JP2010128804A - 複数電源ユニットの電力制御方法および電力制御装置並びにプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】電源ユニットの劣化を少なくすることができる複数電源ユニットの電力制御方法を提供する。
【解決手段】オフ状態にある電源ユニットをオンにするときの判定基準となる上限閾値およびオン状態にある電源ユニットをオフにするときの判定基準となる下限閾値を設ける。上限閾値は、オン状態にある電源ユニットの最大供給可能電力から、増加が見込まれる被供給装置１台分の消費電力を差し引いた値より小さい値とする。下限閾値は、オフ状態にある電源ユニットの最大供給可能電力から、電源ユニット１台の最大供給可能電力および被供給装置２台分の消費電力の合計値を差し引いた値より小さい値とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ブレードサーバシステム等、複数の電源ユニットを有する装置に係り、特に、複数電源ユニットの電力を効率よく制御する電力制御方法および電力制御装置並びにプログラムに関するものである。

一般に、スイッチングタイプの電源ユニットは、負荷が高いほど変換効率が高くなるが、負荷が無くても内部で固定的に消費される電力と、電流負荷や発熱による回路的な損失も組み合わされるため、変換効率は負荷に対してピークが存在する。つまり、このピーク付近で電源ユニットを動作させたときが最も電力的な損失が少なくなる。

この特徴に着目して、ブレードサーバシステムの電力制御では、搭載サーバの割当電力の総和が供給可能電力より十分少なく、より少数の電源ユニットで電力供給が可能な場合、搭載ルールの優先度の高い順に、必要な電源ユニットのみをオン状態とし、他をオフ状態とすることにより、電源ユニット全体での損失を削減し、省電力化を図る機能がある。なお、オフ状態の電源ユニットは、余剰ユニットと呼ぶ。上述した電力制御方法にて、新たな割当電力増加による電力不足を解消するため、余剰ユニットをオンにする動作を図６に、また割当電力が開放され電力余剰となった場合にオン状態の電源ユニットを余剰ユニットにする動作を図７に示す。
特開２００７−２１５２７４号

ところで、上記の電力制御方法には次の様な問題がある。
１．電源ユニット１台当たりに着目すると、余剰ユニットをオンに切り換える直前、またオン状態の電源ユニットをオフとした直後の状態では、電源ユニットの供給可能な最大電力容量付近での高負荷運転となり、電源ユニット内部は高温となるため、冷却系への負担が増加するだけでなく、ユニットの劣化も加速する。
２．収納ユニットに着目すると、オン状態が特定の電源ユニットに集中することによる発熱の偏りが発生するため、冷却効率が低下する。

３．オン状態の電源ユニットの供給可能電力付近での稼働中に、総割当電力の増減が繰り返されると、余剰ユニットのオフ／オン（電源ユニット内部の温度上昇／下降）が繰り返され、ユニットの劣化が加速する。
なお、一般に電子部品の温度が１０℃上昇すると、寿命は半分になると言われている。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は電源ユニットの劣化を少なくすることができる複数電源ユニットの電力制御方法および電力制御装置並びにプログラムを提供することにある。

本発明は、複数の電源ユニットの並列動作およびオン／オフ制御によって、被供給装置への供給電力を制御する複数電源ユニットの電力制御方法において、オフ状態にある電源ユニットをオンにするときの判定基準となる上限閾値およびオン状態にある電源ユニットをオフにするときの判定基準となる下限閾値を設け、前記被供給装置からの電力要求が前記上限閾値を超えたとき、オフ状態にある電源ユニットをオンとし、前記被供給装置からの電力要求が前記下限閾値以下となったとき、オン状態にある電源ユニットをオフとすることを特徴とする複数電源ユニットの電力制御方法である。

また、本発明は、複数の電源ユニットの並列動作およびオン／オフ制御によって、被供給装置への供給電力を制御する複数電源ユニットの電力制御装置において、オフ状態にある電源ユニットをオンにするときの上限閾値を予め決められた演算式によって算出する上限閾値算出手段と、オン状態にある電源ユニットをオフにするときの下限閾値を予め決められた演算式によって算出する下限閾値算出手段と、前記上限閾値算出手段および前記下限閾値算出手段の算出結果と、複数の電源ユニットに要求されている電力とを比較し、該比較結果に基づいて電源ユニットのオンまたはオフを決定するオン／オフ決定手段と、前記オン／オフ決定手段の決定を受けて複数の電源ユニットの中からオンまたはオフとする電源ユニットを選択する選択手段とを具備することを特徴とする複数電源ユニットの電力制御装置である。

また、本発明は、複数の電源ユニットの並列動作およびオン／オフ制御によって、被供給装置への供給電力を制御する電力制御装置に使用するプログラムであって、オフ状態にある電源ユニットをオンにするときの上限閾値を予め決められた演算式によって算出する上限閾値算出処理と、オン状態にある電源ユニットをオフにするときの下限閾値を予め決められた演算式によって算出する下限閾値算出処理と、前記上限閾値算出処理および前記下限閾値算出処理の算出結果と、複数の電源ユニットに要求されている電力とを比較し、該比較結果に基づいて電源ユニットのオンまたはオフを決定するオン／オフ決定処理と、前記オン／オフ決定処理の決定を受けて複数の電源ユニットの中からオンまたはオフとする電源ユニットを選択する選択処理とをコンピュータに実行させるためプログラムである。

本発明によれば、電源ユニットが高負荷状態になる前に負荷を分散し、ユニット内部の発熱を抑制することができる。これにより、電源ユニットの劣化を軽減することが可能となる。また、電源ユニットの温度上昇が抑制されるため、冷却系への負担を軽減することができると共に、静音化 も達成することができる。また、オン／オフ繰り返しが、特定ユニットに集中しないため、電源ユニットの延命が期待できる。さらに、搭載されている電源ユニットの稼働時間を平準化することにより、特定の電源ユニットの劣化の加速を抑制することが可能である。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
最初に、本実施形態の基本的考え方について説明する。
１．余剰ユニットをオン状態にするための上限閾値を設け、割当電力増加によって電力不足とならなくても、上限閾値を越えれば余剰ユニットをオンにする。上限閾値と供給可能電力との差は、増加が見込まれるサーバ１台分の割当電力より大きくする（図２参照）。余剰ユニットがない場合は、上限閾値を設けない。

２．余剰となる電源ユニットをオフにするための下限閾値を設け、割当電力の開放により供給可能電力に余裕があっても、下限閾値を下回るまでは、オン状態の電源ユニットをオフしない。下限閾値は、現在の供給可能電力から、電源ユニット１台分と、開放が見込まれるサーバ２台分の割当電力を差し引いた供給可能電力より、小さくなるよう設定する（図３参照）。サーバ２台分の割当電力を見込むのは、電源ユニットがオフとなった直後のサーバ１台分の割当電力増加により、すぐに上限閾値を超えないようにするためである。余剰となる電源ユニットがない場合は、下限閾値を０とする。

３．最もオフ期間の長い電源ユニットを優先的にオンの制御対象とする。オフ期間が同じ余剰ユニットが複数ある場合は、搭載ルールの優先度が高いユニットをオンの制御対象とする。
４．最もオン期間の長い電源ユニットを優先的にオフの制御対象とする。オン期間が同じ電源ユニットが複数ある場合は、搭載ルールの優先度が高いユニットをオフの制御対象とする。

次に、図１、図４、図５を参照して本発明の実施形態について説明する。
図４は、本発明の一実施形態による複数電源ユニットの電力制御方法を適用したブレードサーバシステムの構成を示す図である。この図において、収納ユニット１には、ブレードサーバ２〜１１と、共通部分１８とが搭載されている。共通部分１８には、電源ユニットＰＳＵ１〜ＰＳＵ３と、マネジメントジュール１５と、複数のファンユニットから構成されるファンサブシステム１６と、ＩＯモジュール１７とが設けられている。

ブレードサーバ２〜１１はそれぞれ、割当電力の設定を内部に持ち、電源投入時には、割当電力が供給可能か否かをマネジメントモジュール１５に対して問い合せる。マネジメントモジュールにおいて供給電力に余裕があれば、マネジメントモジュール１５から当該ブレードサーバへオン指令が出力され、電源がオンとされる。電源ユニットＰＳＵ１〜ＰＳＵ３は、並列運転によって収納ユニット１内の各モジュールへ電力供給する。マネージメントユニット１５からの信号によってオン／オフを制御され、オン状態の電源ユニットＰＳＵ１〜ＰＳＵ３の電力容量の総和が、その時点の供給可能な最大電力となる。また、電源ユニットＰＳＵ１〜ＰＳＵ３を搭載するスロットには優先順位が設けられており、この搭載ルールに従って電源制御の判断が行われる。ここでは、搭載ルールの優先度を、電源ユニットＰＳＵ１〜ＰＳＵ３の順とする。

マネジメントモジュール１５は、電源ユニットＰＳＵ１〜ＰＳＵ３に対しては、システムの割当電力を監視し、電力量に応じて電源ユニットＰＳＵ１〜ＰＳＵ３のオン／オフをコントロールする。ブレードサーバ２〜１１の電源制御に対しては、ブレードサーバからの割当電力の要求を受け、電力が確保できれば電源投入を許可し、電力不足であれば電源投入を抑止する。

ファンサブシステム１６は、収納ユニット全体を冷却するための、また、ＩＯモジュール１７は収納ユニット１の内部でブレードサーバ２〜１１と接続されており、外部とのインタフェースを構築するためのモジュールであり、ブレードサーバシステムを構築するために必要なコンポーネントである。
次に、上述したマネジメントモジュール１５による電源ユニットＰＳＵ１〜ＰＳＵ３のオン／オフ制御動作を、図１および図５のを参照して説明する。図1は制御動作を示すフローチャート、図５はシステム状態の時系列変化と電力の関係を示したグラフである。

いま、電源ユニットＰＳＵ１〜ＰＳＵ３の電力供給能力が１台当たり１０００Ｗ、電源ユニットＰＳＵ１〜ＰＳＵ３を除く各モジュールの割当電力の合計が１００Ｗ、ブレードサーバ（以下サーバと省略）の割当電力が１台当たり２５０Ｗとする。

ＡＣが投入され、システムが立ち上がった直後は、サーバ２〜１１が全てオフ状態にあり、マネジメントモジュール１５は電源ユニットＰＳＵ１〜ＰＳＵ３の内、最低限必要な１台のみオン状態とする（図１のステップＳ１）。オン状態とされるのは、搭載ルールの優先度が最も高い電源ユニットＰＳＵ１であり、残りの電源ユニットＰＳＵ２、ＰＳＵ３は余剰ユニットとしてオフ状態となっている。 このとき、供給可能電力は１０００Ｗであるため、上限閾値を、サーバの割当電力(２５０Ｗ)以上の余力を見込み、７００Ｗに設定する。また、オフ可能な電源ユニットがないため、下限閾値は０Ｗとする（ステップＳ２）（図５−Ａ参照）。

次に、例えば、サーバ２〜１１の内の３台をオンにする指示を受けると（ステップＳ３）、オンにするサーバ分の割当電力を現在の割当電力（０Ｗ）に追加する（ステップＳ４）。この場合、割当済電力は８５０Ｗ(２５０Ｗ×３+１００Ｗ)となり、電源ユニットＰＳＵ１の電力不足にはならないが、上限閾値（７００Ｗ）を超えるため（ステップＳ５）、余剰ユニットがあるか否かをチェックする（ステップＳ６）。そして、余剰ユニットがある場合はオフ状態が最長の余剰ユニットのうち搭載ルールの最高優先度の余剰ユニットをオンとする（ステップＳ７）。上記例の場合、電源ユニットＰＳＵ２がオンとされる。そして、オンとする３台のサーバへオン指令を出力する（ステップＳ８）。

一方、サーバ増加の指示に対し、剰余ユニットがなかった場合は、割当済電力が全電源ユニットＰＳＵ１〜ＰＳＵ３の合計最大供給電力より大であるか否かをチェックし（ステップＳ９）、小であった場合はサーバオンの指示を行う（ステップＳ８）。また、大であった場合は、割当電力の追加をキャンセルし（ステップＳ１０）、サーバオンを抑止する（ステップＳ１１）。

次に、ステップＳ２へ進み上限閾値および下限閾値の再設定を行う。上記例の場合、電源ユニットＰＳＵ２がオンになり、供給可能電力は２０００Ｗになる。新たな供給可能電力に対し、上限閾値を１７００Ｗ（図２参照）に、下限閾値を４５０Ｗ（図３参照）に設定する。

次に、さらに、４台のサーバのオン指示あったとする（ステップＳ３）。この場合、割当電力が１８５０Ｗになり（ステップＳ４）、上限閾値１７００Ｗを上回るので（ステップＳ５）、オフ状態が最長の余剰電源ユニットＰＳＵ３をオンにして供給可能電力を３０００Ｗにする（ステップＳ６、Ｓ７）（図５−Ｅ参照）。次に、ステップＳ２へ進み、上限閾値と下限閾値をそれぞれ２７００Ｗ、１４５０Ｗに設定する。

次に、前述した３台のサーバがオンの状態において、２台のサーバのオフ指示があったとする（ステップＳ１２）。この場合、オフにするサーバ分の割当電力を開放する（ステップＳ１３）。そして、開放済みの割当電力が現在設定されている下限閾値より少か否かをチェックし（ステップＳ１４）、小でなかった場合はサーバへオフ指令を出力する（ステップＳ１７）。このように、サーバの割当電力が開放されても、下限閾値を下回らなければ電源のオン／オフ状態は変化しない（図５−Ｂ参照）。

一方、ステップＳ１４の判断結果が小であった場合は、オン状態にある電源ユニットの数を調べ（ステップＳ１５）、電源ユニットの数が「１」であった場合はサーバへオフ指令を出力し、ステップＳ２へ戻る。また、電源ユニットの数が「２」以上であった場合はオン状態が最長の電源ユニットのう内搭載ルールが最高優先度の電源ユニットをオフとする（ステップＳ１６）。そして、サーバへオフ指令を出力し（ステップＳ１７）、ステップＳ２へ進む。

上記例の場合（２台のサーバオフ）、割当電力が２５０Ｗになり、下限閾値４５０Ｗより小となる。この結果、ステップＳ１４のチェック結果が小となり、搭載ルールの優先度の高い電源ユニットＰＳＵ１をオフし、電源ユニットＰＳＵ２のみがオンとなる（図５−Ｃ参照）。次いで、サーバへオフ指令を出力し（ステップＳ１７）、ステップＳ２へ進む。ステップＳ２では、上限閾値および下限閾値がそれぞれ７００Ｗ、０Ｗに設定される

本発明は、ブレードサーバシステム等、複数の電源ユニットを有する装置に用いられる。

本発明の一実施形態による電力制御方法を示すフローチャートである 同電力制御方法における上限閾値を説明するための図である。 同電力制御方法における下限閾値を説明するための図である。 同電力制御方法を適用したブレードサーバシステムの構成を示すブロック図である。 同電力制御方法における電源ユニットのオン／オフ制御の例を示す図である。 従来の電力制御方法における電源ユニットのオン制御を説明するための図である。 従来の電力制御方法における電源ユニットのオフ制御を説明するための図である。

符号の説明

１…収納ユニット
２〜１１…ブレードサーバ
１５…マネジメントモジュール
１６…ファンサブシステム
１７…ＩＯモジュール
１８…共通部分

Claims (15)

1. 複数の電源ユニットの並列動作およびオン／オフ制御によって、被供給装置への供給電力を制御する複数電源ユニットの電力制御方法において、
   オフ状態にある電源ユニットをオンにするときの判定基準となる上限閾値およびオン状態にある電源ユニットをオフにするときの判定基準となる下限閾値を設け、
   前記被供給装置からの電力要求が前記上限閾値を超えたとき、オフ状態にある電源ユニットをオンとし、前記被供給装置からの電力要求が前記下限閾値以下となったとき、オン状態にある電源ユニットをオフとすることを特徴とする複数電源ユニットの電力制御方法。
2. 前記上限閾値は、オン状態にある電源ユニットの最大供給可能電力から、増加が見込まれる被供給装置１台分の消費電力を差し引いた値より小さい値とすることを特徴とする請求項１に記載の複数電源ユニットの電力制御方法。
3. 前記下限閾値は、オフ状態にある電源ユニットの最大供給可能電力から、電源ユニット１台の最大供給可能電力および被供給装置２台分の消費電力の合計値を差し引いた値より小さい値とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の複数電源ユニットの電力制御方法。
4. オフ状態にある電源ユニットが複数ある場合において、その内の１台または複数台をオンとするとき、最もオフ期間が長い電源ユニットを優先的にオンとすることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかの項に記載の複数電源ユニットの電力制御方法。
5. オフ期間が同じ電源ユニットが複数ある場合において、予め決められた優先度に従ってオンとする電源ユニットを決定することを特徴とする請求項４に記載の複数電源ユニットの電力制御方法。
6. オン状態にある電源ユニットが複数ある場合において、その内の１台または複数台をオフとするとき、最もオン期間が長い電源ユニットを優先的にオンとすることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかの項に記載の複数電源ユニットの電力制御方法。
7. オン期間が同じ電源ユニットが複数ある場合において、予め決められた優先度に従ってオフとする電源ユニットを決定することを特徴とする請求項６に記載の複数電源ユニットの電力制御方法。
8. 複数の電源ユニットの並列動作およびオン／オフ制御によって、被供給装置への供給電力を制御する複数電源ユニットの電力制御装置において、
   オフ状態にある電源ユニットをオンにするときの上限閾値を予め決められた演算式によって算出する上限閾値算出手段と、
   オン状態にある電源ユニットをオフにするときの下限閾値を予め決められた演算式によって算出する下限閾値算出手段と、
   前記上限閾値算出手段および前記下限閾値算出手段の算出結果と、複数の電源ユニットに要求されている電力とを比較し、該比較結果に基づいて電源ユニットのオンまたはオフを決定するオン／オフ決定手段と、
   前記オン／オフ決定手段の決定を受けて複数の電源ユニットの中からオンまたはオフとする電源ユニットを選択する選択手段と、
   を具備することを特徴とする複数電源ユニットの電力制御装置。
9. 前記上限閾値は、オン状態にある電源ユニットの最大供給可能電力から、増加が見込まれる被供給装置１台分の消費電力を差し引いた値より小さい値であることを特徴とする請求項８に記載の複数電源ユニットの電力制御装置。
10. 前記下限閾値は、オフ状態にある電源ユニットの最大供給可能電力から、電源ユニット１台の最大供給可能電力および被供給装置２台分の消費電力の合計値を差し引いた値より小さい値であることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の複数電源ユニットの電力制御装置。
11. 前記選択手段は、オフ状態にある電源ユニットが複数ある場合において、その内の１台または複数台をオンとするとき、最もオフ期間が長い電源ユニットを優先的にオンとすることを特徴とする請求項８〜請求項１０のいずれかの項に記載の複数電源ユニットの電力制御装置。
12. 前記選択手段は、オフ期間が同じ電源ユニットが複数ある場合において、予め決められた優先度に従ってオンとする電源ユニットを決定することを特徴とする請求項１１に記載の複数電源ユニットの電力制御方法。
13. 前記選択手段は、オン状態にある電源ユニットが複数ある場合において、その内の１台または複数台をオフとするとき、最もオン期間が長い電源ユニットを優先的にオフとすることを特徴とする請求項８〜請求項１２のいずれかの項に記載の複数電源ユニットの電力制御装置。
14. 前記選択手段は、オン期間が同じ電源ユニットが複数ある場合において、予め決められた優先度に従ってオフとする電源ユニットを決定することを特徴とする請求項１３に記載の複数電源ユニットの電力制御装置。
15. 複数の電源ユニットの並列動作およびオン／オフ制御によって、被供給装置への供給電力を制御する電力制御装置に使用するプログラムであって、
    オフ状態にある電源ユニットをオンにするときの上限閾値を予め決められた演算式によって算出する上限閾値算出処理と、
    オン状態にある電源ユニットをオフにするときの下限閾値を予め決められた演算式によって算出する下限閾値算出処理と、
    前記上限閾値算出処理および前記下限閾値算出処理の算出結果と、複数の電源ユニットに要求されている電力とを比較し、該比較結果に基づいて電源ユニットのオンまたはオフを決定するオン／オフ決定処理と、
    前記オン／オフ決定処理の決定を受けて複数の電源ユニットの中からオンまたはオフとする電源ユニットを選択する選択処理と、
    をコンピュータに実行させるためプログラム。
    

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