果异常，第一CPLD发送异常信号；
节点内的第二CPLD接收第一CPLD发送的异常信号，并控制负载模块进行功耗模式调整，降低负载模块的功耗；
节点内的BMC接收到第一CPLD发送的异常信号，控制节点将节点限制为低功耗模式。
7.根据权利要求6所述的基于CPLD的多节点服务器的电源控制方法，其特征是，还包括：当节点内的第二CPLD接收到第一CPLD发送的正常信号时，第二CPLD通过与BMC通信，使BMC解除节点的低功耗模式。
8.根据权利要求6所述的基于CPLD的多节点服务器的电源控制方法，其特征是，根据第一信号、第二信号、第三信号、第四信号、第五信号、第六信号判断电源输出是否异常具体是：
第一CPLD接收并检测到第一电源发送的第一信号、第二信号、第三信号以及第二电源发送的第四信号、第五信号、第六信号；
第一信号、第二信号、第三信号、第四信号、第五信号、第六信号中任一信号异常，判断电源输出异常。
9.根据权利要求6所述的基于CPLD的多节点服务器的电源控制方法，其特征是，通过CMC板中CMC收集第一电源以及第二电源的信号，记录异常日志。
10.根据权利要求6-9任一所述的基于CPLD的多节点服务器的电源控制方法，其特征是，节点内第二CPLD故障时，BMC会代替第二CPLD，接收第一CPLD发送的异常信号，并控制负载模块进行功耗模式调整，降低负载模块的功耗；并在接收到第一CPLD发送的异常信号，控制节点将节点限制为低功耗模式。
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