JP2009169874A

JP2009169874A - システム間に給電経路を備えたブレードサーバシステム

Info

Publication number: JP2009169874A
Application number: JP2008009979A
Authority: JP
Inventors: Ken Haga; 健芳賀; Hirokatsu Yada; 浩勝矢田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2008-01-21
Filing date: 2008-01-21
Publication date: 2009-07-30

Abstract

【課題】本発明の課題は、複数のシステム間で電源装置を共用可能なブレードサーバシステムを提供することにある。
【解決手段】ブレードサーバシステム１００及び２００はそれぞれに搭載されている電源装置１３１〜１３４、２３１〜２３４を２つのブレードサーバシステム間での共用を実現する。本発明によれば、複数システムのバックプレーン間に電力線を設けることにより、システム内に限らず複数システム間で電源装置を共用することを可能とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の電源装置を備えたブレードサーバシステムに係り、特にそれぞれのシステムが備える電源装置をシステム間で共用可能としたブレードサーバシステムに関する。

ブレードサーバシステムとは１つの筐体内に、プロセッサ、メモリ、ネットワーク等をシステムボード上に高密度実装した複数のサーバーブレード、ネットワークスイッチ、高速インターフェーススイッチ、冷却装置、複数の電源装置、搭載された装置を管理するサービスプロセッサなどを有する高密度のサーバシステムである。サーバーブレード、電源装置、冷却装置、ネットワーク装置などを複数搭載することにより、冗長性を持った高信頼なサーバシステムを構築可能である。

ブレードサーバシステムに搭載される電源装置は、システム内で電源装置を複数台で並列動作させるため、電源出力端が並列に接続され、電源装置の出力端に他電源装置からの電流の逆流を防止するためのダイオードやFETなどを備え、また特定の電源装置の出力負荷が高負荷とならないよう、電源装置間の出力の均一化するためにカレントシェア機能（電源が出力している電流を他電源の出力している電流と比較し、電源出力を並列化した電源間で平準化する機能）等を有している。

ブレードサーバシステム内で並列動作する複数台の電源装置に冗長性を持たせるためには、システムを構築する際にシステムを正常に動作させるために必要な電源出力を得られる電源装置の台数を見積もり、その台数とは別に予備系の電源装置を搭載することにより、例えば電源装置が１台故障などにより動作しなくなった場合にも、予備系の電源装置の出力によりシステムは何ら問題なく稼動し続けることが可能となる。電源装置の冗長化に関する従来技術として、例えば特許文献１等に記載された技術が知られている。この技術では、それまで電源装置の冗長化には現用系の電源装置と同じ台数の予備系の電源装置が必要であった所を、給電方式により予備系の電源装置の台数を減らすことが可能となる。

特開平７−３６５７５号公報

従来の技術では、ブレードサーバシステムを複数台で運用する環境において、電源装置の冗長化により高信頼のシステムを運用するためには、ブレードサーバシステム毎に稼動系とは別に予備系の電源装置を備える必要があった。

本発明は、ブレードサーバシステムのバックプレーンボード上に同様の構成の別システムと送受電が可能な電力線を設けることにより、ブレードサーバシステム間で電源装置を共有可能とすることを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、複数システムの運用環境において、システム間で電源装置を共有可能とすることにより、システム間で電源装置の冗長化を可能とするため、冗長化のための電源装置を各ブレードサーバシステム毎に搭載せずに、システム全体で冗長化に必要な電源装置を共有することで、柔軟かつ安価に高信頼のサーバシステムを構築でき、また複数システムの電源装置負荷を全システム間で均一化することにより、構成上電源装置の負荷が高いシステムで電源装置の出力負荷を下げることができるため、電源装置の装置耐用年数が延長されるという利点がある。

図１は本発明による２つのブレードサーバシステム間で電源装置を共用可能としたブレードサーバシステムの実施例の構成図である。図１においてブレードサーバシステム１００は、サーバーブレード１０１〜１１０、電源装置１３１〜１３４、サーバーブレードと電源装置を接続するバックプレーンボード１２１で構成され、ブレードサーバシステム２００は１００と同様の構成のシステムであり、サーバーブレード２０１〜２１０、電源装置２３１〜２３４、バックプレーンボード２２１で構成されるブレードサーバシステム。ブレードサーバシステム１００及び２００はそれぞれのバックプレーンボード１２１、２２１に接続された保護回路１６１及び１６２を通して、互いのシステムに送受電可能な電力線１５１によって接続され、商用電源１７０から電源装置１３１〜１３４、２３１〜２３４で変換された直流電力を互いのシステムへ給電可能な手段を有する。前記手段によりブレードサーバシステム１００及び２００はそれぞれに搭載されている電源装置１３１〜１３４、２３１〜２３４を２つのブレードサーバシステム間での共用を実現した。

図２及び図３は、本発明による１実施例の構成図であって、サーバーブレードの搭載数が異なる場合のブレードサーバシステム３００及び４００の電源装置の出力負荷の違いについて示す。図２においてブレードサーバシステム３００はサーバーブレード３０１〜３０９の９台のサーバーブレードと商用電源３２０に接続された電源３１１〜３１３の３台の電源装置を搭載し、ブレードサーバシステム４００はサーバーブレード４０１〜４０３の３台のサーバーブレードと商用電源４２０に接続された電源４１１〜４１３の３台の電源装置を搭載している。ここで、ブレードサーバシステム３００、４００に搭載されているサーバーブレード３０１〜３０９、４０１〜４０３は全て最大負荷で稼動しており、最大消費電力を消費しているものとする。前記ブレードサーバシステム３００及び４００の搭載する電源装置は各電源装置の出力を均一化するカレントシェア機能（電源が出力している電流を他電源の出力している電流と比較し、電源出力を並列化した電源間で平準化する機能）を持つため、ブレードサーバシステム３００の電源装置３１１〜３１３の電源装置１台当たりの出力負荷はブレードサーバ３台分、ブレードサーバシステム４００の電源装置４１１〜４１３の電源装置１台当たりの出力負荷はブレードサーバ１台分となり、ブレードサーバシステム３００と４００の搭載する電源装置の出力負荷は大きく異なり、システム３００の電源装置３１１〜３１３には大きな出力負荷がかかっている。ここで、図３は図２のブレードサーバシステム３００と同等の構成のブレードサーバシステム５００と、ブレードサーバシステム４００と同等の構成のブレードサーバシステム６００に本発明による互いのシステムに送受電可能な電力線５５０を接続し、５００と６００で互いのシステムへ電力を供給可能な手段を得ることにより、前記電力線５５０を通じて５００の搭載する電源装置５１１〜５１３と６００の搭載する電源装置６１１〜６１３の計６台の電源装置間にカレントシェア機能が働き、ブレードサーバ５０１〜５０９及びブレードサーバ６０１〜６０３の計１２台のブレードサーバによる出力負荷の均一化が行われることにより、５００と６００の搭載する全ての電源装置の１台当たりの出力負荷はブレードサーバ２台分の負荷となる。よって、ブレードサーバシステム５００の搭載する電源装置５１１〜５１３の出力負荷は電力線５５０による本発明の実施により、電源装置１台当たりブレードサーバ３台分の出力負荷→ブレードサーバ２台分の負荷となり、電源装置５１１〜５１３への負荷が大きく低減されることとなり、ブレードサーバシステム５００、６００の間で電源出力負荷の均一化が実現された。また、電源装置５１１〜５１３への負荷が低減されることにより、５１１〜５１３の搭載する電子部品の部品寿命延長による５１１〜５１３の装置耐用年数の延長、及び出力負荷低減に伴う排熱温度の低下により、５１１〜５１３の内蔵する冷却FANの回転数が低減できるため、騒音の低下、振動の低下を実現できる。

図４及び図５は本発明の１実施例の構成図であって、ここでブレードサーバシステム７００、７１０、８００、８１０、９００、９１０の６台のブレードサーバシステムは全て同等の構成であり、各システムが稼動するために要する電力は共に電源装置３台で供給可能であり、この３台を稼動系とし、加えて電源装置の冗長化のため予備の電源装置を１台搭載し、この１台を予備系とし、各システムは計４台の電源装置を搭載しているものとする。

図４は７００及び７１０の運用形態について示し、本形態では同等の構成の２つのシステムに対し、電源装置のN+1構成を実現するため、７００と７１０の稼動系の電源装置７０１〜７０３、７１１〜７１３に加えて、７００と７１０のそれぞれのシステムに対し予備系の電源装置７０４、７１４を搭載する必要がある。

図５は本発明により、ブレードサーバシステム８００及び８１０の間を、前記システム間で送受電を可能とする電力線８２０によって接続することにより、８００及び８１０に搭載された電源装置８０１〜８０３、８１１〜８１３は８００及び８１０のいずれのシステムに対しても給電を可能とする手段を得ることにより、８００と８１０の電源装置に対し、システムを超えての冗長化構成を図ることが可能とした。実施例では電源装置のN+1冗長化に１システム当たり１台、計２台の予備系電源装置を要した７００、７１０に比較して、電力線８２０によって接続された８００と８１０は２つのシステム間で電源装置の冗長化を構成できるため、電源８０４を１台予備系として加えることで、２システム当たり１台の予備系の電源装置を追加することでN+1冗長化を可能とし、冗長度を低下させること無く予備系の電源装置の台数を減らすことにより、冗長化にかかるコストの低減を図ることを可能とした。また、８００、８１０同様に２つのシステム間を電力線９２０で接続された９００、９１０の場合は、２システム当たりで２台の予備系電源９０４、９１４を追加することにより、N+1構成に比較して倍の冗長度のN+M（M＝２）構成を７００、７１０のN+1構成と同等のコストで実現することが可能となり、より高信頼性のブレードサーバシステムを導入コストを増大させることなく実現できた。

図６は本発明による前記実施例１及び実施例２において複数システム間で安全に電源装置を共用するための手段について示す。複数システム間で電源装置を共用するために、各システムに搭載された全ての電源装置の出力端を並列に接続するため、例えば１つのシステムで漏電などの異常が発生した場合、本発明による電力線１０６０を通じて、異常が発生していないシステムに対してもシステムダウンを引き起こしてしまう可能性がある。そこで、本発明による電力線１０６０の経路上に保護回路１０３０、１１３０を接続することにより、上記のような異常事態の際に電力線１０６０によって接続された各システムを保護し、安全に稼動させることが可能となる。ブレードサーバシステム１０００は、商用電源１０４０に接続された電源装置１００１〜１００４、バックプレーンボード１０１０、サーバーブレード１０２０、バックプレーンボード１０１０を通じてブレードサーバシステム１１００と電力を送受電可能な電力線１０５０を備えたシステム、ブレードサーバシステム１１００は１０００と同様の構成のシステムであり、商用電源１１４０に接続された電源装置１１０１〜１１０４、バックプレーンボード１１１０、サーバーブレード１１２０、バックプレーンボード１１１０を通じて１０００と電力を送受電可能な電力線１１５０を備えたシステムである。システム１０００のバックプレーンボード１０１０に接続される電力線１０５０は１１００と接続される電力線１０６０との間に、入力からの過電流、負荷短絡などの異常、または過電圧、漏電による電圧降下などの異常から１０００を保護するために、MOS-FETなどによる過電流保護回路やコンパレータなどによる過電圧保護回路などの保護回路１０３０を接続する。システム１１００は１０００と同様に１１００からの電力線１１５０と別システムからの電力線１０６０との間に１０３０と同様の保護回路１１３０を持ち１１００を電力線からの異常から保護する。上記手段により、安全に複数システム間で電源装置を共用する手段を提供可能となる。

図７は本発明による前記実施例１及び実施例２において複数システム間で電源装置を確実に共用可能とするための手段について示す。ブレードサーバシステム１２００は、商用電源１２４０に接続された電源装置１２０１〜１２０４、バックプレーンボード１２１０、サーバーブレード１２２０、バックプレーンボード１２１０を通じてブレードサーバシステム１３００と電力を送受電可能な電力線１２５１、１２５２を備えたシステム、ブレードサーバシステム１３００は１２００と同様の構成のシステムであり、商用電源１３４０に接続された電源装置１３０１〜１３０４、バックプレーンボード１３１０、サーバーブレード１３２０、バックプレーンボード１３１０を通じて１２００と電力を送受電可能な電力線１３５１、１３５２を備えたシステムである。ブレードサーバシステム１２００は保護回路１２３０までの電力線が１２５１、１２５２の２系統あり、１２５１、１２５２のいずれかにおいて断線などの異常が発生した場合にも電力線を２重化したことにより、確実に１３００との電源装置の共用を可能としている。また、１２００と同様の構成の１３００についても、保護回路１３３０までの電力線を１３５１、１３５２の２系統持つことにより、２重化され高い信頼性を持つ。ブレードサーバシステム１２００、１３００の保護回路１２３０、１３３０間についても電力線１２６０、１３６０の２つの電力線で結ばれており、保護回路間の接続を２重化し、高信頼の接続としている。上記手段のように、複数システム間を接続する電力線を各経路毎に多重化することにより、電力線の信頼性が向上し、システムを超えて複数システム間で電源装置を冗長化する場合に、高い信頼性を保ちながら費用対効果に優れた電源装置の冗長構成を実現することを可能としている。

以上説明したように、本発明によれば、複数システム間で電源装置を共用可能なブレードサーバシステムを提供することにより、１つは電源負荷の異なるシステム間で電源負荷の均一化を実現することによる高負荷側システムの電源装置の装置耐用年数の延長と、もう１つはシステムを超えて電源装置の冗長化を可能とすることによりブレードサーバシステムの電源装置に冗長化構成の柔軟性を与え、従来技術に比較して対費用効果に優れた冗長化構成を実現する、以上２点よりブレードサーバシステムの電源装置を高信頼性を維持しながら低コストに運用することを可能とする。

本発明の１実施形態である複数のシステム間で電源装置を共用できるブレードサーバシステムの構成を示した構成図である。サーバーブレードの搭載数の異なるブレードサーバシステムについて、電源装置の出力負荷の差について示した図である。上記サーバーブレードの搭載数の異なるブレードサーバシステムについて、本発明の１実施形態による、電源装置の出力負荷の均一化について示した構成図である。ブレードサーバシステムにおける電源装置の冗長化について示した構成図である。本発明の１実施形態による、電源装置の冗長構成における柔軟性の向上について示した構成図である。本発明の１実施形態による、複数のシステム間で電源装置の共用可能な、本発明の電力線上に保護回路を備えたブレードサーバシステムについて示した構成図である。本発明の１実施形態による、複数のシステム間で電源装置の共用可能な、本発明の多重化された電力線上に保護回路を備えたブレードサーバシステムについて示した構成図である。

符号の説明

1００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００、１０００、１１００、１２００、１３００…ブレードサーバシステム、１０１〜１１０、２０１〜２１０、３０１〜３０９、４０１〜４０３、５０１〜５０９、６０１〜６０３、１０２０、１１２０、１２２０、１３２０…ブレードサーバシステムへ搭載されるサーバーブレード、１３１〜１３４、２３１〜２３４、３１１〜３１３、４１１〜４１３、５１１〜５１３、６１１〜６１３、７０１〜７０４、７１１〜７１４、８０１〜８０４、８１１〜８１３、９０１〜９０４、９１１〜９１４、１００１〜１００４、１１０１〜１１０４、１２０１〜１２０４、１３０１〜１３０４…ブレードサーバシステムへ搭載される電源装置、１２１、２２１、１０１０、１１１０、１２１０、１３１０…サーバーブレードと電源装置間を接続するバックプレーンボード、１５１、５５０、８２０、９２０、１０５０、１０６０、１１５０、１２５１、１２５２、１２６０、１３５１、１３５２、１３６０…ブレードサーバシステム間で電力を送受電可能な電力線、１６１、１６２、１０３０、１１３０、１２３０、１３３０…電力線６とブレードシステム１、２間の保護回路、１７０、３２０、４２０、５２０、６２０、１０４０、１１４０、１２４０、１３４０…商用電源。

Claims

プロセッサ、メモリなどを高密度実装した複数のサーバーブレード、複数の電源装置、サーバーブレードと電源装置を接続するバックプレーンボードを有するブレードサーバシステムにおいて、前記バックプレーンボード上に同構成の別ブレードサーバシステムと電力を互いに送受電可能な電力線を持つことにより、複数システム間で電源装置を共用可能なことを特徴とするブレードサーバシステム。
前記別システムと電力を送受電可能な電力線は、電力線とシステムとの経路上に電圧検出回路や過電流を防ぐFuse、電流制限抵抗などを持ち、安全に複数システム間で電源装置を共用可能なことを特徴とするブレードサーバシステム。
前記別システムと電力を送受電可能な電力線は、多重化することにより、給電力量の増加や給電経路の冗長性を確保した、複数システム間で電源装置を共用可能なことを特徴とするブレードサーバシステム。