CN113805963A

CN113805963A - 一种适用于小功率电源的多节点刀片服务器分步上电方法

Info

Publication number: CN113805963A
Application number: CN202111043289.1A
Authority: CN
Inventors: 高雪波; 瞿洪桂; 王�华; 胡万锋
Original assignee: Beijing Sinonet Science and Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Sinonet Science and Technology Co Ltd
Priority date: 2021-09-07
Filing date: 2021-09-07
Publication date: 2021-12-17

Abstract

本发明提供一种适用于小功率电源的多节点刀片服务器分步上电方法，包括以下步骤：确定节点的正常稳定运行功率和启动功率；在位节点进行错峰分批上电，具体方法为：在每批次启动时，计算当前电源剩余功率，计算本批次可启动节点数量，启动对应数量的节点。本发明具有以下优点：(1)本发明减少节点启动过程中对电源的冲击，确保系统有序上电，稳定运行。(2)本发明不同于大功率电源服务器一次上电，采用小功率电源缓启动方式上电，起到用电安全和降低成本的目的。(3)本发明适用于所有多节点刀片服务器的启动过程，具有很强的通用性。

Description

一种适用于小功率电源的多节点刀片服务器分步上电方法

技术领域

本发明属于多节点刀片服务器技术领域，具体涉及一种适用于小功率电源的多节点刀片服务器分步上电方法。

背景技术

现有的多节点服务器主要包括所有节点同时启动和缓启动两种方式。(一)所有节点同时启动方式：由于节点启动功率是稳定运行功率的数倍，为使服务器正常启动运行，所有节点同时启动方式需要采用远大于稳定运行功率的电源，因此，增加用电安全隐患和电源成本。(二)缓启动方式：节点缓启动方式主要为：节点分批上电，即服务器启动后，每次对确定槽位的节点进行上电，具有以下问题：此种方式，导致不在位的节点浪费后面节点上电时间，且当节点启动功率下降后，后面节点不能及时上电启动，降低服务器缓启动的高效性。

因此，多节点服务器节点同时启动，具有用电安全性问题；而缓启动具有效率低的问题，如何解决这一问题，具有重要意义。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种适用于小功率电源的多节点刀片服务器分步上电方法，可有效解决上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种适用于小功率电源的多节点刀片服务器分步上电方法，包括以下步骤：

步骤1，假设多节点刀片服务器可承载节点总数为S；多节点刀片服务器上电后，检测各个节点在位状态，将不在位节点去除，确定在位节点；

设在位节点数量为n，n≤S，对各个在位节点进行编号，分别表示为：节点N[1]，节点N[2]，…，节点N[n]；

其中，对于每个节点N[i]，i＝1,2,...,n，节点N[i]磁盘挂载均为满载，各节点N[i]其他辅助元器件完全相同，因此，每个节点N[i]从开始启动到平稳运行，功率曲线完全相同；

步骤2：确定节点N[i]的正常稳定运行功率为p_a；节点N[i]的启动功率为p_b；

步骤3：n个在位节点进行错峰分批上电，具体方法为：

步骤3.1：令i＝1；

步骤3.2：根据下式，计算当前电源剩余功率P_i：

其中：

P代表电源总功率；

n_j代表第j批上电节点数量；

代表已上电节点总数量；

步骤3.3：根据下式，计算本批次可启动节点数量n_i：

其中：

符号

代表向下取整数；

步骤3.4：判断本批次可启动节点数量n_i，是否小于等于

如果是，则在节点N[1]，节点N[2]，…，节点N[n]中，顺序挑选n_i个未上电的节点，使挑选的n_i个节点上电，然后执行步骤3.5；

如果否，则将节点N[1]，节点N[2]，…，节点N[n]中所有未上电的节点均启动，然后执行步骤3.5；

步骤3.5：等待预设定时间t；

步骤3.6：统计当前已上电节点，判断当前已上电节点数量，是否等于n，如果不是，则执行步骤3.7；如果是，则结束流程；

步骤3.7：令i＝i+1，返回步骤3.2。

优选的，通过分析节点N[i]的启动功率曲线，确定正常稳定运行功率p_a和启动功率p_b。

优选的，启动功率p_b，为正常稳定运行功率p_a的3倍。

本发明提供的一种适用于小功率电源的多节点刀片服务器分步上电方法具有以下优点：

(1)本发明减少节点启动过程中对电源的冲击，确保系统有序上电，稳定运行。

(2)本发明不同于大功率电源服务器一次上电，采用小功率电源缓启动方式上电，起到用电安全和降低成本的目的。

(3)本发明适用于所有多节点刀片服务器的启动过程，具有很强的通用性。

附图说明

图1为本发明提供的一种适用于小功率电源的多节点刀片服务器分步上电方法的流程示意图；

图2为本发明提供的流式设备节点启动效果示意图；

图3为本发明提供的节点启动功率曲线示意图；

图4为本发明提供的多节点服务器错峰启动功率需求示意图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的依据是，任何电器设备在启动瞬间会有一个浪涌电流，是稳定运行时的几倍，导致用电功率高于稳定运行功率，甚至超出电源最大功率，因此，提供一种适用于小功率电源的多节点刀片服务器分步上电策略。

本发明提供一种适用于小功率电源的多节点刀片服务器分步上电方法，参考图1，包括以下步骤：

设在位节点数量为n，n≤S，对各个在位节点进行编号，分别表示为：节点N[1]，节点N[2]，…，节点N[n]；即：节点编号从1开始，且编号数字是连续的，用于节点启动顺序。

其中，本发明中，对于每个节点N[i]，i＝1,2,...,n，节点N[i]磁盘挂载均为满载，各节点N[i]其他辅助元器件完全相同，因此，每个节点N[i]从开始启动到平稳运行，功率曲线完全相同；

具体的，通过分析节点N[i]的启动功率曲线，确定正常稳定运行功率p_a和启动功率p_b。

经分析，通常情况下，启动功率p_b，为正常稳定运行功率p_a的3倍。

本步骤原理为：

节点开机瞬间所消耗的功率，即启动功率，比正常稳定运行时所需功率大。

存储节点启动时，除刀片上附带的元器件需要启动外，还有存储业务所需的磁盘需要启动，直到磁盘稳定运行，整个节点启动才算结束，节点所需功率才会下降至正常稳定运行所需功率。

根据实际测试数据可知，节点启动功率超过额定功率近3倍，节点从启动至稳定运行需要30秒，且功率集中在节点启动20～30秒之间。如图3所示，为节点启动功率曲线示意图。

步骤3：n个在位节点进行错峰分批上电，具体方法为：

每个节点启动功率曲线已知，假设电源总功率为P，即多节点刀片服务器从启动到所有节点稳定运行，整个过程所需最大功率不得超过电源总功率P；节点从启动到稳定运行耗时τ；每个节点稳定运行所需功率为p_a，节点启动功率为p_b，通常为稳定运行功率的3倍。

n个在位节点进行错峰分批上电过程为：

步骤3.1：令i＝1；

步骤3.2：根据下式，计算当前电源剩余功率P_i：

其中：

P代表电源总功率；

n_j代表第j批上电节点数量；

代表已上电节点总数量；

步骤3.3：根据下式，计算本批次可启动节点数量n_i：

其中：

符号

代表向下取整数；

此步骤的原理为：在计算每批次可启动节点数量时，采用上式，实际上计算得到的是当前电源剩余功率所允许的最大可启动节点数量，从而提高节点启动的高效性。

步骤3.4：判断本批次可启动节点数量n_i，是否小于等于

步骤3.5：等待预设定时间t；

步骤3.7：令i＝i+1，返回步骤3.2。

下面对本发明与传统方法进行对比说明：

第i(i≤n)个节点的功率曲线表示为f_i(t)，节点所需总功率为P(t)，因此功率计算公式如公式1：

假设服务器所有在位节点同时启动，由于每个节点启动过程相同，因此启动功率曲线相同，可知：

f₁(t)＝f₂(t)＝…＝fn(t)＝f(t) 公式2

由于功率的齐次性和线性，因此服务器所有在位节点所需功率可以叠加，可得所需总功率为:

P(t)＝n*f(t) 公式3

在下面描述中，假设节点启动功率p_b为正常稳定运行功率p_a的3倍，因此可得所有在位节点启动所需功率P_jmax为：

P_jmax＝np_b＝3np_a公式4

由于所有在位节点同时启动，所以，服务器所有在位节点从启动到稳定运行时间为τ。

而采用本发明的在位节点进行错峰分批上电的方法时：

假设所有在位节点分m批分时上电。第i批启动节点数量为n_i个，则第i批节点启动功率曲线为:

p_i(t)＝n_i*f(t-i×τ) 公式5

其中：t为变量，代表时间。

第i批上电节点n_i，是电源所剩功率能够支持启动节点数向下取整，即：

由于功率的齐次性和线性，因此服务器运行所需功率为每个节点运行时所需功率的叠加，可得服务器运行所需功率P(t)为：

服务器的所有在位节点总数n计算公式如下:

若服务器所有节点分m批进行错峰上电，某时刻设第j(j≤m)批节点上电，上电节点数量为n_j，则此刻服务器所有节点所需总功率为：

由于启动节点越多，电源的剩余功率越少，因此越往后，可启动的节点数量越少，可得公式10：

n₁≥n₂≥…≥n_m 公式10

综上可知，服务器节点分批上电所需最大功率为最后一批节点上电过程，即第m批节点上电，上电节点数量为n_m。因此将公式8代入公式9，可得服务器分批上电所需最大功率P_max：

P_max＝(n+2n_m)p_a 公式11

由于每批节点启动顺延τ时间启动，因此所有节点完全启动时间为T：

T＝τm 公式12

依据公式4和公式11可推导出两种启动方式功率差最小为2(n-n_m)p_a，两种启动方式时间差最大为(m-1)τ。

从上述分析可得，采用本发明的服务器错峰启动方式，所需功率远远小于所有节点瞬间同时启动功率，因此可以起到保护电源的作用。

下面列举一个实施例：

本发明中所描述实例，为了阐述方便，仅采用固定规格的服务器机箱，参数包括电源额定功率，节点启动最大功率等，但不限于一种硬件或系统规格，即所有的取值不限于实施中的描述。

第一步：单个节点启动

假设当前系统中有6个存储节点，所有节点附带4块硬盘，启动功率峰值在前20～30内，每个节点从启动到稳定，功率需求完全相同，如图3，为节点启动功率曲线示意图。

设电源总功率为500W，每个节点平稳运行时功率为60W，节点启动峰值功率接近180W。

第二步：节点顺序启动功

第一批启动节点数n₁为2，计算公式13:

节点启动峰值时间约为20～30秒，因此，30秒后有2个节点进入稳定运行，此时功率节点对功率需求稳定在120W。

接着第二批启动，第二批启动节点数量为节点数n₂:

第二批上电30秒后进入稳定运行，此时第三批节点开始上电启动，启动节点数量n₃:

然后依次类推，经过计算可知，节点分为4批启动；第一批启动2个节点；第二批启动2个节点；第三批启动1个节点；第四批启动1个节点；

依据公式12可知，所有节点完全启动时间为120秒。多节点服务器错峰启动功率需求如图4。

如果所有节点同时启动，依据公式4，可得启动所需功率最大值为3240W，远远超过错峰启动的500W，因此错峰启动有效降低对电源造成冲击，保护了电源，且大大降低了电源成本。

本发明涉及的技术要点：1.本发明的小功率电源错峰上电，达到充分利用电源功率资源，且没有增加电源功率。2.本发明采用对节点在位统计，对未接入节点不做操作，一个节点启动功率峰值过后，立即对下一个节点上电操作，达到提高机箱节点启动的高效性。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims

1.一种适用于小功率电源的多节点刀片服务器分步上电方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤3：n个在位节点进行错峰分批上电，具体方法为：

步骤3.1：令i＝1；

步骤3.2：根据下式，计算当前电源剩余功率P_i：

其中：

P代表电源总功率；

n_j代表第j批上电节点数量；

代表已上电节点总数量；

步骤3.3：根据下式，计算本批次可启动节点数量n_i：

其中：

符号

代表向下取整数；

步骤3.4：判断本批次可启动节点数量n_i，是否小于等于

步骤3.5：等待预设定时间t；

步骤3.7：令i＝i+1，返回步骤3.2。

2.根据权利要求1所述的一种适用于小功率电源的多节点刀片服务器分步上电方法，其特征在于，通过分析节点N[i]的启动功率曲线，确定正常稳定运行功率p_a和启动功率p_b。

3.根据权利要求1所述的一种适用于小功率电源的多节点刀片服务器分步上电方法，其特征在于，启动功率p_b，为正常稳定运行功率p_a的3倍。