JP2011060091A - サーバ・ラックシステム及びそのクロック周波数制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】複数のサーバを有するシステムのEMI対策をコスト高を招くことなく行うことが可能なサーバ・ラックシステムを提供する。
【解決手段】複数のサーバのCPUクロック周波数を所定シフト幅づつずらして設定し、且つ、複数のサーバのCPUクロック周波数を一定時間毎に巡回させるように制御する。また、サーバの削除又は動作停止、又は、サーバの追加又は動作再開を検出し、サーバの削除又は動作停止、又は、前記サーバの追加又は動作再開が検出された時には、複数のサーバのCPUクロック周波数の再設定を行い、複数のサーバのCPUクロック周波数が順に所定シフト幅づつずらした周波数となるように変更する。
【選択図】図1
【解決手段】複数のサーバのCPUクロック周波数を所定シフト幅づつずらして設定し、且つ、複数のサーバのCPUクロック周波数を一定時間毎に巡回させるように制御する。また、サーバの削除又は動作停止、又は、サーバの追加又は動作再開を検出し、サーバの削除又は動作停止、又は、前記サーバの追加又は動作再開が検出された時には、複数のサーバのCPUクロック周波数の再設定を行い、複数のサーバのCPUクロック周波数が順に所定シフト幅づつずらした周波数となるように変更する。
【選択図】図1
Description
本発明は、複数のサーバをラックに搭載したサーバ・ラックシステム及びそのクロック周波数制御方法に関し、特に、CPUクロック信号による電磁波輻射(EMI)のピークを減少させ、EMI対策として有効な技術に関するものである。
従来、サーバでは電磁波輻射(EMI)を規制の基準以下にするため、サーバの筐体構造、電子回路基板、シールド線の採用等の各種EMI対策を実施している。しかし、EMI対策用部品の採用やEMIを考慮したシミュレーション設計の採用等によりコスト高となっている。また、近年のクロック周波数の高速化や各国のEMI規制の強化により、1GHzを超える高周波領域のEMI対策は更に厳しくなっている。
そこで、このようなクロック信号等のEMI対策方法としては、例えば、特許文献1、2等に記載された技術がある。
特許文献1には、入力クロック信号に対して段階的に遅延されたクロック信号を生成し、このクロック信号から入力クロック信号に対して順に遅延量が小さくなるようにクロック信号を選択出力することで出力クロック信号のスペクトルを分散し、ピークノイズレベルを低減することが記載されている。
また、特許文献2には、スペクトル拡散処理を施したクロック信号を用いて映像信号処理を行うことで、EMI対策部品や筐体のシールドを用いることなく、EMIレベルを低減することが記載されている。
上述のようにEMI対策を行うには、コスト高となっており、また、近年のクロック周波数の高速化や各国のEMI規制の強化により、1GHzを超える高周波領域のEMI対策は更に厳しくなっている。特許文献1、2には、クロック信号に対してスペクトル拡散処理を施すことが記載されているが、複数のサーバを有するシステムの各サーバのEMI対策を行うものではない。
本発明の目的は、複数のサーバを有するシステムのEMI対策をコスト高を招くことなく簡単な構成で行うことが可能なサーバ・ラックシステム及びそのクロック周波数制御方法を提供することにある。
本発明は、演算処理を行うCPUを有する複数のサーバをラックに搭載したサーバ・ラックシステムにおいて、複数のサーバのCPUクロック周波数を所定シフト幅づつずらして設定する。
また、本発明は、演算処理を行うCPUを有する複数のサーバをラックに搭載したサーバ・ラックシステムにおいて、複数のサーバのCPUクロック周波数を所定シフト幅づつずらして設定し、且つ、複数のサーバのCPUクロック周波数を一定時間毎に巡回させるように制御する。
更に、本発明は、演算処理を行うCPUを有する複数のサーバをラックに搭載したサーバ・ラックシステムにおいて、複数のサーバのCPUクロック周波数を所定シフト幅づつずらして設定する。また、サーバの削除又は動作停止、又は、前記サーバの追加又は動作再開を検出し、その検出手段によりサーバの削除又は動作停止、又は、サーバの追加又は動作再開が検出された時には、複数のサーバのCPUクロック周波数の再設定を行い、複数のサーバのCPUクロック周波数が順に所定シフト幅づつずらした周波数となるように変更する。
本発明によれば、ラックに搭載する複数のサーバのCPUクロック周波数を所定シフト幅づつシフトさせて分散することにより、CPUクロック周波数帯付近で発生する電磁波輻射(EMI)のピークを減少させ、EMIレベルを低減させることが可能となる。そのため、サーバのEMI対策にかかるコストを低減させることができる。また、複数のサーバのCPUクロック周波数を一定時間毎にラウンドさせることにより、複数のサーバの処理性能を平準化することが可能となる。
特に、本発明は、データセンタ等でラックに多数のサーバを設置する場合に、複数のサーバからのEMIレベルを低減させるのに効果的である。また、クロック周波数が高周波になってもEMI対策が可能である。更に、EMIをラック単位で管理しているので、データセンタ等でサーバを多数に設置する場合には、ラック単位でEMIの管理を容易に行うことが可能となる。
図1は本発明に係るサーバ・ラックシステムの一実施形態の構成を示すブロック図である。図中1はサーバ、3はサーバ1を搭載するラックである。ラック3内には複数のサーバ1が垂直方向に並んで搭載されている。ラック3内には各サーバ1の搭載位置を検出する搭載位置検出手段2が配置されている。ラック3の外部には、各サーバ1のCPUクロック周波数を決定するCLK周波数決定手段4が配置されている。CLK周波数決定手段4については詳しく後述する。
次に、搭載位置検出手段2のサーバの検出方法を説明する。例えば、各サーバにはUSBポートが設けられ、ラック3には各サーバ1を搭載するための複数のスロットが設けられているためラック3のスロットにサーバに対応してUSBポートを配置しておく。サーバがラック3のスロットに装着された場合には、USBポートの接続状況からどのサーバがどのスロットに装着されたかが分かる。
また、別の方法として、上述のようにラック3には各サーバ1を搭載する複数のスロットが設けられているため、例えば、各スロットに対応して機械式スイッチや光センサ等の検出手段を配置しておく。従って、これらの検出手段により各スロット内のサーバの有無を検出する。搭載位置検出手段2には各スロットのサーバに対応して受信部21と送信部22が設けられ、各サーバから送信されるサーバ名等の情報を受信し、送信部22から対応するサーバの有無とサーバ名等の情報がCLK周波数決定手段4に送信する。そのため、CLK周波数決定手段4ではどのサーバがどの位置(スロット)に搭載されているかが分かる。
各サーバ1内には、演算処理を行うCPU11、CPU11のクロック周波数を制御するCLK制御部12、サーバ内のCPU数、クロック周波数等の情報を記憶するサーバ情報記憶部13、サーバ情報記憶部13の情報をCLK周波数決定手段4に送信する情報送信部14が配置されている。また、各サーバ1にはCLK周波数決定手段4で決定したクロック周波数を受信する情報受信部15が配置され、CLK制御部12は情報受信部15で受信したクロック周波数にCPUクロックを制御する。
CLK周波数決定手段4には、情報送信部14から送信された情報を記憶する記憶装置42と各サーバのクロック周波数を決定する決定部41が設けられている。決定手段41は後述するように記憶装置42内にサーバの搭載位置、サーバ名、動作クロック周波数等を記録した動作CLKリストを作成し、それを参照して各サーバのCPUクロック周波数を制御する。
次に、本実施形態の動作を図1の構成図、図2乃至図5の動作原理図を参照して説明する。まず、図2を用いてラック3に搭載した複数のサーバによるEMIを低減させる原理を説明する。例えば、ラック3内に6台のサーバ(サーバ1〜サーバ6)が搭載されているものとする。
その際、複数のサーバはラック3内に垂直方向(上下方向)に並んで搭載され、図2では6台のサーバをサーバ1からサーバ6として示す。また、サーバ1を最上位置のサーバ、サーバ2を2番目に高い位置のサーバ、サーバ3を3番目に高い位置のサーバ、…、というように数値の小さいサーバほど高い位置に搭載されたサーバとする。これは、後述する図3〜図5の場合も同様である。
通常のEMIの電界強度は図2(a)に示すようにCPUクロック周波数付近を中心に大きなピークが発生する。本実施形態では、図2(b)に示すように各サーバ(サーバ1からサーバ6)のCPUクロック周波数を所定シフト幅づつずらしており、その結果、EMIの電界強度のピークを大幅に低減させることが可能となる。本発明は、このような原理に基づいて複数のサ―バのEMIを低減させる。
また、上述のように複数のサーバがラック3に垂直方向に並んで搭載されている場合には、例えば、図2(b)に示すように最上位置のサーバ1から最も低い位置のサーバ6に向かって所定シフト幅づつ順に低い周波数にずらすように設定する。即ち、高い位置のサーバほど高いCPUクロック周波数に設定し、低い位置のサーバになるほど低いCPUクロック周波数に設定する。もちろんその逆でも良いし、CPUクロック周波数とサーバ位置とは関連付けなくてもよい。
図3は本実施形態のサーバ・ラックシステムにおいて、サーバが削除された(または動作停止した)ときの動作を説明する図である。同様に、ラック3内に6台のサーバ(サーバ1〜サーバ6)が搭載され、図3(a)に示すようにサーバ1からサーバ6のCPUクロック周波数を所定シフト幅づつずらして動作しているものとする。また、図2と同様に数値の小さいサーバほど高い位置に搭載されたサーバとする。
この状態で、例えば、サーバ2が削除(取り外し)されると、図3(b)に示すようにサーバ3〜サーバ6のCPUクロック周波数を変更し、複数のサーバのCPUクロック周波数に空きがないようにする。つまり、サーバ2が削除されると、サーバ2より低い位置の全てのサーバ(サーバ3から6)のCPUクロック周波数を順に高い周波数にシフトさせることで、空き周波数を詰めるようにする。
図4は逆にサーバが追加(増設)された(または動作再開した)ときの動作を説明する図である。例えば、5台のサーバ(サーバ1からサーバ4及びサーバ6)が搭載され、図4(a)に示すように5台のサーバがCPUクロック周波数を所定シフト幅づつずらして動作しているものとする。また、図2と同様に数値の小さいサーバほど高い位置に搭載されたサーバとする。
この状態で、例えば、サーバ5が追加されると、サーバ5のクロック周波数を空けるため、図4(b)に示すようにサーバ6のクロック周波数を変更し、複数のサーバのCPUクロック周波数に空きがないようにする。つまり、サーバ5より高い位置のサーバ1から4のCPUクロック周波数はそのままとし、サーバ5より低い位置のサーバ6のCPUクロック周波数を低い周波数にシフトさせることで、全てのサーバのCPUクロック周波数を順に所定シフト幅づつずらした状態とする。
本実施形態では、サーバの追加(増設)又は削除に応じて複数のサーバのCPUクロック周波数を変更することにより、常時、複数のサーバによるEMIを低減させることが可能となる。なお、サーバの追加や削除は搭載位置検出手段2によって検出され、CLK周波数決定手段4に送信される。また、サーバの動作停止や動作再開は、例えば、各サーバの情報送信部14からCLK周波数決定手段4に通知され、どのサーバが動作停止したのか動作を再開したのが分かるものとする。
図5は本発明の他の実施形態の動作を説明する図である。本実施形態では、一定時間毎に複数のサーバのCPUクロック周波数を巡回させる例を説明する。なお、図2と同様に数値の小さいサーバほど高い位置に搭載されたサーバとする。図5(a)に示すようにサーバ1が最も高いCPUクロック周波数で動作しているが、一定時間後の次の動作では図5(b)に示すようにサーバ6が最も高いCPUクロック周波数となり、サーバ1のクロック周波数は2番目に高い周波数に変更する。この動作を繰り返すことにより、サーバ1からサーバ6のCPUクロック周波数を一定時間毎にラウンドさせる。複数のサーバの処理能力を平準化するためには、複数のサーバのCPUクロック周波数を一定時間毎にラウンドさせることが望ましい。
次に、図6、図7及び図8を用いて本実施形態の詳細な動作を説明する。図6は上述のように決定部41で記憶装置42内に作成する動作CLKリストの一例を示す図、図7、図8は本実施形態の動作を説明するフローチャートである。なお、図7のステップ302から図8のステップ316に処理が進むものとする。最初は、図6に示す記憶装置42内に動作クロックリストは作成されておらず、動作クロックリストの作成と作成後の動作について説明する。動作クロックリストは決定部41により記憶装置42内に作成され、図6に示すようにラック3内における各サーバ1の搭載位置、サーバ名、動作クロック周波数等の情報が記録されている。
まず、ラック3に搭載された複数のサーバの動作が開始されると(ステップ301)、決定部41はサーバ搭載位置、サーバ名、動作クロック周波数等が記載された動作クロックリストが記憶装置42に作成されているかを判断する(ステップ302)。最初は作成されていないので、図8のステップ316へ進み、搭載位置検出手段2から各サーバのラック搭載位置を検出し、ステップ317でラック3に搭載された全てのサーバ情報(CPU数やクロック周波数等の情報)を読み込み、ステップ318でサーバ情報から各サーバの基本CPUクロック周波数を確認する。
決定部41はサーバ基本CPUクロック周波数からクロックシフト周波数(シフト幅)Δfを設定し(ステップ319)、サーバ搭載位置、クロックシフト周波数Δfに従い、各サーバの動作CPUクロック周波数を計算する(ステップ320)。その結果から、図6に示す動作クロックリストを作成する(ステップ321)。図6の例では、基本CPUクロック周波数が2.0GHzで、クロックシフト周波数Δfが5MHzであり、最も高い位置のサーバから順に低いCPUクロック周波数が割り当てられている。クロックシフト周波数(シフト幅)Δfは基本CPUクロック周波数の何%にするかで決定する。
動作クロックリストを作成すると、各サーバに動作クロック周波数を送信し(ステップ322)、図7のステップ310に進む。ここでは、ステップ310以降の動作として図5で説明した一定時間毎に各CPUクロック周波数を巡回させる例を説明する。まず、タイマーをセットする(ステップ310)。タイマーは複数のサーバのサーバ処理量の平準化を目的とするため、例えば、1分等の時間をセットする。
次いで、タイマーがゼロになるかを判断し(ステップ311)、タイマーがゼロになるとステップ312で動作クロックリストの各サーバのCPUクロック周波数を所定シフト幅Δfだけシフトさせて動作クロックリストの内容を書き換える。即ち、図5(a)に示すように現在サーバ1が最も高いCPUクロック周波数、サーバ6が最も低いCPUクロック周波数で動作していると、図5(b)に示すように各サーバのCPUクロック周波数をΔfだけシフトさせてサーバ6のCPUクロック周波数を最も高い周波数に、サーバ1のCPUクロック周波数を2番目に高い周波数というように変更する。
次に、決定部41は書き換え後の動作クロックリストの動作クロック周波数を各サーバへ送信する(ステップ313)。その際、搭載位置検出手段2の送信部22、各サーバの情報受信部15を経由して各サーバのCLK制御部12へ送信する。CLK制御部12は受信したクロック周波数にCPUクロック周波数を変更する。
その後、ステップ314で処理の終了を判断し、終了でない場合にはステップ302へ戻る。この場合には動作クロックリストは作成されているので、ステップ303へ進み、搭載位置検出手段2で検出されたサーバ搭載位置及びサーバ情報と、動作クロックリストに記載されているサーバ搭載位置及びサーバ情報とを比較する。
今回は、サーバの追加や削除などの変更はないので再びステップ310へ進むものとする。ステップ310以降では、再び各サーバの動作クロック周波数をΔfだけシフトさせる。この処理を繰り返すことにより、図5に示すようにタイマー時間毎(一定時間毎)に複数のサーバの動作クロック周波数を巡回(ラウンド)させることができ、各サーバの処理性能を平準化することが可能となる。
次に、図3で説明したようにサーバが削除された(または動作停止した)ときの動作を説明する。動作が継続している時に、例えば、サーバ2をラック3から削除(または動作停止)すると、ステップ303で搭載位置検出手段2で検出されたサーバ搭載位置及びサーバ情報と、動作クロックリストに記載されているサーバ搭載位置及びサーバ情報の比較を行う。この場合には、両者に違いがあるものとし、ステップ304でサーバ2が削除(または動作停止)していることを認識する。
次いで、ステップ307へ進み、動作クロックリストから削除されたサーバの情報を削除する。この例では、サーバ2の情報を動作クロックリストから削除する。その後、ステップ308に進み、サーバ2に割り当てていた動作クロック周波数に空きが発生するため、サーバ2より低い位置のサーバ3からサーバ6の動作クロックを再計算し、動作クロックリストに保存する。
次に、ステップ309に進み、動作クロックリストの動作クロック周波数を各サーバに送信する。その結果、図3(b)に示すようにサーバ3からサーバ6の動作クロック周波数は、それ以前までにサーバ2で使用していた動作クロック周波数から順次周波数の低い方へ割り当てられる。その後、ステップ310へ進み、上述のように複数のサーバのCPUクロック周波数を巡回させる動作を行う。
次に、図4で説明したようにサーバが追加されたとき(または動作再開)の動作を説明する。例えば、5台のサーバ(サーバ1からサーバ4、サーバ6)が動作している状態からサーバ搭載位置“5”にサーバ5が追加されたときの例を説明する。まず、動作が継続している時に、例えば、サーバ5をラックに追加(または動作停止)すると、ステップ303で搭載位置検出手段2で検出されたサーバ搭載位置及びサーバ情報と、動作クロックリストに記載されているサーバ搭載位置及びサーバ情報との比較を行う。この場合には、両者に違いがあるものとし、ステップ304でサーバ5が追加(または動作再開)されたことを認識する。
その後、ステップ305へ進み、動作クロックリストのサーバ搭載位置“5”に、サーバ5を追加する。また、上述のようにステップ306で追加されたサーバ及び追加されたサーバより低い位置のサーバの動作クロック周波数を1つづつ下げて、動作クロック周波数を再計算し、動作クロックリストに保存する。
次いで、ステップ309に進み、動作クロックリストの動作クロック周波数を各サーバに送信する。その結果、図4(b)に示すようにサーバ5、サーバ6の動作クロック周波数は、今までサーバ6で使用していた動作クロック周波数から順次周波数の低い方へ割り当てられる。その後、再びステップ310へ進み、上述のように複数のサーバのCPUクロック周波数を巡回させる動作を行う。ステップ314で動作終了になると、複数のサーバの動作を停止する。
以上のように動作初期段階でのサーバ・ラックシステムの各サーバの動作クロック周波数の設定、ラックからサーバを削除したときの動作クロック周波数の設定、ラックにサーバを追加したときの動作クロック周波数の設定、一定時間毎の動作クロック周波数を巡回させる動作を行う。
なお、以上の実施形態のサーバ・ラックシステムはハードウェアによっても実現できるが、コンピュータをそのサーバ・ラックシステムとして機能させるためのプログラムをコンピュータがコンピュータ読み取り可能な記録媒体から読み込んで実行することによっても実現することができる。また、以上の実施形態のクロック周波数制御方法はハードウェアによっても実現できるが、コンピュータにその方法を実行させるためのプログラムをコンピュータがコンピュータ読み取り可能な記録媒体から読み込んで実行することによっても実現することができる。
本発明は、ラック内にクロック信号を用いる複数のサーバ等を搭載するシステムのEMI対策に好適に使用することができる。
1 サーバ
2 搭載位置検出手段
3 ラック
4 CLK周波数決定手段
11 CPU
12 CLK制御部
13 サーバ情報記憶部
14 情報送信部
15 情報誌受信部
21 受信部
22 送信部
41 決定部
42 記憶装置
2 搭載位置検出手段
3 ラック
4 CLK周波数決定手段
11 CPU
12 CLK制御部
13 サーバ情報記憶部
14 情報送信部
15 情報誌受信部
21 受信部
22 送信部
41 決定部
42 記憶装置
Claims (11)
- 演算処理を行うCPUを有する複数のサーバをラックに搭載したサーバ・ラックシステムであって、
前記複数のサーバのCPUクロック周波数を所定シフト幅づつずらして設定する設定手段を備えたことを特徴とするサーバ・ラックシステム。 - 演算処理を行うCPUを有する複数のサーバをラックに搭載したサーバ・ラックシステムであって、
前記複数のサーバのCPUクロック周波数を所定シフト幅づつずらして設定する設定手段と、
前記複数のサーバのCPUクロック周波数を一定時間毎に巡回させるように制御する手段と、
を備えたことを特徴とするサーバ・ラックシステム。 - 演算処理を行うCPUを有する複数のサーバをラックに搭載したサーバ・ラックシステムであって、
前記複数のサーバのCPUクロック周波数を所定シフト幅づつずらして設定する設定手段と、
前記サーバの削除又は動作停止、又は、前記サーバの追加又は動作再開を検出する検出手段と、
前記検出手段により前記サーバの削除又は動作停止、又は、前記サーバの追加又は動作再開が検出された時に前記複数のサーバのCPUクロック周波数の再設定を行い、前記複数のサーバのCPUクロック周波数が順に所定シフト幅づつずらした周波数となるように変更する変更手段と、
を備えたことを特徴とするサーバ・ラックシステム。 - 前記設定手段は、前記複数のサーバのCPUクロック周波数を一定時間毎に巡回させるように制御することを特徴とする請求項3に記載のサーバ・ラックシステム。
- 演算処理を行うCPUを有する複数のサーバをラックに搭載したサーバ・ラックシステムのクロック周波数制御方法であって、
前記複数のサーバのCPUクロック周波数を所定シフト幅づつずらして設定することを特徴とするクロック周波数制御方法。 - 演算処理を行うCPUを有する複数のサーバをラックに搭載したサーバ・ラックシステムのクロック周波数制御方法であって、
設定手段により、前記複数のサーバのCPUクロック周波数を所定シフト幅づつずらして設定する工程と、
制御手段により、前記複数のサーバのCPUクロック周波数を一定時間毎に巡回させるように制御する工程と、
を含むことを特徴とするクロック周波数制御方法。 - 演算処理を行うCPUを有する複数のサーバをラックに搭載したサーバ・ラックシステムのクロック周波数制御方法であって、
設定手段により、前記複数のサーバのCPUクロック周波数を所定シフト幅づつずらして設定する工程と、
検出手段により、前記サーバの削除又は動作停止、又は、前記サーバの追加又は動作再開を検出する工程と、
変更手段により、前記検出手段で前記サーバの削除又は動作停止、又は、前記サーバの追加又は動作再開が検出された時に前記複数のサーバのCPUクロック周波数の再設定を行い、前記複数のサーバのCPUクロック周波数が順に所定シフト幅づつずらした周波数となるように変更する工程と、
を含むことを特徴とするクロック周波数制御方法。 - 更に、前記複数のサーバのCPUクロック周波数を一定時間毎に巡回させるように制御する工程を含むことを特徴とする請求項7に記載のクロック周波数制御方法。
- コンピュータを、
ラックに搭載された演算処理を行うCPUを有する複数のサーバのクロック周波数を所定シフト幅づつずらして設定する設定手段と、
して機能させるためのプログラム。 - コンピュータを、
ラックに搭載された演算処理を行うCPUを有する複数のサーバのクロック周波数を所定シフト幅づつずらして設定する設定手段と、
前記複数のサーバのCPUクロック周波数を一定時間毎に巡回させるように制御する手段と、
して機能させるためのプログラム。 - コンピュータを、
ラックに搭載された演算処理を行うCPUを有する複数のサーバのクロック周波数を所定シフト幅づつずらして設定する設定手段と、
前記サーバの削除又は動作停止、又は、前記サーバの追加又は動作再開を検出する検出手段と、
前記検出手段により前記サーバの削除又は動作停止、又は、前記サーバの追加又は動作再開が検出された時に前記複数のサーバのCPUクロック周波数の再設定を行い、前記複数のサーバのCPUクロック周波数が順に所定シフト幅づつずらした周波数となるように変更する変更手段と、
して機能させるためのプログラム。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2011159129A (ja) * | 2010-02-01 | 2011-08-18 | Toyota Motor Corp | マルチコアプロセッサ及びこれを用いる車載電子制御装置 |
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A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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