JP2011103024A - 電力制御装置，コンピュータシステム，電力制御方法，コンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】複数のコンピュータで共通の電源を使用するための新しい枠組みを提供する。
【解決手段】本発明の電力制御装置は、電源から電力を受けて動作する複数のコンピュータで使用されたリソース量を示す情報を取得し、該取得した情報に基づいて、各コンピュータそれぞれに設定された使用可能リソース量に対するリソース使用率を求め、該求めたリソース使用率に応じてコンピュータ間の電力配分を制御する。
【選択図】図３

Description

本発明は、複数のコンピュータで共通の電源を使用するための技術に関する。

複数のコンピュータを含んで構成されるシステムでは、共通の電源を用いて各コンピュータに電力を供給するように構成されている場合がある。このようなシステムでは、各コンピュータの消費電力の合計を所定の電力（例えば、電源の最大供給電力）以下にしなければならない場合に、各コンピュータの消費電力の調整が行われる。

下記特許文献１には、複数のサーバブレードによって構成されたシステム全体の消費電力が所定の値以上となった場合に、サーバブレードごとの消費電力を、予め決められた消費電力（最低保証電力値）に近づくように制御する技術が開示されている。

また、下記特許文献２には、物理サーバそれぞれの未使用のＣＰＵ量に基づいて、各物理サーバそれぞれのＣＰＵの駆動周波数を低下させ、物理サーバそれぞれの消費電力を制御する技術が開示されている。

特開２００７−２１３１６７号公報 特開２００９−１７５７８８号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、予め最低保証電力値を設定しなければならない。

また、特許文献２の技術は、物理サーバごとに消費電力を調整しているにすぎず、複数の物理サーバの状況に応じて電力を配分するものではない。

そこで、本発明は、複数のコンピュータで共通の電源を使用するための新しい枠組みを提供することを目的とする。

本発明の電力制御装置は、電源から電力を受けて動作する複数のコンピュータで使用されたリソース量を示す情報を取得する手段と、前記取得した情報に基づいて、各コンピュータそれぞれに設定された使用可能リソース量に対するリソース使用率を求め、該求めたリソース使用率に応じてコンピュータ間の電力配分を制御する手段と、を備えることを特徴とする。

本発明の実施態様では、前記制御する手段は、前記求めたリソース使用率に応じてコンピュータ間で電力を比例配分してもよい。

また別の実施態様では、前記制御する手段は、各コンピュータそれぞれに予め設定された優先度を用いて前記求めたリソース使用率を重み付けし、該重み付けされたリソース使用率に応じてコンピュータ間で電力を比例配分してもよい。

本発明のコンピュータシステムは、電源から電力を受けて動作する複数のコンピュータと、該コンピュータと通信可能に構成された電力制御装置とを含み、前記複数のコンピュータは、使用されたリソース量を示す情報を前記電力制御装置へ送信する手段と、前記電力制御装置による制御に基づき、自装置の消費電力を調整する手段とを備え、前記電力制御装置は、前記複数のコンピュータそれぞれから前記リソース量を示す情報を取得する手段と、前記取得した情報に基づいて、各コンピュータそれぞれに設定された使用可能リソース量に対するリソース使用率を求め、該求めたリソース使用率に応じてコンピュータ間の電力配分を制御する手段とを備える、ことを特徴とする。

本発明の電力制御方法は、電源から電力を受けて動作する複数のコンピュータで使用されたリソース量を示す情報を取得するステップと、前記取得した情報に基づいて、各コンピュータそれぞれに設定された使用可能リソース量に対するリソース使用率を求め、該求めたリソース使用率に応じてコンピュータ間の電力配分を制御するステップと、を含むことを特徴とする。

本発明のコンピュータプログラムは、上記電力制御方法を情報処理装置に実行させるためのコンピュータプログラムである。

なお、本発明において、手段とは、単に物理的手段を意味するものではなく、その手段が有する機能をソフトウェアによって実現する場合も含む。また、１つの手段や装置が有する機能が２つ以上の物理的手段や装置により実現されても、２つ以上の手段や装置の機能が１つの物理的手段や装置により実現されても良い。

本発明によれば、各コンピュータそれぞれで使用されたリソース量を示す情報に基づき、コンピュータ間の電力配分を制御することができる。これにより、限られた電力を複数のコンピュータで適切に分配して有効に利用することができる。また、ユーザが予め何らかの設定を行う必要がないので、ユーザの利便性が損なわれることがない。

第１実施形態のコンピュータシステムの全体構成を示す図である。 動作情報記憶手段に記憶される情報のデータ構造の一例を示す図である。 電力制御装置による電力配分制御処理のフローチャートである。 第２実施形態のコンピュータシステムの全体構成を示す図である。 第３実施形態のコンピュータシステムの全体構成を示す図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

図１は、第１実施形態のコンピュータシステム１の全体構成を示す。

コンピュータシステム１は、複数のコンピュータ１０１ａ〜１０１ｃと、複数のコンピュータ１０１ａ〜１０１ｃそれぞれと通信可能に構成された電力制御装置１０３とを含んで構成される。通信回線としては、ＬＡＮ、ＷＡＮ、又はＢｌｕｅＴｏｏｔｈ等の周知の技術を用いて構成されるものを用いることができる。

また、コンピュータシステム１は、例えば、複数のコンピュータで共通の電源を使用するように構成されており、各コンピュータの動作に要する電力のコンピュータ間の配分を上記電源の最大供給電力以下の範囲で制御する電力制御機能を備えている。このため、複数のコンピュータ１０１ａ〜１０１ｃは、それぞれ動作状況監視手段１１１と消費電力調整手段１１３とを備えており、これら動作状況監視手段１１１及び消費電力調整手段１１３と、電力制御装置１０３とが協働することにより、かかる電力制御機能が実現される。

コンピュータ１０１ａは、例えば、ＣＰＵ、メモリ、Ｉ／Ｏポート（ＰＣＩスロットやＳＣＳＩ接続用スロットなど）、ハードディスクドライブ、及び通信装置等（図示省略）を備え、ユーザに対して所定のアプリケーションサービスを提供するサーバとして用いられるものとする。

また、コンピュータ１０１ａは、ＣＰＵがハードディスクドライブに記憶されているプログラムをメモリ上に読み出して実行することにより機能的に実現される手段として、動作状況監視手段１１１と、消費電力調整手段１１３とを備える。

動作状況監視手段１１１は、自装置（コンピュータ１０１ａ）全体で使用されたリソース量（第１実施形態では、消費電力）を所定の時間間隔（例えば、５秒間隔）で取得し、自装置の動作情報として電力制御装置１０３へ送信する。かかる動作情報は、例えば、ＢＭＣ（Baseboard Management Controller）によって取得したり、電圧センサや電流センサを適宜設置して、これらセンサで得たデータに基づいて算出することが考えられる。なお、動作情報の取得及び送信の時間間隔は、ユーザによって設定を適宜変更できるようにしてもよい。

消費電力調整手段１１３は、電力制御装置１０３が送信する後述の制御信号に基づき、自装置の消費電力を調整する。消費電力の調整方法としては、例えば、ＣＰＵの動作周波数、ＣＰＵの動作電圧、メモリのバンド幅、及びＩ／Ｏポートのバンド幅を調整することで、消費電力を調整する方法が考えられる。

なお、その他のコンピュータ１０１ｂ，１０１ｃも、コンピュータ１０１ａと同様に構成することができる。

電力制御装置１０３は、例えば、ＣＰＵ、メモリ、ハードディスクドライブ、及び通信装置等（図示省略）を備える一般的なパソコンやサーバ用コンピュータを用いて構成することができる。

また、電力制御装置１０３は、動作情報記憶手段１２１と、動作情報取得手段１２５と、電力配分制御手段１２７とを備える。動作情報記憶手段１２１は、例えばハードディスクドライブによって機能的に実現され、動作情報取得手段１２５及び電力配分制御手段１２７は、例えばＣＰＵがハードディスクドライブに記憶されているプログラムをメモリ上に読み出して実行することにより機能的に実現される。

動作情報記憶手段１２１は、図２に示すように、各コンピュータ１０１ａ〜１０１ｃの動作情報（ここでは消費電力を示す情報）それぞれと、電力制御装置１０３が動作情報を取得した日時とを対応付けて記憶する。なお、消費電力の単位はＷ（ワット）である。

動作情報取得手段１２５は、各コンピュータ１０１ａ〜１０１ｃがそれぞれ送信する動作情報を取得し、取得日時に対応付けて動作情報記憶手段１２１に格納する。

電力配分制御手段１２７は、各コンピュータ１０１ａ〜１０１ｃから取得した動作情報に基づいて、各コンピュータ１０１ａ〜１０１ｃそれぞれに設定された使用可能リソース量に対するリソース使用率（例えば、最大消費電力に対する消費電力の割合）を求め、該求めたリソース使用率に応じてコンピュータ間の電力配分を制御する。例えば、電力のコンピュータ間の配分を決定し、該配分を示す情報を、各コンピュータそれぞれに制御信号として送信する。なお、各コンピュータ１０１ａ〜１０１ｃそれぞれの使用可能リソース量を示す情報は、動作情報記憶手段１２１などに記憶されているものとする。

図３は、電力制御装置１０３による電力配分制御処理のフローチャートを示す。

電力制御装置１０３は、定期的に、又は各コンピュータ１０１ａ〜１０１ｃで共通に使用する電源の最大供給電力が変動（増加又は減少）した場合に、かかる電力配分制御処理を実行する。なお、電源の最大供給電力が変動する場合としては、電源を構成する複数の電源ユニットのいずれかに不具合が生じた場合や、システム全体の発熱量が閾値を超えたことにより、システム全体の消費電力を低減する必要が生じた場合や、ユーザによって強制的に最大供給電力が変更された場合などが考えられる。

以下、図３を参照して、電力配分制御処理の流れについて説明する。

まず、電力制御装置１０３の動作情報取得手段１２５は、各コンピュータ１０１ａ〜１０１ｃの動作情報として、各コンピュータ１０１ａ〜１０１ｃそれぞれの消費電力を示す情報を取得し（ステップ３０１）、取得日時に対応付けて動作情報記憶手段１２１に格納する（ステップ３０２）
電力配分制御手段１２７は、各コンピュータ１０１ａ〜１０１ｃから受信して動作情報記憶手段１２１に格納された動作情報に基づいて、リソース使用率、すなわち各コンピュータ１０１ａ〜１０１ｃそれぞれに設定された最大消費電力に対する消費電力の割合を求め、該求めたリソース使用率に応じてコンピュータ間の電力の配分を決定する（ステップ３０３）。

具体的には、第１実施形態では、各コンピュータ１０１ａ〜１０１ｃそれぞれの消費電力を、そのままリソース使用率の計算に用いるのではなく、過去一定期間における動作情報に基づいて得られる、各コンピュータ１０１ａ〜１０１ｃそれぞれの消費電力の平均値（平均消費電力）を用いる。そして、求めたリソース使用率に応じてコンピュータ間で電力を比例配分するという第１のルールに基づいて、電力配分を決定する。 例えば、本実施形態では、コンピュータ１０１ａの最大消費電力を６００Ｗ、コンピュータ１０１ｂの最大消費電力を４００Ｗ、及びコンピュータ１０１ｃの最大消費電力を５００Ｗとする。また、現在の日時を２００９年１０月２０日１７時５分とする。また、「過去一定期間」を過去３０分以内とすると、図２に示す、同日の１６時２５分〜１７時５分までに９回取得したそれぞれの動作情報が平均値の算出に用いられることになる。これにより、かかる期間における、コンピュータ１０１ａの平均消費電力は４５０Ｗ、コンピュータ１０１ｂの平均消費電力は３００Ｗ、及びコンピュータ１０１ｃの平均消費電力は２５０Ｗであることがわかる。

以上より、各コンピュータ１０１ａ〜１０１ｃそれぞれの最大消費電力に対する平均消費電力の割合は、コンピュータ１０１ａについては７５％（４５０Ｗ／６００Ｗ）、コンピュータ１０１ｂについては７５％（３００Ｗ／４００Ｗ）、及びコンピュータ１０１ｃについては５０％（２５０Ｗ／５００Ｗ）となる。

また、電源の新たに設定された最大供給電力を９００Ｗとすると、かかる９００Ｗの電力を、各コンピュータ１０１ａ〜１０１ｃそれぞれの最大消費電力に対する平均消費電力の割合に比例するように配分した場合、つまり「７５：７５：５０」の比率で配分すると、コンピュータ１０１ａについては３３８Ｗ、コンピュータ１０１ｂについては３３８Ｗ、及びコンピュータ１０１ｃについては２２５Ｗとなる。なお、新たに設定された最大供給電力とは、直前に実行された電力配分制御処理の時と同じ電力又はその時から変動した電力（変動後の電力）である。

そして、電力制御装置１０３の電力配分制御手段１２７は、各コンピュータ１０１ａ〜１０１ｃにおいて、上記決定した配分で電力が使用されるように、各コンピュータ１０１ａ〜１０１ｃの動作を制御する（ステップ３０４）。

具体的には、電力制御装置１０３の電力配分制御手段１２７が、各コンピュータ１０１ａ〜１０１ｃそれぞれに対し、配分された電力の下で動作させるための制御信号を送信することで、各コンピュータ１０１ａ〜１０１ｃそれぞれの消費電力調整手段１１３が該制御信号に基づいて制御され、各コンピュータ１０１ａ〜１０１ｃそれぞれの消費電力が調整される。

以上のように、第１実施形態のコンピュータシステム１によれば、電力制御装置１０３において、各コンピュータ１０１ａ〜１０１ｃそれぞれの動作情報に基づき、これらコンピュータ１０１ａ〜１０１ｃが共通に使用する電源の最大供給電力の範囲で、各コンピュータ１０１ａ〜１０１ｃそれぞれに設定された最大消費電力に対する消費電力の割合（リソース使用率）に応じて、コンピュータ間で電力を比例配分することができる。これにより、電力がより多く必要なコンピュータにはより多くの電力を割り当てるなどして、限られた電力を各コンピュータ１０１ａ〜１０１ｃそれぞれに適切に配分し、電源からの電力を有効に使用することができるとともに、電力量あたりのシステム全体の性能をより高めることができる。

また、電力のコンピュータ間の配分は、各コンピュータ１０１ａ〜１０１ｃそれぞれの動作情報に基づいて自動的に制御されるため、従来の電力を制御する枠組みとは異なり、ユーザが各コンピュータ１０１ａ〜１０１ｃそれぞれの消費電力を想定し、最低保証電力値等のパラメータを予め設定する必要がないので、ユーザの利便性をより高めることができる。

以上、本発明の第１実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されることなく種々に変形して適用することが可能である。
［変形例］
第２実施形態として、図４に示すように、第１実施形態で説明した電力制御装置１０３に、ユーザから、各コンピュータ１０１ａ〜１０１ｃそれぞれについて優先度の指定を受け付ける優先度指定手段１３３を設けてもよい。

第２実施形態では、電力配分制御手段１２７は、優先度指定手段１３３が受け付けた各コンピュータ１０１ａ〜１０１ｃの優先度を用いて、各コンピュータ１０１ａ〜１０１ｃそれぞれのリソース使用率を重み付けし、該重み付けされたリソース使用率に応じてコンピュータ間で電力を比例配分する。

上記のように、電力制御装置１０３に優先度指定手段１３３を設けることにより、ユーザの希望を反映して、各コンピュータ１０１ａ〜１０１ｃ間の電力の配分を決定することができる。

また、第３実施形態として、図４に示すように、第１実施形態又は第２実施形態で説明した電力制御装置１０３に、ユーザから電力分配制御処理において電力配分の決定時に用いるルールの指定を受け付けるルール指定手段１２９を設けてもよい。

また、ルールの指定方法としては、予め複数のルール（例えば、後述の第１〜４のルール）をプログラム中に記述しておき、これらのうちの一つをユーザに選択させることが考えられる。

指定されるルールとしては、前述の第１のルールのほかに、リソース使用率の高いコンピュータに優先的に電力を配分する第２のルール、リソース使用率が上昇傾向にあるコンピュータに優先的に電力を配分する第３のルール、リソース使用率よりも優先度を重視して電力を配分する第４のルールが考えられる（第４のルールは、電力分配制御処理で優先度を用いる場合にのみ採用することができる）。

リソース使用率の高いコンピュータに優先的に電力を配分する第２のルールは、各コンピュータ１０１ａ〜１０１ｃそれぞれに必要な最低電力を予め設定しておき、リソース使用率の最も高いコンピュータ以外のコンピュータにそれぞれの最低電力を配分し、リソース使用率の最も高いコンピュータには残りの電力を配分するというルールである。なお、最低電力は、ユーザが第２のルールを指定する際に同時に指定できるようにしておくことが考えられる。

リソース使用率が上昇傾向にあるコンピュータに優先的に電力を配分する第３のルールは、各コンピュータ１０１ａ〜１０１ｃそれぞれに必要な最低電力を予め設定しておき、リソース使用率が上昇傾向にあるコンピュータ以外のコンピュータ（リソース使用率が下降傾向又は横ばいのコンピュータ）にそれぞれの最低電力を配分し、リソース使用率が上昇傾向にあるコンピュータには残りの電力を配分するというルールである。なお、最低電力は、第２のルールを指定する場合と同様に、ユーザが第３のルールを指定する際に同時に指定できるようにしておくことが考えられる。

リソース使用率よりも優先度を重視して電力を配分する第４のルールは、各コンピュータそれぞれに必要な最低電力を予め設定しておき、優先度の最も高いコンピュータ以外のコンピュータにそれぞれの最低電力を配分し、優先度の最も高いコンピュータには残りの電力を配分するというルールである。なお、最低電力は、第２又は第３のルールを指定する場合と同様に、ユーザが第４のルールを指定する際に同時に指定できるようにしておくことが考えられる。

これにより、各コンピュータ１０１ａ〜１０１ｃ間の電力の配分を決定する際に、ユーザの希望を反映させ、電力の配分方針を柔軟に決定することができる。また、上記第２〜４のルールのいずれかを用いる場合、ユーザによる設定値と、各コンピュータ１０１ａ〜１０１ｃそれぞれの実際のリソース使用率との両方を考慮して適切に電力を配分することができる。

また、前述の実施形態とは異なり、各コンピュータ１０１ａ〜１０１ｃの動作状況監視手段１０１ａが、自装置のＣＰＵ、メモリ、Ｉ／Ｏポート等の個別の構成要素それぞれの使用されたリソース量（消費電力やバンド幅など）を動作情報として送信し、電力制御装置１０３が該動作情報に基づき、電力の各コンピュータ１０１ａ〜１０１ｃ間の配分を決定するとともに、個別の構成要素それぞれについて消費電力を制御することで、各コンピュータ１０１ａ〜１０１ｃの消費電力を制御するように構成してもよい。なお、各コンピュータ１０１ａ〜１０１ｃにおける個別の構成要素それぞれの使用されたリソース量は、前述のＢＭＣ（Baseboard Management Controller）や、自装置において、動作情報の監視機能を実現する周知のプログラムを実行することによって取得することが考えられる。

また、第１実施形態では、電力配分制御処理において、各コンピュータ１０１ａ〜１０１ｃそれぞれの最大消費電力に対する消費電力の割合（リソース使用率）を計算する際に、過去一定期間における平均消費電力を用いているが、例えば所定のタイミングで取得した一の動作情報に含まれる消費電力のみを用いてもよい。この場合、例えば、電力配分制御処理を実行する時又はその直前に取得した動作情報に含まれる消費電力を用いることができる。

また、第１実施形態では、各コンピュータ１０１ａ〜１０１ｃそれぞれの動作状況監視手段２０３が自装置の動作状況を監視し、所定の時間間隔で動作情報を送信しているが、かかる動作状況の監視及び動作情報の送信機能を、別の情報処理装置（電力制御装置１０３又はその他の装置）で実現するようにしてもよい。

また、第１実施形態では、各コンピュータ１０１ａ〜１０１ｃそれぞれの最大消費電力に対する消費電力（平均消費電力）の割合をリソース使用率として計算したが、例えば、直前の電力配分制御処理時における電源の最大供給電力に対する各コンピュータ１０１ａ〜１０１ｃそれぞれの消費電力の割合をリソース使用率として計算するようにしてもよい。

１…コンピュータシステム
１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ…コンピュータ
１０３…電力制御装置
１１１…動作状況監視手段
１１３…消費電力調整手段
１２１…動作情報記憶手段
１２５…動作情報取得手段
１２７…電力配分制御手段
１２９…ルール指定手段
１３３…優先度指定手段

Claims (6)

1. 電源から電力を受けて動作する複数のコンピュータで使用されたリソース量を示す情報を取得する手段と、
   前記取得した情報に基づいて、各コンピュータそれぞれに設定された使用可能リソース量に対するリソース使用率を求め、該求めたリソース使用率に応じてコンピュータ間の電力配分を制御する手段と、
   を備えることを特徴とする電力制御装置。
2. 前記制御する手段は、前記求めたリソース使用率に応じてコンピュータ間で電力を比例配分する、請求項１に記載の電力制御装置。
3. 前記制御する手段は、各コンピュータそれぞれに予め設定された優先度を用いて前記求めたリソース使用率を重み付けし、該重み付けされたリソース使用率に応じてコンピュータ間で電力を比例配分する、請求項１に記載の電力制御装置。
4. 電源から電力を受けて動作する複数のコンピュータと、該コンピュータと通信可能に構成された電力制御装置とを含むコンピュータシステムにおいて、
   前記複数のコンピュータは、
   使用されたリソース量を示す情報を前記電力制御装置へ送信する手段と、
   前記電力制御装置による制御に基づき、自装置の消費電力を調整する手段とを備え、
   前記電力制御装置は、
   前記複数のコンピュータそれぞれから前記リソース量を示す情報を取得する手段と、
   前記取得した情報に基づいて、各コンピュータそれぞれに設定された使用可能リソース量に対するリソース使用率を求め、該求めたリソース使用率に応じてコンピュータ間の電力配分を制御する手段とを備える、
   ことを特徴とするコンピュータシステム。
5. 電源から電力を受けて動作する複数のコンピュータで使用されたリソース量を示す情報を取得するステップと、
   前記取得した情報に基づいて、各コンピュータそれぞれに設定された使用可能リソース量に対するリソース使用率を求め、該求めたリソース使用率に応じてコンピュータ間の電力配分を制御するステップと、
   を含むことを特徴とする電力制御方法。
6. 請求項５に記載の電力制御方法を情報処理装置に実行させるためのコンピュータプログラム。

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