JP2007215274A - 電力制御装置、サーバ装置、および電力制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】供給電力が制限される場合でも、短期的にＣＰＵの処理能力を維持し、処理時間を短縮すること。
【解決手段】通常時は、シャーシ電源部１２０からパワートランジスタＴＲ１経由でブレード内回路部１３５へ電力が供給され、スイッチＳＷ１経由で大容量キャパシタ１３４が充電される。ブレードサーバ全体の消費電力が大きい時は、ブレードの処理負荷が大きければ、シャーシ電源部１２０からパワートランジスタＴＲ１経由でブレード内回路部１３５へ電力が供給されるとともに、大容量キャパシタ１３４からパワートランジスタＴＲ２経由でブレード内回路部１３５へ電力が供給される。一方、ブレードの処理負荷が小さければ、シャーシ電源部１２０からパワートランジスタＴＲ１経由でブレード内回路部１３５へ電力が供給されるのみとなる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、外部から処理回路へ供給される電力を制御する電力制御装置、サーバ装置、および電力制御方法に関し、特に、供給電力が制限される場合でも、短期的にＣＰＵの処理能力を維持し、処理時間を短縮することができる電力制御装置、サーバ装置、および電力制御方法に関する。

近年、サーバの処理能力向上に伴って、消費電力の上昇が顕著となってきている。特にブレードサーバは、ラックマウントサーバと比較して、ＣＰＵ（Central Processing Unit）密度が高いため、消費する電力も非常に大きい。このため、例えばＩＤＣ（Internet Data Center）などのように、ブレードサーバを含む大規模なサーバシステムを管理する場では、サーバを搭載するラックに必要な電力に対して、十分に余裕がある電力設計が行われている。

それにも拘らず、最近は、サーバのＣＰＵが益々高性能化したり、１つのサーバが複数のＣＰＵを搭載したりするため、当初の電力設計の見積もりを超える電力が必要となり、ラックに搭載されるサーバの数を制限しなければならないことがある。

また、サーバの数を制限することなく消費電力を低減するために、例えば特許文献１には、ブレードサーバ内のブレードにブレードマネージメントコントローラ（ＢＭＣ）と呼ばれるハードウェアを付加し、ブレード単位で消費電力を管理することが開示されている。この特許文献１においては、消費電力を低減するために、ＣＰＵの動作周波数を一時的に引き下げることが記載されている。

特開２００５−２０２５０６号公報

上述のように、ブレードサーバのＣＰＵの動作周波数を一時的に引き下げて消費電力を低減する場合、ブレードサーバ全体の処理負荷が高い状態では、一部のブレードのＣＰＵの動作周波数が低いため、実行される処理は制限されることになる。

ところで、一般に、ＣＰＵの負荷は、例えば図６に示すように時間変動しており、その負荷変動のパターンとして、瞬間的に負荷が高くなる処理（スパイク処理）が行われることがある。図６においては、例えば時刻ｔにおいてＣＰＵ負荷が１００％付近にまで達しており、非常に短時間ながらＣＰＵ負荷が高くなっている。

そして、ブレードのＣＰＵ動作周波数が引き下げられている間に、このようなスパイク処理が実行されると、ＣＰＵの処理能力が不足しているため、このブレードでは長時間にわたって処理が継続されることになるという問題がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、供給電力が制限される場合でも、短期的にＣＰＵの処理能力を維持し、処理時間を短縮することができる電力制御装置、サーバ装置、および電力制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、外部から処理回路へ供給される電力を制御する電力制御装置であって、外部から供給される電力を蓄積する蓄積手段と、外部から前記処理回路への供給電力が不足する場合に、不足分の電力を前記蓄積手段によって蓄積された電力から供給させる制御手段とを有することを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記制御手段は、外部から前記処理回路へ直接供給される電力を調整する第１調整手段と、前記蓄積手段から前記処理回路へ供給される電力を調整する第２調整手段とを含み、前記第１調整手段は、前記処理回路へ供給される電力を所定の制限値に調整し、前記第２調整手段は、前記第１調整手段による調整によって前記処理回路に不足する電力を前記処理回路へ供給することを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記制御手段は、外部と前記処理回路に接続され、外部から前記処理回路への電力供給を制御する第１能動素子と、前記蓄積手段と前記処理回路に接続され、前記蓄積手段から前記処理回路への電力供給を制御する第２能動素子とを有し、前記第１能動素子を介した前記処理回路への供給電力と前記第２能動素子を介した前記処理回路への供給電力との合計を前記処理回路から要求される電力に等しくさせることを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記制御手段は、外部と前記処理回路に接続され、外部から前記処理回路への電力供給の有無を切り替える第１切替手段と、前記蓄積手段と前記処理回路に接続され、前記蓄積手段から前記処理回路への電力供給の有無を切り替える第２切替手段とを有し、前記第１切替手段を切り替えて前記処理回路への電力供給をなくす際に、前記第２切替手段を切り替えて前記処理回路への電力供給を行わせることを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記制御手段は、外部と前記処理回路に接続され、外部から前記処理回路への電力供給の有無を切り替える切替手段と、前記蓄積手段と前記処理回路に接続され、前記切替手段によって電力供給の有無が切り替えられた場合でも前記処理回路における電圧を一定に保持する定電圧回路とを有することを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記定電圧回路は、外部からの電力供給のみが行われる際の前記処理回路における電圧に略同一のしきい値と前記処理回路における実際の電圧とを比較する比較手段と、前記比較手段による比較の結果、前記処理回路における実際の電圧が前記しきい値以下である場合に前記蓄積手段から前記処理回路へ通電する通電制御手段とを有することを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記蓄積手段は、外部から前記処理回路への供給電力が不足していない場合にのみ外部からの電力を蓄積することを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記蓄積手段は、供給される電力を充電する容量素子と、外部から前記容量素子への電力供給の有無を切り替えるスイッチ素子とを含むことを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記制御手段は、前記蓄積手段によって蓄積された電力の残量を監視し、電力の残量が所定のしきい値以上である場合にのみ蓄積された電力を前記処理回路へ供給させることを特徴とする。

また、本発明は、各々処理回路を備えた複数の処理単位を有するサーバ装置であって、前記処理単位に割り当てられた電力が当該処理単位に備えられた処理回路において要求される電力以上である場合に、前記処理単位に割り当てられた電力の余剰電力を蓄積する蓄積手段と、前記処理単位に割り当てられた電力が当該処理単位に備えられた処理回路において要求される電力未満である場合に、不足分の電力を前記蓄積手段によって蓄積された電力から供給させる制御手段とを有することを特徴とする。

また、本発明は、外部から処理回路へ供給される電力を制御する電力制御方法であって、外部から供給される電力を蓄積する蓄積工程と、外部から前記処理回路への供給電力が不足する場合に、不足分の電力を前記蓄積工程にて蓄積された電力から供給させる制御工程とを有することを特徴とする。

また、本発明は、各々処理回路を備えた複数の処理単位を有するサーバ装置における電力制御方法であって、前記処理単位に割り当てられた電力が当該処理単位に備えられた処理回路において要求される電力以上である場合に、前記処理単位に割り当てられた電力の余剰電力を蓄積する蓄積工程と、前記処理単位に割り当てられた電力が当該処理単位に備えられた処理回路において要求される電力未満である場合に、不足分の電力を前記蓄積手段によって蓄積された電力から供給させる制御工程とを有することを特徴とする。

本発明によれば、外部から供給される電力を蓄積し、外部から処理回路への供給電力が不足する場合に、不足分の電力を蓄積された電力から供給させるため、外部から処理回路へ供給される電力が制限される場合でも、制限によって生じる電力の不足を蓄積された電力で補うことができ、短期的に処理回路の処理能力を維持し、処理時間を短縮することができる。

また、本発明によれば、外部から処理回路へ直接供給される電力を所定の制限値に調整し、この調整によって処理回路に不足する電力を蓄積された電力から供給するため、外部から供給される電力を制限して消費電力を低減すると同時に、処理回路へは十分な電力を供給して処理能力を維持することができる。

また、本発明によれば、外部から処理回路への電力供給を制御するパワートランジスタを介した処理回路への供給電力と、蓄積された電力の処理回路への供給を制御するパワートランジスタを介した処理回路への供給電力との合計を処理回路から要求される電力に等しくさせるため、常に処理回路が要求する電力を供給することができ、確実に処理回路の処理能力を維持することができる。

また、本発明によれば、外部から処理回路への電力供給の有無を切り替えるスイッチを切り替えて処理回路への電力供給をなくす際に、蓄積された電力の処理回路への供給の有無を切り替えるスイッチを切り替えて処理回路への電力供給を行わせるため、２つのスイッチの切り替えを繰り返すことにより、単位時間当たりの外部から処理回路への供給電力を制限することができるとともに、スイッチのみを用いる簡易な回路構成で処理回路へ十分な電力を供給することができる。

また、本発明によれば、外部から処理回路への電力供給の有無を切り替え、電力供給の有無が切り替えられた場合でも処理回路における電圧を一定に保持するため、外部から処理回路への電力供給がなくなると、蓄積された電力を処理回路へ供給して電圧を上昇させる。結果として、外部からの電力供給がなくても処理回路へ十分な電力が供給されることになり、蓄積された電力を処理回路へ供給するタイミングを調整しなくても処理回路の処理能力を維持することができる。

また、本発明によれば、外部からの電力供給のみが行われる際の処理回路における電圧に略同一のしきい値と処理回路における実際の電圧とを比較し、比較の結果、処理回路における実際の電圧がしきい値以下である場合に蓄積された電力を処理回路へ通電するため、外部から処理回路への電力供給がなくなって処理回路における電圧が低下したことを迅速かつ正確に検知し、蓄積された電力によって処理回路における電圧を保持することができる。

また、本発明によれば、外部から処理回路への供給電力が不足していない場合にのみ外部からの電力を蓄積するため、電力を蓄積する際にも処理回路の処理能力を低下させることがない。

また、本発明によれば、蓄積された電力の残量を監視し、電力の残量が所定のしきい値以上である場合にのみ蓄積された電力を処理回路へ供給させるため、例えば処理回路における処理を他の処理回路へ移動させたり、外部と遮断された際の処理回路の継続動作を保証したりする場合に、これらに必要な電力を確保しながら蓄積された電力を処理回路へ供給することができる。

また、本発明によれば、処理単位に割り当てられた電力が当該処理単位に備えられた処理回路において要求される電力以上である場合に、処理単位に割り当てられた電力の余剰電力を蓄積し、処理単位に割り当てられた電力が当該処理単位に備えられた処理回路において要求される電力未満である場合に、不足分の電力を蓄積された電力から供給させる。このため、処理単位として複数のブレードを備えるブレードサーバなどにおいて、ブレードに割り当てられる電力が制限される場合でも、制限によって生じる電力の不足を蓄積された電力で補うことができ、短期的にブレード内の処理回路の処理能力を維持し、処理時間を短縮することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下においては、ブレードサーバにおける電力制御を例に挙げて説明するが、本発明はこれに限定されず、ラックマウントサーバやその他の様々な装置に備えられるＣＰＵへの電力供給を制御する場合に適用することができる。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る電力制御装置を備えたブレードサーバの要部構成を示すブロック図である。図１に示すブレードサーバは、管理部１１０、シャーシ電源部１２０、およびブレード１３０−１〜１３０−ｎを有している。なお、図１において、ブレード１３０−２〜１３０−ｎの内部はブレード１３０−１と同様であるため、図示を省略している。

管理部１１０は、ブレードサーバ全体の消費電力を管理している。具体的には、管理部１１０は、ブレードサーバ全体の消費電力が所定のしきい値以上となると、消費電力が大きいブレードの消費電力を制限する旨を指示する。

シャーシ電源部１２０は、ブレードサーバへ供給される電力をすべてのブレード１３０−１〜１３０ｎへ分配して供給する。

ブレード１３０−１〜１３０−ｎは、シャーシ電源部１２０から供給される電力を制御しながら、要求される処理を実行する。具体的には、ブレード１３０−１〜１３０−ｎは、制御部１３１、Ｄ／Ａ（Digital/Analogue）変換部１３２、Ｄ／Ａ変換部１３３、大容量キャパシタ１３４、ブレード内回路部１３５、スイッチＳＷ１、パワートランジスタＴＲ１、およびパワートランジスタＴＲ２を有している。

制御部１３１は、スイッチＳＷ１、パワートランジスタＴＲ１、およびパワートランジスタＴＲ２に対してそれぞれ制御信号を出力し、ブレード内回路部１３５へ供給される電力を制御する。具体的には、制御部１３１は、管理部１１０からの指示がない通常時は、スイッチＳＷ１をオンにし、パワートランジスタＴＲ１をオンにし、パワートランジスタＴＲ２をオフにするための制御信号を出力する。なお、スイッチやパワートランジスタのオン／オフとは、いずれも電流が流れる状態にすることを「オンにする」といい、電流が流れない状態にすることを「オフにする」という。したがって、通常時は、シャーシ電源部１２０からパワートランジスタＴＲ１経由でブレード内回路部１３５へ電力が供給され、スイッチＳＷ１経由で大容量キャパシタ１３４への充電が行われる。

また、制御部１３１は、管理部１１０から消費電力を制限する旨の指示があった場合は、さらにブレードの処理負荷を検出し、所定のしきい値と比較する。この結果、処理負荷が所定のしきい値以上であれば、制御部１３１は、スイッチＳＷ１をオフにし、パワートランジスタＴＲ１をオンにし、パワートランジスタＴＲ２をオンにするための制御信号を出力する。したがって、ブレードサーバ全体の消費電力が大きく、かつ、ブレードの処理負荷が大きい場合は、シャーシ電源部１２０からパワートランジスタＴＲ１経由でブレード内回路部１３５へ電力が供給されるとともに、大容量キャパシタ１３４からパワートランジスタＴＲ２経由でブレード内回路部１３５へ電力が供給され、スイッチＳＷ１経由での大容量キャパシタ１３４への充電は行われない。

一方、管理部１１０から消費電力を制限する旨の指示があったものの、処理負荷が所定のしきい値未満であれば、制御部１３１は、スイッチＳＷ１をオフにし、パワートランジスタＴＲ１をオンにし、パワートランジスタＴＲ２をオフにするための制御信号を出力する。したがって、ブレードサーバ全体の消費電力が大きく、かつ、ブレードの処理負荷が小さい場合は、シャーシ電源部１２０からパワートランジスタＴＲ１経由でブレード内回路部１３５へ電力が供給されるのみで、大容量キャパシタ１３４からパワートランジスタＴＲ２経由の電力供給もスイッチＳＷ１経由での大容量キャパシタ１３４への充電も行われない。

Ｄ／Ａ変換部１３２は、制御部１３１から出力されるパワートランジスタＴＲ１のデジタル制御信号をＤ／Ａ変換し、アナログ制御信号とした上でパワートランジスタＴＲ１へ出力する。Ｄ／Ａ変換部１３３は、制御部１３１から出力されるパワートランジスタＴＲ２のデジタル制御信号をＤ／Ａ変換し、アナログ制御信号とした上でパワートランジスタＴＲ２へ出力する。

大容量キャパシタ１３４は、例えば複数のコンデンサなどの容量素子から構成されており、スイッチＳＷ１が接続されてオンになると充電され、パワートランジスタＴＲ２がオンになると放電される。ブレード内回路部１３５は、ＣＰＵなどを含む回路であり、前段の回路から供給される電力を用いてブレードに要求される処理を実行する。ブレード内回路部１３５は、ブレードサーバ全体の消費電力が大きく、パワートランジスタＴＲ１経由でシャーシ電源部１２０から供給される電力が制限された場合でも、パワートランジスタＴＲ２経由で大容量キャパシタ１３４から供給される電力を併せて用いることにより、ＣＰＵの動作周波数を引き下げることなく処理を続行する。

スイッチＳＷ１は、制御部１３１からの制御信号に応じて開閉し、シャーシ電源部１２０から供給される電力による大容量キャパシタ１３４への充電の有無を切り替える。具体的には、スイッチＳＷ１は、ブレードサーバ全体の消費電力が小さく、管理部１１０から制御部１３１への消費電力制限の指示がない場合は閉じて、大容量キャパシタ１３４への充電を行う。また、ブレードサーバ全体の消費電力が大きく、管理部１１０から制御部１３１への消費電力制限の指示があった場合は開いて、大容量キャパシタ１３４への充電を停止する。

パワートランジスタＴＲ１は、制御部１３１からの制御信号に応じて、シャーシ電源部１２０からブレード内回路部１３５へ供給される電力を制御する。具体的には、パワートランジスタＴＲ１は、ブレードサーバ全体の消費電力が小さく、管理部１１０から制御部１３１への消費電力制限の指示がない場合は、ブレード内回路部１３５における処理に必要な電力をシャーシ電源部１２０から供給する。また、ブレードサーバ全体の消費電力が大きく、管理部１１０から制御部１３１への消費電力制限の指示があった場合は、所定の制限値に等しい電力をシャーシ電源部１２０からブレード内回路部１３５へ供給する。

パワートランジスタＴＲ２は、制御部１３１からの制御信号に応じて、大容量キャパシタ１３４からブレード内回路部１３５へ供給される電力を制御する。具体的には、パワートランジスタＴＲ２は、ブレードサーバ全体の消費電力が小さく、管理部１１０から制御部１３１への消費電力制限の指示がない場合は、大容量キャパシタ１３４からブレード内回路部１３５への電力供給は不要であるため、大容量キャパシタ１３４に蓄積された電力を放電しない。また、ブレードサーバ全体の消費電力が大きく、管理部１１０から制御部１３１への消費電力制限の指示があった場合は、パワートランジスタＴＲ１によって供給しきれない分の電力を大容量キャパシタ１３４からブレード内回路部１３５へ供給する。すなわち、パワートランジスタＴＲ１によるシャーシ電源部１２０からの電力供給が制限されている場合は、パワートランジスタＴＲ２は、ブレード内回路部１３５において必要とされている電力のうち、パワートランジスタＴＲ１経由の供給電力では賄いきれない電力を大容量キャパシタ１３４から供給する。したがって、ブレード内回路部１３５の処理負荷が大きければパワートランジスタＴＲ２はオンにされるが、ブレード内回路部１３５の処理負荷が小さければパワートランジスタＴＲ２はオフにされる。

次いで、上記のように構成されたブレードサーバにおける電力制御について、図２に示すフロー図を参照しながら説明する。

まず、制御部１３１から制御信号が出力されることにより、スイッチＳＷ１、パワートランジスタＴＲ１、およびパワートランジスタＴＲ２のオン／オフが初期化される（ステップＳ１０１）。ここでは、シャーシ電源部１２０からの電力のみがブレード内回路部１３５へ供給され、大容量キャパシタ１３４の充放電が行われない状態を初期化状態とする。したがって、スイッチＳＷ１は開かれてオフにされ、パワートランジスタＴＲ１はオンにされてブレード内回路部１３５の処理に必要な電力を供給し、パワートランジスタＴＲ２はオフにされてブレード内回路部１３５への電力供給を行わない。

このような初期化状態において、管理部１１０によってブレードサーバ全体の消費電力が監視されており、ブレードサーバ全体の消費電力が所定のしきい値以上であるか否かが判定される（ステップＳ１０２）。この判定の結果、ブレードサーバ全体の消費電力が所定のしきい値未満である場合（ステップＳ１０２Ｎｏ）、管理部１１０から制御部１３１へ消費電力制限が指示されることはないため、制御部１３１によってブレード１３０−１へ十分な電力が供給されていると判断され、シャーシ電源部１２０からブレード１３０−１へ供給される余剰電力を用いた大容量キャパシタ１３４の充電が実行される（ステップＳ１０５）。すなわち、制御部１３１からの制御信号により、上述の初期化状態からスイッチＳＷ１が閉じられてオンにされ、シャーシ電源部１２０からの電力がパワートランジスタＴＲ１経由でブレード内回路部１３５へ供給されるとともに、スイッチＳＷ１経由で大容量キャパシタ１３４へも供給されるようになる。以後、ステップＳ１０２の判定の結果、ブレードサーバ全体の消費電力が所定のしきい値以上となるまで大容量キャパシタ１３４の充電が行われる。

そして、ステップＳ１０２の判定の結果、ブレードサーバ全体の消費電力が所定のしきい値以上である場合（ステップＳ１０２Ｙｅｓ）、管理部１１０から制御部１３１へ消費電力を制限する旨が指示され、制御部１３１によってブレード１３０−１へ十分な電力が供給されなくなったと判断され、大容量キャパシタ１３４の充電が停止される（ステップＳ１０３）。すなわち、制御部１３１からの制御信号により、スイッチＳＷ１が開かれてオフにされ、シャーシ電源部１２０からの電力が大容量キャパシタ１３４へ供給されないようになる。

同時に、ブレード１３０−１の消費電力を制限するため、制御部１３１からの制御信号により、パワートランジスタＴＲ１経由のブレード内回路部１３５への供給電力が所定の制限値に制限される（ステップＳ１０４）。そして、制御部１３１によって、ブレード内回路部１３５における処理負荷が所定のしきい値以上であるか否かが判定される（ステップＳ１０６）。ここでの処理負荷のしきい値は、パワートランジスタＴＲ１経由で供給される所定の制限値の電力で処理可能な負荷に等しい。つまり、制御部１３１によって、パワートランジスタＴＲ１経由の制限された供給電力が、ブレード内回路部１３５の処理負荷に対して十分であるか否かが判定されることになる。

この判定の結果、処理負荷が所定のしきい値未満である場合（ステップＳ１０６Ｎｏ）、制御部１３１によってパワートランジスタＴＲ１経由の供給電力以上の電力は不要であると判断され、パワートランジスタＴＲ１経由の供給電力のみでブレード内回路部１３５の処理が続行される。以後、ステップＳ１０６の判定の結果、ブレードの処理負荷が所定のしきい値以上となるまで一連の上述の処理が繰り返される。

そして、ステップＳ１０６の判定の結果、ブレードの処理負荷が所定のしきい値以上である場合（ステップＳ１０６Ｙｅｓ）、制御部１３１によってブレード内回路部１３５への供給電力が不足していると判断され、大容量キャパシタ１３４の充電量が供給電力の不足分を補うのに十分であるか否かが判定される（ステップＳ１０７）。

ここで、大容量キャパシタ１３４の充電量について説明しておく。通常、大容量キャパシタ１３４に無限に電力を充電することはできないため、大容量キャパシタ１３４からの供給電力で不足分の電力を補っても、ブレード内回路部１３５において実行中の処理を続行できないことがある。このような観点から、大容量キャパシタ１３４の充電量の減少時には、シャーシ電源部１２０からの供給電力のみでブレード内回路部１３５の処理を続行することや、処理負荷が低い他のブレードサーバに処理を移動させるノードマイグレーションを実行することなどが考えられる。

ノードマイグレーションを実行する場合、ノードマイグレーションを実行するために必要な電力を大容量キャパシタ１３４に残しておく必要がある。また、大容量キャパシタ１３４に充電された電力によってブレード１３０−１の誤抜去に対する継続動作を保証する場合も同様に、保証される時間に必要な電力を大容量キャパシタ１３４に残しておく必要がある。このため、制御部１３１によって、大容量キャパシタ１３４の充電量監視が行われ、ノードマイグレーションまたはブレード１３０−１の誤抜去時の継続動作に必要な分に加え、ブレード内回路部１３５へ電力を供給するのに十分な充電量があるか否かが判定される。

そして、このステップＳ１０７の判定の結果、充電量が十分である場合（ステップＳ１０７Ｙｅｓ）、制御部１３１からの制御信号により、パワートランジスタＴＲ２がオンにされて大容量キャパシタ１３４からの放電が実行される（ステップＳ１０８）。そして、ブレード内回路部１３５における処理負荷に必要な電力から、パワートランジスタＴＲ１経由でシャーシ電源部１２０から供給される電力を差し引いた電力がパワートランジスタＴＲ２経由でブレード内回路部１３５へ供給される。これにより、パワートランジスタＴＲ１経由の供給電力が所定の制限値に制限されても、不足分の電力がパワートランジスタＴＲ２経由で大容量キャパシタ１３４からブレード内回路部１３５へ供給され、ブレード内回路部１３５は、ＣＰＵの動作周波数を引き下げたりすることなく処理を続行することができる。このような大容量キャパシタ１３４からの放電は、ブレード内回路部１３５の処理負荷が大きく、大容量キャパシタ１３４の充電量が十分な間継続する。

そして、ステップＳ１０７の判定の結果、大容量キャパシタ１３４の充電量が十分でない場合（ステップＳ１０７Ｎｏ）、換言すれば、大容量キャパシタ１３４にノードマイグレーションまたは誤抜去時の継続動作に必要な充電量のみしかない場合は、制御部１３１からの制御信号により、パワートランジスタＴＲ２がオフにされて大容量キャパシタ１３４からの放電が停止される（ステップＳ１０９）。そして、ブレード内回路部１３５における処理を他のブレードサーバへ移動するノードマイグレーションが行われるか、ブレード内回路部１３５のＣＰＵの動作周波数が引き下げられるなどして、パワートランジスタＴＲ１からの供給電力のみで処理が続行される。

以上のように、本実施の形態によれば、ブレードサーバ全体の消費電力が小さい間に余剰電力でブレード内の大容量キャパシタを充電しておき、ブレードサーバ全体の消費電力が大きくなってシャーシからの供給電力を制限する場合には、大容量キャパシタに接続されたパワートランジスタによりシャーシからの供給電力の不足分を大容量キャパシタから供給する。このため、シャーシからの供給電力の制限に関わらず、処理に必要な電力がブレード内の回路に供給され、ＣＰＵの動作周波数を引き下げる必要がない。結果として、供給電力が制限される場合でも、短期的にＣＰＵの処理能力を維持し、処理時間を短縮することができる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２の特徴は、シャーシからの電力供給および大容量キャパシタの放電をスイッチによって制御することにより、回路構成を簡易にする点である。

本実施の形態に係るブレードサーバの全体構成は、実施の形態１（図１）と同様であるため、その説明を省略する。ただし、本実施の形態においては、ブレードの内部構成が実施の形態１と異なる。図３は、本実施の形態に係るブレード１３０−１の内部構成を示すブロック図である。同図において、図１と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。図３に示すブレード１３０−１は、制御部２０１、大容量キャパシタ１３４、ブレード内回路部１３５、スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２、およびスイッチＳＷ３を有している。

制御部２０１は、スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２、およびスイッチＳＷ３に対してそれぞれ制御信号を出力し、ブレード内回路部１３５へ供給される電力を制御する。具体的には、制御部２０１は、管理部１１０からの指示がない通常時は、スイッチＳＷ１をオンにし、スイッチＳＷ２をオンにし、スイッチＳＷ３をオフにするための制御信号を出力する。したがって、通常時は、シャーシ電源部１２０からスイッチＳＷ２経由でブレード内回路部１３５へ電力が供給され、スイッチＳＷ１経由で大容量キャパシタ１３４への充電が行われる。

また、制御部２０１は、管理部１１０から消費電力を制限する旨の指示があった場合は、さらにブレードの処理負荷を検出し、所定のしきい値と比較する。この結果、処理負荷が所定のしきい値以上であれば、制御部２０１は、スイッチＳＷ１をオフにし、スイッチＳＷ２をオンにし、スイッチＳＷ３をオンにするための制御信号を出力する。したがって、ブレードサーバ全体の消費電力が大きく、かつ、ブレードの処理負荷が大きい場合は、シャーシ電源部１２０からスイッチＳＷ２経由でブレード内回路部１３５へ電力が供給されるとともに、大容量キャパシタ１３４からスイッチＳＷ３経由でブレード内回路部１３５へ電力が供給され、スイッチＳＷ１経由での大容量キャパシタ１３４への充電は行われない。

一方、管理部１１０から消費電力を制限する旨の指示があったものの、処理負荷が所定のしきい値未満であれば、制御部２０１は、スイッチＳＷ１をオフにし、スイッチＳＷ２をオンにし、スイッチＳＷ３をオフにするための制御信号を出力する。したがって、ブレードサーバ全体の消費電力が大きく、かつ、ブレードの処理負荷が小さい場合は、シャーシ電源部１２０からスイッチＳＷ２経由でブレード内回路部１３５へ電力が供給されるのみで、大容量キャパシタ１３４からスイッチＳＷ３経由の電力供給もスイッチＳＷ１経由での大容量キャパシタ１３４への充電も行われない。

スイッチＳＷ２は、制御部２０１からの制御信号に応じて開閉し、シャーシ電源部１２０からブレード内回路部１３５への電力供給の有無を切り替える。具体的には、スイッチＳＷ２は、ブレードサーバ全体の消費電力が小さく、管理部１１０から制御部２０１への消費電力制限の指示がない場合は閉じて、ブレード内回路部１３５の処理に要求される電力をシャーシ電源部１２０から供給する。また、ブレードサーバ全体の消費電力が大きく、管理部１１０から制御部２０１への消費電力制限の指示があった場合は開閉を繰り返し、単位時間当たりにシャーシ電源部１２０からブレード内回路部１３５へ供給される電力を所定の制限値に制限する。

スイッチＳＷ３は、制御部２０１からの制御信号に応じて開閉し、大容量キャパシタ１３４からブレード内回路部１３５への電力供給の有無を切り替える。具体的には、スイッチＳＷ３は、ブレードサーバ全体の消費電力が小さく、管理部１１０から制御部２０１への消費電力制限の指示がない場合は開いて、大容量キャパシタ１３４に蓄積された電力を放電しない。また、ブレードサーバ全体の消費電力が大きく、管理部１１０から制御部２０１への消費電力制限の指示があった場合は、スイッチＳＷ２の開閉と相補的に開閉し、シャーシ電源部１２０からの電力供給が行われていないタイミングでのみ大容量キャパシタ１３４からブレード内回路部１３５へ電力を供給する。このとき、スイッチＳＷ３は、ブレード内回路部１３５において必要とされている単位時間当たりの電力のうち、スイッチＳＷ２経由の供給電力では賄いきれない電力が大容量キャパシタ１３４から供給されるように開閉の頻度が変化する。したがって、ブレード内回路部１３５の処理負荷が大きければ、スイッチＳＷ２がオフのタイミングでは常にスイッチＳＷ３がオンになるが、ブレード内回路部１３５の処理負荷が小さければ、スイッチＳＷ２がオフのタイミングでもスイッチＳＷ３がオンになる頻度が小さくなる。

本実施の形態においては、スイッチＳＷ２とスイッチＳＷ３との開閉の時間比率を調整することで、シャーシ電源部１２０からの電力と大容量キャパシタ１３４からの電力との供給比率を変えている。この場合、スイッチＳＷ２がオンのタイミングでのシャーシ電源部１２０からの供給電力の瞬時値は、消費電力を制限していない場合と等しいが、スイッチＳＷ２のオンとオフの時間比率により、単位時間当たりのシャーシ電源部１２０からの供給電力を所定の制限値と等しくすることができる。

すなわち、例えば図４に示す時間Ｔにおいては、ブレードサーバ全体の消費電力が大きいため、スイッチＳＷ１がオフにされて大容量キャパシタ１３４の充電が停止されるとともに、スイッチＳＷ２のオン／オフが繰り返されている。このため、時間Ｔにおいては、シャーシ電源部１２０からブレード内回路部１３５への供給電力が制限されることになり、スイッチＳＷ２のオン／オフの時間比率を調整することにより、時間Ｔにおけるシャーシ電源部１２０からの供給電力を所定の制限値に等しくすることができる。

さらに、スイッチＳＷ２がオンとなるタイミングをブレードごとにずらすことにより、ブレードサーバ全体においても、シャーシ電源部１２０から各ブレードへ供給される電力の瞬時値を制限することができる。

また、図４において、スイッチＳＷ２がオンの時にはスイッチＳＷ３がオフとなり、スイッチＳＷ２がオフの時にはスイッチＳＷ３がオンとなっている。このスイッチＳＷ３のオン／オフに伴って、大容量キャパシタ１３４の放電についてもオン／オフが繰り返されている。このため、スイッチＳＷ２がオフとなってシャーシ電源部１２０から電力供給がないタイミングでも、大容量キャパシタ１３４からブレード内回路部１３５へ電力が供給され、ブレード内回路部１３５は、ＣＰＵの動作周波数を引き下げたりすることなく処理を続行することができる。なお、図４においては、スイッチＳＷ２がオフのタイミングでは常にスイッチＳＷ３がオンとなっているが、ブレード内回路部１３５の処理負荷が小さい場合には、スイッチＳＷ２およびスイッチＳＷ３の両方がオフとなるタイミングがあっても良い。

以上のように、本実施の形態によれば、回路構成が複雑となるパワートランジスタを用いずに、スイッチのオン／オフのタイミングを調整することにより、シャーシからの供給電力を制限すると同時に電力の不足分を大容量キャパシタから供給する。このため、より簡易な回路構成で、シャーシからの供給電力の制限に関わらず、処理に必要な電力をブレード内の回路に供給することができる。

（実施の形態３）
本発明の実施の形態３の特徴は、大容量キャパシタに定電圧回路を接続することにより、大容量キャパシタからの放電のタイミング調整を容易にする点である。

本実施の形態に係るブレードサーバの全体構成は、実施の形態１（図１）と同様であるため、その説明を省略する。ただし、本実施の形態においては、ブレードの内部構成が実施の形態１と異なる。図５は、本実施の形態に係るブレード１３０−１の内部構成を示すブロック図である。同図において、図１と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。図５に示すブレード１３０−１は、制御部３０１、大容量キャパシタ１３４、ブレード内回路部１３５、スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２、ＤＣ／ＤＣ変換部３０２、および電圧設定部３０３を有している。これらのうちＤＣ／ＤＣ変換部３０２および電圧設定部３０３は定電圧回路を形成している。

制御部３０１は、スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２に対してそれぞれ制御信号を出力し、ブレード内回路部１３５へ供給される電力を制御する。具体的には、制御部３０１は、管理部１１０からの指示がない通常時は、スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２の両方をオンにするための制御信号を出力する。したがって、通常時は、シャーシ電源部１２０からスイッチＳＷ２経由でブレード内回路部１３５へ電力が供給され、スイッチＳＷ１経由で大容量キャパシタ１３４への充電が行われる。

また、制御部３０１は、管理部１１０から消費電力を制限する旨の指示があった場合は、スイッチＳＷ１をオフにし、スイッチＳＷ２をオンにするための制御信号を出力する。したがって、ブレードサーバ全体の消費電力が大きい場合は、シャーシ電源部１２０からスイッチＳＷ２経由でブレード内回路部１３５へ電力が供給され、スイッチＳＷ１経由での大容量キャパシタ１３４への充電は行われない。

ＤＣ／ＤＣ変換部３０２は、電圧設定部３０３の指示に従って、図５中の点Ａにおける電圧が低下すると通電して点Ａにおける電圧を一定に保ち、大容量キャパシタ１３４からブレード内回路部１３５へ電力を供給する。

電圧設定部３０３は、あらかじめ所定の電圧が設定されており、設定された電圧と点Ａにおける電圧とを比較し、点Ａの電圧が小さい場合は、ＤＣ／ＤＣ変換部３０２に通電を指示する。電圧設定部３０３に設定される電圧は、スイッチＳＷ２がオンとなっている時の点Ａの電圧より僅かに小さい電圧である。

本実施の形態においては、実施の形態２と同様に、スイッチＳＷ２のオン／オフの時間比率を調整することにより、シャーシ電源部１２０からの供給電力を制限している。そして、本実施の形態では、ＤＣ／ＤＣ変換部３０２および電圧設定部３０３からなる定電圧回路によって、スイッチＳＷ２の開閉に関わらず図５中の点Ａの電圧を一定とすることにより、大容量キャパシタ１３４からブレード内回路部１３５への電力供給を制御している。

すなわち、ブレードサーバ全体の消費電力が小さい通常時やブレードサーバ全体の消費電力が大きくてもスイッチＳＷ２がオンとなっているタイミングでは、図５中の点Ａにおける電圧は電圧設定部３０３に設定された電圧よりも大きいため、ＤＣ／ＤＣ変換部３０２は通電せず、大容量キャパシタ１３４の放電が行われることはない。したがって、この間は、スイッチＳＷ２経由のシャーシ電源部１２０からの電力のみがブレード内回路部１３５へ供給される。

一方、ブレードサーバ全体の消費電力が大きく、シャーシ電源部１２０からの電力の供給を制限するために、スイッチＳＷ２がオフとなっているタイミングでは、図５中の点Ａにおける電圧が低下し、電圧設定部３０３に設定された電圧よりも小さくなる。このため、電圧設定部３０３からＤＣ／ＤＣ変換部３０２へ通電する旨の指示が出され、ＤＣ／ＤＣ変換部３０２によって、大容量キャパシタ１３４に蓄積された電力がブレード内回路部１３５へ供給される。これにより、点Ａにおける電圧は、スイッチＳＷ２がオンとなっている時とほぼ等しくなる。

以上のように、本実施の形態によれば、大容量キャパシタとブレード内の回路との間に定電圧回路を設け、シャーシからの電力供給がある間は大容量キャパシタからの放電を行わず、シャーシからの電力供給がなくなってブレード内の回路における電圧が低下した場合に電圧を一定に保つように大容量キャパシタからの放電を行う。このため、スイッチのオン／オフでシャーシからの電力供給の有無のみを切り替えることにより、自動的に大容量キャパシタからの放電が制御され、シャーシからの電力供給と大容量キャパシタからの電力供給とのタイミングを調整する必要がない。

なお、上記各実施の形態においては、ブレードサーバの各ブレードに大容量キャパシタを備えるものとしたが、特定のブレードのみに大容量キャパシタを備え、その他のブレードは大容量キャパシタを備えずに、特定のブレードに備えられた大容量キャパシタを共有するようにしても良い。こうすることにより、回路規模の縮小を図ることができると同時に、既存のブレードを本発明の電力制御に用いることが可能となる。

また、動作中のブレードサーバに新たなブレードが挿入される場合、新たなブレードの電源が入ってＯＳ（Operating System）が起動し、上記各実施の形態の電力制御が行われるまでは、このブレード内のＣＰＵを制御することができないため、新たなブレードの電力制御が開始されるまでの間、すべてのブレードのスイッチＳＷ１をオフにし、大容量キャパシタ１３４への充電を禁止するのが好ましい。

また、上記各実施の形態においては、ブレードサーバ全体の消費電力が大きくなると、シャーシから各ブレードへの供給電力を制限する場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば複数のラックマウントサーバに同一システムへの供給電力が分配されている場合などにも適用可能である。すなわち、システム全体の消費電力が大きくなるとシステム内の各ラックマウントサーバへの供給電力が所定値に制限される場合、各ラックマウントサーバに備えられた大容量キャパシタから不足分の電力を供給することなどが考えられる。

（付記１）外部から処理回路へ供給される電力を制御する電力制御装置であって、
外部から供給される電力を蓄積する蓄積手段と、
外部から前記処理回路への供給電力が不足する場合に、不足分の電力を前記蓄積手段によって蓄積された電力から供給させる制御手段と
を有することを特徴とする電力制御装置。

（付記２）前記制御手段は、
外部から前記処理回路へ直接供給される電力を調整する第１調整手段と、
前記蓄積手段から前記処理回路へ供給される電力を調整する第２調整手段とを含み、
前記第１調整手段は、
前記処理回路へ供給される電力を所定の制限値に調整し、
前記第２調整手段は、
前記第１調整手段による調整によって前記処理回路に不足する電力を前記処理回路へ供給することを特徴とする付記１記載の電力制御装置。

（付記３）前記制御手段は、
外部と前記処理回路に接続され、外部から前記処理回路への電力供給を制御する第１能動素子と、
前記蓄積手段と前記処理回路に接続され、前記蓄積手段から前記処理回路への電力供給を制御する第２能動素子とを有し、
前記第１能動素子を介した前記処理回路への供給電力と前記第２能動素子を介した前記処理回路への供給電力との合計を前記処理回路から要求される電力に等しくさせることを特徴とする付記１記載の電力制御装置。

（付記４）前記制御手段は、
外部と前記処理回路に接続され、外部から前記処理回路への電力供給の有無を切り替える第１切替手段と、
前記蓄積手段と前記処理回路に接続され、前記蓄積手段から前記処理回路への電力供給の有無を切り替える第２切替手段とを有し、
前記第１切替手段を切り替えて前記処理回路への電力供給をなくす際に、前記第２切替手段を切り替えて前記処理回路への電力供給を行わせることを特徴とする付記１記載の電力制御装置。

（付記５）前記制御手段は、
外部と前記処理回路に接続され、外部から前記処理回路への電力供給の有無を切り替える切替手段と、
前記蓄積手段と前記処理回路に接続され、前記切替手段によって電力供給の有無が切り替えられた場合でも前記処理回路における電圧を一定に保持する定電圧回路と
を有することを特徴とする付記１記載の電力制御装置。

（付記６）前記定電圧回路は、
外部からの電力供給のみが行われる際の前記処理回路における電圧に略同一のしきい値と前記処理回路における実際の電圧とを比較する比較手段と、
前記比較手段による比較の結果、前記処理回路における実際の電圧が前記しきい値以下である場合に前記蓄積手段から前記処理回路へ通電する通電制御手段と
を有することを特徴とする付記５記載の電力制御装置。

（付記７）前記蓄積手段は、
外部から前記処理回路への供給電力が不足していない場合にのみ外部からの電力を蓄積することを特徴とする付記１記載の電力制御装置。

（付記８）前記蓄積手段は、
供給される電力を充電する容量素子と、
外部から前記容量素子への電力供給の有無を切り替えるスイッチ素子と
を含むことを特徴とする付記７記載の電力制御装置。

（付記９）前記制御手段は、
前記蓄積手段によって蓄積された電力の残量を監視し、電力の残量が所定のしきい値以上である場合にのみ蓄積された電力を前記処理回路へ供給させることを特徴とする付記１記載の電力制御装置。

（付記１０）各々処理回路を備えた複数の処理単位を有するサーバ装置であって、
前記処理単位に割り当てられた電力が当該処理単位に備えられた処理回路において要求される電力以上である場合に、前記処理単位に割り当てられた電力の余剰電力を蓄積する蓄積手段と、
前記処理単位に割り当てられた電力が当該処理単位に備えられた処理回路において要求される電力未満である場合に、不足分の電力を前記蓄積手段によって蓄積された電力から供給させる制御手段と
を有することを特徴とするサーバ装置。

（付記１１）外部から処理回路へ供給される電力を制御する電力制御方法であって、
外部から供給される電力を蓄積する蓄積工程と、
外部から前記処理回路への供給電力が不足する場合に、不足分の電力を前記蓄積工程にて蓄積された電力から供給させる制御工程と
を有することを特徴とする電力制御方法。

（付記１２）各々処理回路を備えた複数の処理単位を有するサーバ装置における電力制御方法であって、
前記処理単位に割り当てられた電力が当該処理単位に備えられた処理回路において要求される電力以上である場合に、前記処理単位に割り当てられた電力の余剰電力を蓄積する蓄積工程と、
前記処理単位に割り当てられた電力が当該処理単位に備えられた処理回路において要求される電力未満である場合に、不足分の電力を前記蓄積手段によって蓄積された電力から供給させる制御工程と
を有することを特徴とする電力制御方法。

本発明は、供給電力が制限される場合でも、短期的にＣＰＵの処理能力を維持し、処理時間を短縮する場合に適用可能である。

実施の形態１に係るブレードサーバの要部構成を示すブロック図である。 実施の形態１に係るブレードサーバの電力制御動作を示すフロー図である。 実施の形態２に係るブレードの要部構成を示すブロック図である。 実施の形態２に係るスイッチのオン／オフのタイミングを示す図である。 実施の形態３に係るブレードの要部構成を示すブロック図である。 ＣＰＵ負荷の時間変動の一例を示す図である。

符号の説明

１１０ 管理部
１２０ シャーシ電源部
１３０−１〜１３０−ｎ ブレード
１３１、２０１、３０１ 制御部
１３２、１３３ Ｄ／Ａ変換部
１３４ 大容量キャパシタ
１３５ ブレード内回路部
３０２ ＤＣ／ＤＣ変換部
３０３ 電圧設定部
ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３ スイッチ
ＴＲ１、ＴＲ２ パワートランジスタ

Claims (10)

1. 外部から処理回路へ供給される電力を制御する電力制御装置であって、
   外部から供給される電力を蓄積する蓄積手段と、
   外部から前記処理回路への供給電力が不足する場合に、不足分の電力を前記蓄積手段によって蓄積された電力から供給させる制御手段と
   を有することを特徴とする電力制御装置。
2. 前記制御手段は、
   外部から前記処理回路へ直接供給される電力を調整する第１調整手段と、
   前記蓄積手段から前記処理回路へ供給される電力を調整する第２調整手段とを含み、
   前記第１調整手段は、
   前記処理回路へ供給される電力を所定の制限値に調整し、
   前記第２調整手段は、
   前記第１調整手段による調整によって前記処理回路に不足する電力を前記処理回路へ供給することを特徴とする請求項１記載の電力制御装置。
3. 前記制御手段は、
   外部と前記処理回路に接続され、外部から前記処理回路への電力供給を制御する第１能動素子と、
   前記蓄積手段と前記処理回路に接続され、前記蓄積手段から前記処理回路への電力供給を制御する第２能動素子とを有し、
   前記第１能動素子を介した前記処理回路への供給電力と前記第２能動素子を介した前記処理回路への供給電力との合計を前記処理回路から要求される電力に等しくさせることを特徴とする請求項１記載の電力制御装置。
4. 前記制御手段は、
   外部と前記処理回路に接続され、外部から前記処理回路への電力供給の有無を切り替える第１切替手段と、
   前記蓄積手段と前記処理回路に接続され、前記蓄積手段から前記処理回路への電力供給の有無を切り替える第２切替手段とを有し、
   前記第１切替手段を切り替えて前記処理回路への電力供給をなくす際に、前記第２切替手段を切り替えて前記処理回路への電力供給を行わせることを特徴とする請求項１記載の電力制御装置。
5. 前記制御手段は、
   外部と前記処理回路に接続され、外部から前記処理回路への電力供給の有無を切り替える切替手段と、
   前記蓄積手段と前記処理回路に接続され、前記切替手段によって電力供給の有無が切り替えられた場合でも前記処理回路における電圧を一定に保持する定電圧回路と
   を有することを特徴とする請求項１記載の電力制御装置。
6. 前記定電圧回路は、
   外部からの電力供給のみが行われる際の前記処理回路における電圧に略同一のしきい値と前記処理回路における実際の電圧とを比較する比較手段と、
   前記比較手段による比較の結果、前記処理回路における実際の電圧が前記しきい値以下である場合に前記蓄積手段から前記処理回路へ通電する通電制御手段と
   を有することを特徴とする請求項５記載の電力制御装置。
7. 前記蓄積手段は、
   外部から前記処理回路への供給電力が不足していない場合にのみ外部からの電力を蓄積することを特徴とする請求項１記載の電力制御装置。
8. 各々処理回路を備えた複数の処理単位を有するサーバ装置であって、
   前記処理単位に割り当てられた電力が当該処理単位に備えられた処理回路において要求される電力以上である場合に、前記処理単位に割り当てられた電力の余剰電力を蓄積する蓄積手段と、
   前記処理単位に割り当てられた電力が当該処理単位に備えられた処理回路において要求される電力未満である場合に、不足分の電力を前記蓄積手段によって蓄積された電力から供給させる制御手段と
   を有することを特徴とするサーバ装置。
9. 外部から処理回路へ供給される電力を制御する電力制御方法であって、
   外部から供給される電力を蓄積する蓄積工程と、
   外部から前記処理回路への供給電力が不足する場合に、不足分の電力を前記蓄積工程にて蓄積された電力から供給させる制御工程と
   を有することを特徴とする電力制御方法。
10. 各々処理回路を備えた複数の処理単位を有するサーバ装置における電力制御方法であって、
    前記処理単位に割り当てられた電力が当該処理単位に備えられた処理回路において要求される電力以上である場合に、前記処理単位に割り当てられた電力の余剰電力を蓄積する蓄積工程と、
    前記処理単位に割り当てられた電力が当該処理単位に備えられた処理回路において要求される電力未満である場合に、不足分の電力を前記蓄積手段によって蓄積された電力から供給させる制御工程と
    を有することを特徴とする電力制御方法。

Images