JP2019128864A

JP2019128864A - 負荷分散システム

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Publication number: JP2019128864A
Application number: JP2018011128A
Authority: JP
Inventors: 智博堀; Tomohiro Hori
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2018-01-26
Filing date: 2018-01-26
Publication date: 2019-08-01
Anticipated expiration: 2038-01-26
Also published as: JP6981276B2

Abstract

【目的】消費電力の増大を抑えつつ、供給可能電力が減少した場合にも継続してサーバ装置に処理を実行させることが可能な負荷分散システムを提供する。【構成】複数のサーバ装置と、複数のサーバ装置に処理を分散させる負荷分散装置と、を有する負荷分散システムであって、複数のサーバ装置の各々は、負荷分散装置により分散された処理を実行する処理部と、処理部に電力を供給する複数の電源モジュールと、複数の電源モジュールの状態を監視し、複数の電源モジュールから供給可能な最大電力を示す最大電力情報を負荷分散装置に通知する電源監視部と、を有する。負荷分散装置は、複数のサーバ装置の最大電力情報に基づいて、複数のサーバ装置への処理の分散を行う。複数のサーバ装置の各々は、負荷分散装置により分散された処理の処理負荷に応じて、複数の電源モジュールの各々を稼働又は停止させる。【選択図】図１

Description

本発明は、複数のサーバ装置で処理の負荷を分散して実行する負荷分散システムに関する。

サーバ等の装置に複数の電源モジュールを設け、電源供給に何らかの障害が発生した場合に備えて、冗長系の電力供給を行うシステムが知られている。例えば、複数の電源モジュール及び冗長系の電力供給系統を有する電力供給装置を効率よく動作させるため、負荷に対して冗長状態で電源モジュールを駆動するとともに、負荷条件に応じて不要な電源モジュールをオフにする制御を行う電力供給装置が提案されている（例えば、特許文献１）。

また、複数のサーバからなるクラスタ構成を有し、処理の負荷を複数のサーバ装置で分散して実行する負荷分散システムが知られている（例えば、特許文献２）。これらを組み合わせたシステム、すなわち電源モジュールを複数搭載し電源供給の冗長系を確保したサーバ機器を複数台設置し、各サーバ機器で処理を分散してサービスを提供する負荷分散システムでは、サーバ機器の電源モジュール又は電源モジュールへの電力供給系統に異常が発生した場合、正常稼働中の電源モジュール及び電力供給系統のみを用いてサーバ機器への電力供給を行い、システムを継続して稼働させることが行われている。

特開平９−２０４２４０号公報特開２０１０−８６１４５号公報

しかし、例えば最大消費電力を１台で供給することが可能な電源モジュールをサーバ機器に複数搭載した場合、サーバ機器への処理負荷が低い状況では電源モジュールの電力変換効率が低下し、処理性能に対する電力消費が増大するという問題があった。

これに対し、複数の電源モジュールで分担してサーバ機器に電力を供給するように構成した場合、サーバ機器への処理負荷に応じて電源モジュールの稼働数を増減させることで、処理性能に対する電力消費を低減させることが可能である。しかし、複数の電源モジュール又は複数の電力供給系統に異常が発生し、サーバ機器が使用する最大消費電力を供給できなくなった場合、異常が発生していない電源モジュールから電力を供給できる場合でも、サーバ機器の動作が直ちに停止し対象のサーバ機器が処理中の結果も失われる。このため、複数のサーバ機器を使用したシステムにおいても、処理に影響が発生する場合があった。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、消費電力の増大を抑えつつ、供給可能電力が減少した場合にも継続して各サーバ装置に処理を実行させることが可能な負荷分散システムを提供することを目的とする。

本発明に係る負荷分散システムは、複数のサーバ装置と、前記複数のサーバ装置に処理を分散させる負荷分散装置と、を有する負荷分散システムであって、前記複数のサーバ装置の各々は、前記負荷分散装置により分散された処理を実行する処理部と、前記処理部に電力を供給する複数の電源モジュールと、前記複数の電源モジュールの状態を監視し、前記複数の電源モジュールから供給可能な最大電力を示す最大電力情報を前記負荷分散装置に通知する電源監視部と、を有し、前記負荷分散装置は、前記複数のサーバ装置の前記最大電力情報に基づいて、前記複数のサーバ装置への処理の分散を行い、前記複数のサーバ装置の各々は、前記負荷分散装置により分散された処理の処理負荷に応じて、前記複数の電源モジュールの各々を稼働又は停止させる、ことを特徴とする。

本発明に係る負荷分散システムによれば、消費電力の増大を抑えつつ、電源モジュールの故障等により各サーバ装置における供給可能電力が減少した場合にも、継続して各サーバ装置に処理を実行させることが可能となる。

本実施例の負荷分散システムの構成を示すブロック図である。各サーバ装置の電力状態を管理する管理テーブルを模式的に示す図である。本実施例の負荷分散システムの動作を示すフローチャートである。本実施例の負荷分散システムの動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施例における説明及び添付図面においては、実質的に同一又は等価な部分には同一の参照符号を付している。

図１は、本実施例の負荷分散システム１００の構成を示すブロック図である。負荷分散システム１００は、上位装置１０、負荷分散装置２０及びサーバ装置群３０から構成されている。サーバ装置群３０は、Ｍ個（Ｍ；２以上の整数）のサーバ装置（第１サーバ装置３０−１〜第Ｍサーバ装置３０−Ｍ）を含む。

上位装置１０は、所定の処理の実行を要求する処理要求を負荷分散装置２０に供給する。また、上位装置１０は、サーバ装置群３０で実行された処理の処理結果を負荷分散装置２０から受領する。

負荷分散装置２０は、上位装置１０から供給された処理要求を第１サーバ装置３０−１〜第Ｍサーバ装置３０−Ｍに分散して配信する負荷分散部２１と、第１サーバ装置３０−１〜第Ｍサーバ装置３０−Ｍの電力状態を監視するサーバ電力監視部２２と、を有する。

負荷分散部２１は、第１サーバ装置３０−１〜第Ｍサーバ装置３０−Ｍの各々（以下、各サーバ装置と称する）において電源モジュールから供給可能な最大電力を示す最大電力情報に基づいて、各サーバ装置で処理可能な最大処理量を算出する。そして、負荷分散部２１は、算出した各サーバ装置の最大処理量に基づいて、上位装置１０からの処理要求に基づく処理を各サーバ装置に分散させて（すなわち、処理負荷を分散させて）配信する。

また、負荷分散部２１は、各サーバ装置において電源モジュールや電源系統に障害が発生した等の理由により各サーバ装置の供給可能な最大電力が減少した場合には、各サーバ装置における電力使用量が減少した最大電力を超えないように、そのサーバ装置に分散させる処理の処理負荷を低減（軽減）する。

サーバ電力監視部２２は、第１サーバ装置３０−１〜第Ｍサーバ装置３０−Ｍから各サーバ装置において供給可能（すなわち、処理に使用可能）な最大電力の状態を示す最大電力情報を受信し、各サーバ装置の電力を監視する。例えば、サーバ電力監視部２２は、各サーバ装置から受信した最大電力情報に基づく情報を管理テーブルＭＴに格納し、各サーバ装置において供給可能な電力の管理を行う。

図２は、管理テーブルＭＴに格納される情報の例を模式的に示す図である。管理テーブルＭＴには、各サーバ装置から受信した最大電力情報に基づいて、例えば各サーバ装置における全電源モジュール及びこれらに接続された電源系統に何も障害がないと仮定した場合の最大電力量に対する現在供給可能な最大電力量の割合（例えば、１００％、８０％等）を表す情報が最大電力状態として格納される。

再び図１を参照すると、第１サーバ装置３０−１〜第Ｍサーバ装置３０−Ｍは、サービス処理部３１、負荷監視部３２、電源監視部３３及びバッテリ部３５を含む。また、第１サーバ装置３０−１〜第Ｍサーバ装置３０−Ｍは、Ｎ個（Ｎ；２以上の整数）の電源モジュール（第１電源モジュール３４−１〜第Ｎ電源モジュール３４−Ｎ）を含む。

サービス処理部３１は、負荷分散装置２０により配信された処理を実行する。サービス処理部３１は、第１電源モジュール３４−１〜第Ｎ電源モジュール３４−Ｎ又はバッテリ部３５から供給された電力に基づいて、処理を実行する。

負荷監視部３２は、サービス処理部３１の処理負荷の状況を監視し、電源監視部３３に定期的に通知する。

電源監視部３３は、第１電源モジュール３４−１〜第Ｎ電源モジュール３４−Ｎの状態を監視して全電源モジュールから供給可能な最大電力を算出し、最大電力情報として負荷分散装置２０に通知する。第１電源モジュール３４−１〜第Ｎ電源モジュール３４−Ｎやこれらに接続された電源系統に障害が発生し、供給可能な最大電力が減少した場合には、電源監視部３３は、減少した新たな最大電力の情報を、最大電力情報として負荷分散装置２０に通知する。

また、電源監視部３３は、負荷監視部３２から通知されたサービス処理部３１の処理負荷の状況に基づいて必要となる電力量を算出し、第１電源モジュール３４−１〜第Ｎ電源モジュール３４−Ｎの各々（以下、各電源モジュールと称する）の電力変換効率が最大となるように、各電源モジュールを稼働又は停止させる。また、電源監視部３３は、バッテリ部３５の充電を行う。

第１電源モジュール３４−１〜第Ｎ電源モジュール３４−Ｎは、夫々が異なる電源系統に接続されている。例えば、第１サーバ装置３０−１の第１電源モジュール３４−１〜第Ｎ電源モジュール３４−Ｎは、電源系統１−１〜１−Ｎに接続されている。第Ｍサーバ装置３０−Ｍの第１電源モジュール３４−１〜第Ｎ電源モジュール３４−Ｎは、電源系統Ｍ−１〜Ｍ−Ｎに接続されている。第１電源モジュール３４−１〜第Ｎ電源モジュール３４−Ｎは、接続された電源系統から供給された電力に対して電力変換を行い、サービス処理部３１、負荷監視部３２及び電源監視部３３に電力を供給する。

バッテリ部３５は、電源監視部３３の制御に応じて、第１電源モジュール３４−１〜第Ｎ電源モジュール３４−Ｎにより充電される。バッテリ部３５は、例えば第１電源モジュール３４−１〜第Ｎ電源モジュール３４−Ｎやこれらに接続された電源系統に障害が発生した場合に、電源監視部３３の制御に応じて不足分の電力をサービス処理部３１に供給する。

次に、本実施例の負荷分散システム１００の動作について、図３及び図４のフローチャートを参照して説明する。以下の説明では、第１サーバ装置３０−１〜第Ｍサーバ装置３０−Ｍのうちの１つを単に「サーバ装置」とも称する。

サーバ装置の負荷監視部３２は、サービス処理部３１の処理負荷の状況を監視し、電源監視部３３に定期的に通知する。電源監視部３３は、第１電源モジュール３４−１〜第Ｎ電源モジュール３４−Ｎの動作状態を監視し、供給可能な最大電力の状態を示す最大電力情報を負荷分散装置２０に通知する（ＳＴＥＰ１０１）。

負荷分散装置２０のサーバ電力監視部２２は、各サーバ装置から通知された最大電力情報を管理する。負荷分散部２１は、最大電力情報に基づいて、各サーバ装置で処理可能な最大処理量を算出する（ＳＴＥＰ１０２）。

負荷分散部２１は、上位装置１０からの処理要求に応じた処理を分散させて第１サーバ装置３０−１〜第Ｍサーバ装置３０−Ｍに配信する（ＳＴＥＰ１０３）。

各サーバ装置のサービス処理部３１は、配信された処理を実行する（ＳＴＥＰ１０４）。負荷監視部３２は、サービス処理部３１の処理負荷の状況を監視し、電源監視部３３に通知する。電源監視部３３は、通知された処理負荷の状況に基づいて、必要となる電力量を算出する（ＳＴＥＰ１０５）。

電源監視部３３は、算出した電力量に基づいて、第１電源モジュール３４−１〜第Ｎ電源モジュール３４−Ｎの夫々の電力変換効率が最大となるように、各電源モジュールを稼働／停止させる（ＳＴＥＰ１０６）。また、電源監視部３３は各電源モジュールを制御し、バッテリ部３５の充電を行う（ＳＴＥＰ１０７）。

電源監視部３３は、第１電源モジュール３４−１〜第Ｎ電源モジュール３４−Ｎ又はこれらに接続された電源系統（例えば、電源系統１−１〜１−Ｎ）のいずれかに障害が発生したか否かを判定する（ＳＴＥＰ１０８）。障害が発生していないと判定された場合（ＳＴＥＰ１０８：Ｎｏ）、ＳＴＥＰ１０４に戻り、サーバ装置の各部は従前の動作を継続する。

一方、第１電源モジュール３４−１〜第Ｎ電源モジュール３４−Ｎ又はこれらに接続された電源系統のいずれかに障害が発生したと判定された場合（ＳＴＥＰ１０８：Ｙｅｓ）、それ以外の全電源モジュール（すなわち、障害が発生している電源モジュール又は障害が発生している電源系統に接続された電源モジュール以外の全ての電源モジュール）が稼働中か否か（ＳＴＥＰ１０９）によってその後のステップが異なる。

全電源モジュールが稼働中ではない場合（ＳＴＥＰ１０９：Ｎｏ）、電源監視部３３は、停止中の電源モジュールに稼働指示を行う（ＳＴＥＰ１１０）。また、電源監視部３３は、バッテリ部３５からの電源供給を開始する（ＳＴＥＰ１１１）。

電源監視部３３は、停止していた電源モジュールが稼働したか否かを判定する（ＳＴＥＰ１１２）。停止していた電源モジュールがまだ稼働していない場合（ＳＴＥＰ１１２：Ｎｏ）、電源監視部３３は、バッテリ部３５からの電源供給を継続させる。停止していた電源モジュールが稼働すると（ＳＴＥＰ１１２：Ｙｅｓ）、電源監視部３３は、バッテリ部３５からの電源供給を停止させる（ＳＴＥＰ１１３）。

一方、ＳＴＥＰ１０９において、全電源モジュールが稼働中である場合（ＳＴＥＰ１０９：Ｙｅｓ）、負荷分散システム１００の動作は図４のフローチャートに示す処理ステップへと移行する。

サーバ装置の電源監視部３３は、障害の発生により供給が不足する電力分についてバッテリ部３５からの電力供給を実行する（ＳＴＥＰ２０１）。

電源監視部３３は、障害が発生していない電源モジュール（電源系統に障害が発生している場合は、障害が発生している電源系統以外の電源系統に接続された電源モジュール）から供給可能な最大電力を算出し、新たな最大電力情報として負荷分散装置２０に通知する（ＳＴＥＰ２０２）。

電源監視部３３は、バッテリ部３５からの電力供給の開始後、バッテリ部３５のバッテリ残量が有るかどうか（すなわち、バッテリ部３５から電力供給ができるか否か）を継続的に判定する（ＳＴＥＰ２０３）。バッテリ残量がなくなった場合（ＳＴＥＰ２０３：Ｎｏ）、電源監視部３３は、配信された処理が実行できないことを負荷分散装置２０に通知し（ＳＴＥＰ２０４）、処理を終了する。

バッテリ残量が有る場合（ＳＴＥＰ２０３：Ｙｅｓ）、サーバ装置は、バッテリ部３５からの電力供給を継続しつつ、負荷分散装置２０により処理負荷が低減されるのを待つ。

負荷分散装置２０のサーバ電力監視部２２は、サーバ装置から供給された新たな最大電力情報に基づいて、管理テーブルＭＴを更新する。負荷分散部２１は、新たな最大電力情報に基づいて新たに処理の配信を行い、各サーバ装置における電力使用量が最大電力を超えないように、電源モジュール又は電源系統に障害が発生したサーバ装置に対する処理負荷を低減（軽減）する（ＳＴＥＰ２０５）。

サーバ装置のサービス処理部３１は、処理負荷が低減された処理を実行する。負荷監視部３２は、サービス処理部３１の処理負荷の状況を監視し、電源監視部３３に通知する。電源監視部３３は、処理負荷の低減により、障害が発生していない電源モジュールから供給可能な電力によってサービス処理部３１での処理に必要な電力が確保されたか否かを判定する（ＳＴＥＰ２０６）。

必要な電力が確保されていないと判定した場合（ＳＴＥＰ２０６：Ｎｏ）、バッテリ部３５からの電力供給を継続し、ＳＴＥＰ２０１〜ＳＴＥＰ２０５の処理を繰り返す。一方、必要な電力が確保されたと判定すると（ＳＴＥＰ２０６：Ｙｅｓ）、電源監視部３３は、バッテリ部３５からの電力供給を停止する（ＳＴＥＰ２０７）。

以上のように、本実施例の負荷分散システム１００では、負荷分散装置２０が第１サーバ装置３０−１〜第Ｍサーバ装置３０−Ｍの供給可能な最大電力を示す最大電力情報を取得し、取得した最大電力情報に基づいて各サーバ装置に処理を分散して配信する。各サーバ装置の電源監視部３３は、サービス処理部３１の処理負荷状況に基づいて必要となる電力使用量を算出し、電力変換効率が最大となるように第１電源モジュール３４−１〜第Ｎ電源モジュール３４−Ｎを稼働又は停止させる。

かかる構成によれば、各サーバ装置は必要となる電力使用量に応じて電源モジュールを稼働／停止させることにより、処理負荷の大小にかかわらず電力変換効率を高い状態に維持することができる。また、電源モジュールを停止させることにより、負荷分散システム全体としての消費電力を削減することができる。

また、本実施例の負荷分散システム１００では、サーバ装置のいずれかに電源モジュールや電源系統における障害の発生等、供給可能電力の減少が生じた場合、当該サーバ装置はバッテリからの電力供給を行いつつ、減少した供給可能電力の情報を新たな最大電力情報として負荷分散装置に通知する。負荷分散装置は、減少した供給可能電力のもとで処理が可能となるように、当該サーバ装置の処理負荷を低減する。

かかる構成によれば、各サーバ装置は、電源モジュールからの供給可能電力の減少が生じた場合にも、電力供給の不足のために動作を停止することなく、継続して処理を実行することが可能となる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、上記実施例では、第１サーバ装置３０−１〜第Ｍサーバ装置３０−Ｍがいずれも同じ数の電源モジュール（第１電源モジュール３４−１〜第Ｎ電源モジュール３４−１）を有する場合について説明した。しかし、電源モジュールの数はサーバ装置毎に異なっていても良い。また、電源モジュールにより供給可能な最大電力はサーバ装置毎に夫々異なっていても良い。

また、上記実施例では、負荷分散装置２０のサーバ電力監視部２２が、全電源モジュール及びこれらに接続された電源系統に何も障害がないと仮定した場合の最大電力量に対する現在供給可能な最大電力量の割合を最大電力状態とし、管理テーブルＭＴに格納して管理する場合について説明した。しかし、これとは異なり、例えば供給可能な最大電力量の具体的な値をそのまま管理テーブルＭＴに格納して管理する構成としても良い。

１００負荷分散システム
１０上位装置
２０負荷分散装置
２１負荷分散部
２２サーバ電力監視部
３０サーバ装置群
３０−１〜３０−Ｍサーバ装置
３１サービス処理部
３２負荷監視部
３３電源監視部
３４−１〜３４−Ｍ電源モジュール
３５バッテリ部

Claims

複数のサーバ装置と、前記複数のサーバ装置に処理を分散させる負荷分散装置と、を有する負荷分散システムであって、
前記複数のサーバ装置の各々は、
前記負荷分散装置により分散された処理を実行する処理部と、
前記処理部に電力を供給する複数の電源モジュールと、
前記複数の電源モジュールの状態を監視し、前記複数の電源モジュールから供給可能な最大電力を示す最大電力情報を前記負荷分散装置に通知する電源監視部と、
を有し、
前記負荷分散装置は、前記複数のサーバ装置の前記最大電力情報に基づいて、前記複数のサーバ装置への処理の分散を行い、
前記複数のサーバ装置の各々は、前記負荷分散装置により分散された処理の処理負荷に応じて、前記複数の電源モジュールの各々を稼働又は停止させる、
ことを特徴とする負荷分散システム。
前記複数のサーバ装置は、前記複数の電源モジュールから供給可能な最大電力が減少した場合には、減少した前記最大電力を示す新たな最大電力情報を前記負荷分散装置に通知し、
前記負荷分散装置は、前記新たな最大電力情報を通知したサーバ装置における電力使用量が減少した前記最大電力を超えないように、当該サーバ装置に分散させる処理の処理負荷を低減する、
ことを特徴とする請求項１に記載の負荷分散システム。
前記複数のサーバ装置の各々は、バッテリ部を有し、
前記バッテリ部は、前記複数の電源モジュールのうち稼働中の電源モジュール又は当該電源モジュールに接続された電源系統のいずれかに障害が発生した場合、前記障害の発生により不足した分の電力を前記処理部に供給する、
ことを特徴とする請求項１に記載の負荷分散システム。
前記複数のサーバ装置は、前記障害が発生した場合において、前記複数の電源モジュールのうち停止中の電源モジュールがある場合には、当該停止中の電源モジュールを稼働させ、
前記バッテリ部は、前記停止中の電源モジュールの稼働に応じて電力の供給を停止する、
ことを特徴とする請求項３に記載の負荷分散システム。
前記複数のサーバ装置の前記電源監視部は、前記障害が発生した場合において、前記障害が発生した電源モジュール及び障害が発生した電源系統に接続された電源モジュールを除く他の全ての電源モジュールが稼働中である場合には、当該他の全ての電源モジュールから供給可能な最大電力を示す新たな最大電力情報を前記負荷分散装置に通知し、
前記負荷分散装置は、前記新たな最大電力情報に基づいて、前記障害が発生したサーバ装置に分散させる処理の処理負荷を低減し、
前記障害が発生したサーバ装置の前記バッテリ部は、前記処理負荷の低減に応じて電力の供給を停止する、
ことを特徴とする請求項３又は４に記載の負荷分散システム。