CN114442781B - 一种服务器功率的跟踪控制方法、系统及装置 - Google Patents

一种服务器功率的跟踪控制方法、系统及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提出的一种服务器功率的跟踪控制方法、系统及装置，所述方法包括：根据服务器系统的实际配置进行节点的加压测试，确定当前整机配置的最大功耗W；根据当前整机配置的最大功耗W，确定电源冗余设计；对节点进行实时功率控制；当节点实时功率不满足电源的冗余设计，则开启服务器的功率控制，并跟踪节点的实时功率。本发明利用基于重复控制的模型预测方法对服务器进行直接功率测量，在实际服务器的使用过程中，能够防止服务器功率控制功能的误触发，提高服务器运行的稳定性。

Description

一种服务器功率的跟踪控制方法、系统及装置
技术领域
本发明涉及服务器供电技术领域，更具体的说是涉及一种服务器功率的跟踪控制方法、系统及装置。
背景技术
服务器系统下，通常采用根据电源冗余设计保证服务器整机的运行。目前针对功耗的需求事尽可能有效利用电源模块，降低整机成本，提高电源功率利用率，从而降低整机的功耗或者支持更大系统配置的功耗。根据实际配置中各设备的最大功耗进行供电电源1+1或者N+1冗余设计，在服务器运行时，根据各节点的加压测试功率与供电功率的对比结果决定是否进行功率控制。
在当前的技术方案下，需供电功率大于服务器的实际功率以保证服务器正常工作，无法最大化利用电源供电模块；在确定各配置的实际功耗时，通过对节点的实际配置进行加压测试，来确定系统的功耗，然后决定是否触发功率控制功能，易导致该功能的误触发，影响服务器运行的稳定性。
发明内容
针对以上问题，本发明的目的在于提供一种服务器功率的跟踪控制方法、系统及装置，利用基于重复控制的模型预测方法对服务器进行直接功率测量，在实际服务器的使用过程中，能够防止服务器功率控制功能的误触发，提高服务器运行的稳定性。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种服务器功率的跟踪控制方法，包括：
根据服务器系统的实际配置进行节点的加压测试，确定当前整机配置的最大功耗W；
根据当前整机配置的最大功耗W，确定电源冗余设计；
对节点进行实时功率控制；
当节点实时功率不满足电源的冗余设计，则开启服务器的功率控制，并跟踪节点的实时功率。
进一步，所述根据服务器系统的实际配置进行节点的加压测试，确定当前整机配置的最大功耗W，包括：
以实际配置进行节点的加压测试，确认当前整机配置的最大功耗W；
在满配置的运行状况下对用电节点的功耗进行测量，将用电节点的功耗的实际最大功耗写入各自的FRU中。
进一步，所述根据当前整机配置的最大功耗W，确定电源冗余设计，包括：根据当前整机配置的最大功耗W，使用预设公式计算PSU的功耗WP，并确定电源的冗余设计的N+1模式；
所述预设公式为：
Wp＝(NP-1)×W0
其中，NP为PSU数量，W0为单个PSU的功耗。
进一步，所述服务器的功率控制，包括：
PSU供电异常后，通过CPLD对CPU发出降频throttle信号，以降低CPU和用电节点的功耗。
进一步，所述用电节点包括：内存、硬盘、外接网卡、GPU。
进一步，所述跟踪节点的实时功率，包括：
构建节点功率误差函数；
构建基于重复控制的模型的传递函数，并计算节点在任一时刻的功率。
进一步，所述构建节点功率误差函数，包括：
根据模型预测控制的原理，利用每个节点在每一个控制周期内功率的误差平方和最小构建得到功率目标函数为：
P(k)＝[p1ref-p1(k+1)]2+[p2ref-p2(k+1)]2+...+[pnref-pn(k+1)]2
其中，pnref为第n节点功率的参考值，pn(k+1)为第n节点在第k+1周期的功率值。
进一步，所述构建基于重复控制的模型的传递函数，并计算节点在任一时刻的功率，包括：
根据充分控制原理，构建基于重复控制的模型的传递函数为：
其中，l(0≤l≤1)为重复控制的增益系数，其取值影响功率误差函数的收敛速度，由于l越大，收敛速度越快，所以l取值为1；Q(Z)为一略小于1的常数；Z-N为延迟环节，N＝fs/f，其中fs为采样频率，f为参考频率；
输入误差信号为周期性重复信号，根据输出的信号为对输入信号的周期累加，其传递函数的差分离散形式为：
r(k)＝ri(k)+Q(Z)r(k-N)
由此，可得在(k+1)T时刻的功率为：
相应的，本发明还公开了一种服务器功率的跟踪控制系统，包括：
功耗确定单元，用于根据服务器系统的实际配置进行节点的加压测试，确定当前整机配置的最大功耗W；
电源冗余设计单元，用于根据当前整机配置的最大功耗W，确定电源冗余设计；控制单元，用于对节点进行实时功率控制；
跟踪单元，用于当节点实时功率不满足电源的冗余设计，则开启服务器的功率控制，并跟踪节点的实时功率。
相应的，本发明公开了一种服务器功率的跟踪控制装置，包括：
存储器，用于存储服务器功率的跟踪控制程序；
处理器，用于执行所述服务器功率的跟踪控制程序时实现如上文任一项所述服务器功率的跟踪控制方法的步骤。
相应的，本发明公开了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有服务器功率的跟踪控制程序，所述服务器功率的跟踪控制程序被处理器执行时实现如上文任一项所述服务器功率的跟踪控制方法的步骤。
对比现有技术，本发明有益效果在于：本发明公开了一种服务器功率的跟踪控制方法、系统及装置，利用基于重复控制的模型跟踪个节点的实时功率，将实时功率与PSU供电功率做对比，以此为是否开始功率控制的条件，因此可是根据服务器的实时运行功率判断功率控制功能的开启与否。本发明能够对服务器的硬盘、GPU、网卡等节点的功率进行实时跟踪测量，减小功率控制误触发的概率，保证了服务器正常运行，提高了服务器运行的稳定性。
由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
为了更清楚地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地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
附图1是本发明具体实施方式的方法流程图。
附图2是本发明具体实施方式的系统结构图。
图中，1为功耗确定单元；2为电源冗余设计单元；3为控制单元；4为跟踪单元。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种服务器功率的跟踪控制方法，现有技术中，在确定各配置的实际功耗时，通过对节点的实际配置进行加压测试，来确定系统的功耗，然后决定是否触发功率控制功能，易导致该功能的误触发，影响服务器运行的稳定性。
而本发明提供的服务器功率的跟踪控制方法，首先，根据服务器系统的实际配置进行节点的加压测试，确定当前整机配置的最大功耗W。然后，根据当前整机配置的最大功耗W，确定电源冗余设计。此时，对节点进行实时功率控制；当节点实时功率不满足电源的冗余设计，则开启服务器的功率控制，并跟踪节点的实时功率。由此可见，本发明能够对服务器的硬盘、GPU、网卡等节点的功率进行实时跟踪测量，减小功率控制误触发的概率，保证了服务器正常运行，提高了服务器运行的稳定性。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
如图1所示，本实施例提供了一种服务器功率的跟踪控制方法，包括如下步骤：
S1：根据服务器系统的实际配置进行节点的加压测试，确定当前整机配置的最大功耗W。
具体来说，首先以实际配置进行节点的加压测试，确认当前整机配置的最大功耗W；然后在满配置的运行状况下对用电节点的功耗进行测量，将用电节点的功耗的实际最大功耗写入各自的FRU中。
其中，用电节点包括：内存、硬盘、外接网卡、GPU等服务器用电组件。
S2：根据当前整机配置的最大功耗W，确定电源冗余设计。
具体来说，根据当前整机配置的最大功耗W，使用预设公式计算PSU的功耗WP，并确定电源的冗余设计的N+1模式。
所述预设公式为：Wp＝(NP-1)×W0
其中，NP为PSU数量，W0为单个PSU的功耗。
S3：对节点进行实时功率控制。
利用基于重复控制的模型测量得到节点的实时功率，根据模型预测对功率进行直接控制。
S4：当节点实时功率不满足电源的冗余设计，则开启服务器的功率控制，并跟踪节点的实时功率。
若实时功率满足供电的冗余设计，则不开启服务器的功率控制；若实时功率不满足电源的冗余设计，则开启服务器的功率控制。
其中，服务器的功率控制具体为：PSU供电异常后，通过CPLD对CPU发出降频throttle信号，以降低CPU和用电节点的功耗。
以上所述的功率控制，基于重复控制的预测模型跟踪节点的实时功率，具体步骤如下：
1、构建节点功率误差函数。
根据模型预测控制的原理，利用每个节点在每一个控制周期内功率的误差平方和最小构建得到功率目标函数为：
P(k)＝[p1ref-p1(k+1)]2+[p2ref-p2(k+1)]2+...+[pnref-pn(k+1)]2
其中，pnref为第n节点功率的参考值，pn(k+1)为第n节点在第k+1周期的功率值。模型预测控制的最佳运行状态使得目标函数P(k)的值达到最小，也即误差函数最小，此时得到的功率与实际功率最为接近。
2、构建基于重复控制的模型的传递函数，并计算节点在任一时刻的功率。
引入重复控制也即每一步的控制输入信号都会根据之前的跟踪误差信号进行不断修正，从而在理论上实现零跟踪误差，考虑到重复控制存在的延迟，输入的误差信号需要经过一个周期才能生效。因此，根据充分控制原理，构建基于重复控制的模型的传递函数为：
其中，l(0≤l≤1)为重复控制的增益系数，其取值影响功率误差函数的收敛速度，而l的取值对系统的稳定性影响较小，由于l越大，收敛速度越快，所以l取值为1；Q(Z)为一略小于1的常数，可根据经验值来取，减小系统的稳态误差；Z-N为延迟环节，N＝fs/f，其中fs为采样频率，f为参考频率。
输入误差信号为周期性重复信号，根据输出的信号为对输入信号的周期累加，其传递函数的差分离散形式为：
r(k)＝ri(k)+Q(Z)r(k-N)
由此，可得在(k+1)T时刻的功率为：
本实施例提供了一种服务器功率的跟踪控制方法，首先以每个节点在每一个控制周期内功率的误差平方和最小构建得到功率目标函数，然后引入重复控制也即每一步的控制输入信号都会根据之前的跟踪误差信号进行不断修正，从而在理论上实现零跟踪误差；得到节点的实时功率。
实施例二：
基于实施例一，如图2所示，本发明还公开了一种服务器功率的跟踪控制系统，包括：功耗确定单元1、电源冗余设计单元2、控制单元3和跟踪单元4。
功耗确定单元1，用于根据服务器系统的实际配置进行节点的加压测试，确定当前整机配置的最大功耗W。
电源冗余设计单元2，用于根据当前整机配置的最大功耗W，确定电源冗余设计。
控制单元3，用于对节点进行实时功率控制。
跟踪单元4，用于当节点实时功率不满足电源的冗余设计，则开启服务器的功率控制，并跟踪节点的实时功率。
本实施例提供了一种服务器功率的跟踪控制系统，能够对服务器的硬盘、GPU、网卡等节点的功率进行实时跟踪测量，减小功率控制误触发的概率，保证了服务器正常运行，提高了服务器运行的稳定性。
实施例三：
本实施例公开了一种服务器功率的跟踪控制装置，包括处理器和存储器；其中，所述处理器执行所述存储器中保存的服务器功率的跟踪控制程序时实现以下步骤：
1、根据服务器系统的实际配置进行节点的加压测试，确定当前整机配置的最大功耗W。
2、根据当前整机配置的最大功耗W，确定电源冗余设计。
3、对节点进行实时功率控制。
4、当节点实时功率不满足电源的冗余设计，则开启服务器的功率控制，并跟踪节点的实时功率。
进一步的，本实施例中的服务器功率的跟踪控制装置，还可以包括：
输入接口，用于获取外界导入的服务器功率的跟踪控制程序，并将获取到的服务器功率的跟踪控制程序保存至所述存储器中，还可以用于获取外界终端设备传输的各种指令和参数，并传输至处理器中，以便处理器利用上述各种指令和参数展开相应的处理。本实施例中，所述输入接口具体可以包括但不限于USB接口、串行接口、语音输入接口、指纹输入接口、硬盘读取接口等。
输出接口，用于将处理器产生的各种数据输出至与其相连的终端设备，以便于与输出接口相连的其他终端设备能够获取到处理器产生的各种数据。本实施例中，所述输出接口具体可以包括但不限于USB接口、串行接口等。
通讯单元，用于在服务器功率的跟踪控制装置和外部服务器之间建立远程通讯连接，以便于服务器功率的跟踪控制装置能够将镜像文件挂载到外部服务器中。本实施例中，通讯单元具体可以包括但不限于基于无线通讯技术或有线通讯技术的远程通讯单元。
键盘，用于获取用户通过实时敲击键帽而输入的各种参数数据或指令。
显示器，用于运行服务器供电线路短路定位过程的相关信息进行实时显示。
鼠标，可以用于协助用户输入数据并简化用户的操作。
实施例四：
本实施例还公开了一种可读存储介质，这里所说的可读存储介质包括随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动硬盘、CD-ROM或技术领域内所公知的任意其他形式的存储介质。可读存储介质中存储有服务器功率的跟踪控制程序，所述服务器功率的跟踪控制程序被处理器执行时实现以下步骤：
1、根据服务器系统的实际配置进行节点的加压测试，确定当前整机配置的最大功耗W。
2、根据当前整机配置的最大功耗W，确定电源冗余设计。
3、对节点进行实时功率控制。
4、当节点实时功率不满足电源的冗余设计，则开启服务器的功率控制，并跟踪节点的实时功率。
综上所述，本发明利用基于重复控制的模型预测方法对服务器进行直接功率测量，在实际服务器的使用过程中，能够防止服务器功率控制功能的误触发，提高服务器运行的稳定性。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的系统相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、系统和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，系统或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个单元中。
同理，在本发明各个实施例中的各处理单元可以集成在一个功能模块中，也可以是各个处理单元物理存在，也可以两个或两个以上处理单元集成在一个功能模块中。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的服务器功率的跟踪控制方法、系统、装置及可读存储介质进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种服务器功率的跟踪控制方法，其特征在于，包括：
根据服务器系统的实际配置进行节点的加压测试，确定当前整机配置的最大功耗W；
根据当前整机配置的最大功耗W，确定电源冗余设计；
对节点进行实时功率控制；
当节点实时功率不满足电源的冗余设计，则开启服务器的功率控制，并跟踪节点的实时功率；
所述跟踪节点的实时功率，包括：
构建节点功率误差函数；
构建基于重复控制的模型的传递函数，并计算节点在任一时刻的功率；
所述构建节点功率误差函数，包括：
根据模型预测控制的原理，利用每个节点在每一个控制周期内功率的误差平方和最小构建得到功率目标函数为：
P(k)＝[p1ref-p1(k+1)]2+[p2ref-p2(k+1)]2+...+[pnref-pn(k+1)]2
其中，pnref为第n节点功率的参考值，pn(k+1)为第n节点在第k+1周期的功率值；
所述构建基于重复控制的模型的传递函数，并计算节点在任一时刻的功率，包括：
根据充分控制原理，构建基于重复控制的模型的传递函数为：
其中，l(0≤l≤1)为重复控制的增益系数，其取值影响功率误差函数的收敛速度，由于l越大，收敛速度越快，所以l取值为1；Q(Z)为一略小于1的常数；Z-N为延迟环节，N＝fs/f，其中fs为采样频率，f为参考频率；
输入误差信号为周期性重复信号，根据输出的信号为对输入信号的周期累加，其传递函数的差分离散形式为：
r(k)＝ri(k)+Q(Z)r(k-N)
由此，可得在(k+1)T时刻的功率为：
2.根据权利要求1所述的服务器功率的跟踪控制方法，其特征在于，所述根据服务器系统的实际配置进行节点的加压测试，确定当前整机配置的最大功耗W，包括：
以实际配置进行节点的加压测试，确认当前整机配置的最大功耗W；
在满配置的运行状况下对用电节点的功耗进行测量，将用电节点的功耗的实际最大功耗写入各自的FRU中。
3.根据权利要求2所述的服务器功率的跟踪控制方法，其特征在于，所述根据当前整机配置的最大功耗W，确定电源冗余设计，包括：
根据当前整机配置的最大功耗W，使用预设公式计算PSU的功耗Wp，并确定电源的冗余设计的N+1模式；
所述预设公式为：
Wp＝(NP-1)×W0
其中，NP为PSU数量，W0为单个PSU的功耗。
4.根据权利要求2所述的服务器功率的跟踪控制方法，其特征在于，所述服务器的功率控制，包括：
PSU供电异常后，通过CPLD对CPU发出降频throttle信号，以降低CPU和用电节点的功耗。
5.根据权利要求2或4所述的服务器功率的跟踪控制方法，其特征在于，所述用电节点包括：内存、硬盘、外接网卡、GPU。
6.一种服务器功率的跟踪控制系统，其特征在于，包括：
功耗确定单元，用于根据服务器系统的实际配置进行节点的加压测试，确定当前整机配置的最大功耗W；
电源冗余设计单元，用于根据当前整机配置的最大功耗W，确定电源冗余设计；
控制单元，用于对节点进行实时功率控制；
跟踪单元，用于当节点实时功率不满足电源的冗余设计，则开启服务器的功率控制，并跟踪节点的实时功率；
所述跟踪节点的实时功率，包括：
构建节点功率误差函数；
构建基于重复控制的模型的传递函数，并计算节点在任一时刻的功率；
所述构建节点功率误差函数，包括：
根据模型预测控制的原理，利用每个节点在每一个控制周期内功率的误差平方和最小构建得到功率目标函数为：
P(k)＝[p1ref-p1(k+1)]2+[p2ref-p2(k+1)]2+...+[pnref-pn(k+1)]2
其中，pnref为第n节点功率的参考值，pn(k+1)为第n节点在第k+1周期的功率值；
所述构建基于重复控制的模型的传递函数，并计算节点在任一时刻的功率，包括：
根据充分控制原理，构建基于重复控制的模型的传递函数为：
其中，l(0≤l≤1)为重复控制的增益系数，其取值影响功率误差函数的收敛速度，由于l越大，收敛速度越快，所以l取值为1；Q(Z)为一略小于1的常数；Z-N为延迟环节，N＝fs/f，其中fs为采样频率，f为参考频率；
输入误差信号为周期性重复信号，根据输出的信号为对输入信号的周期累加，其传递函数的差分离散形式为：
r(k)＝ri(k)+Q(Z)r(k-N)
由此，可得在(k+1)T时刻的功率为：
7.一种服务器功率的跟踪控制装置，其特征在于，包括：
存储器，用于存储服务器功率的跟踪控制程序；
处理器，用于执行所述服务器功率的跟踪控制程序时实现如权利要求1至5任一项权利要求所述的服务器功率的跟踪控制方法的步骤。
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