JP5626884B2

JP5626884B2 - 電力供給管理システム及び電力供給管理方法

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Publication number: JP5626884B2
Application number: JP2010257634A
Authority: JP
Inventors: 健一朗赤木
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2010-11-18
Filing date: 2010-11-18
Publication date: 2014-11-19
Anticipated expiration: 2030-11-18
Also published as: JP2012108757A

Description

本発明は、電力供給管理システム及び電力供給管理方法に関する。

一般に、サーバシステムの電源には、冗長電源方式が多く用いられる。冗長電源方式において、電源モジュールの冗長数は事前にユーザによって指定されるか、又は工場で設定される。

電源モジュールのうちの冗長数の分の電源モジュールは冗長電源として扱われ、冗長数の分までの電源モジュールの異常が発生したとしても、冗長な電源モジュールが異常な電源モジュールに代わって直ちに動作を開始する。

例えば、３＋１の冗長電源方式では、４台の電源モジュールのうち任意の３台が非冗長な電源モジュールであり、１台が冗長な電源モジュールであると考える。この場合、４台のうちいずれか１台の電源モジュールに異常が発生しても、待機していた冗長な電源モジュールが動作を開始するのでシステムに影響を与えない。

冗長電源を持つブレードサーバでは、筐体内で動作する全てのブレードサーバの最大消費電力の和が、非冗長な電源モジュールの供給可能な電力以下になるように、ブレードサーバの電源投入を許可する。このため、冗長な電源モジュールは故障にそなえて電源投入された状態で待機し、冗長な電源モジュールの供給可能電力が活用されることはなかった。

また、既知の類似の発明としては、特許文献１の例がある。特許文献１では電源ユニットの電力容量と、複数のサブシステムの総消費電力とを比較し、後者が前者を超える場合に電源投入を抑止する技術が記述されている。

特開２００３−１２２４５９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術においては、冗長電源について考慮されていない。また、冗長電源を用いた既知の技術においては、非冗長な電源モジュールの電力供給能力を超える場合、新たにブレードサーバの電源を投入できない。本発明の目的は、上述した課題を解決する電力供給管理システム及び電力供給管理方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の第１の形態によると、電力供給管理システムであって、冗長電源装置を含む複数の電源装置から成る電源ユニットと、電源ユニットから電力の供給を受ける複数の対象装置と、電源ユニットから対象装置への電力の供給を管理する管理装置とを備え、管理装置は、各対象装置によって消費され得る最大消費電力値と最小消費電力値を、各対象装置から取得し、複数の対象装置のうち稼働していない対象装置の電源が投入される際、当該新たに電源が投入される対象装置を含む、稼働する全ての対象装置によって消費され得る最大消費電力値の総和が、冗長電源装置を含む全ての電源装置から供給され得る供給電力値以下であり、稼働する全ての対象装置によって消費され得る最小消費電力値の総和が、全ての非冗長電源装置から供給され得る供給電力値以内である場合、新たな対象装置の電源投入を許可する。本発明の第２の形態によると、電力供給管理方法であって、冗長電源装置を含む複数の電源装置から成る電源ユニットから電力の供給を受ける複数の対象装置によって消費され得る最大消費電力値と最小消費電力値を、各対象装置から取得し、複数の対象装置のうち稼働していない対象装置の電源が投入される際、当該新たに電源が投入される対象装置を含む、稼働する全ての対象装置によって消費され得る最大消費電力値の総和が、冗長電源装置を含む全ての電源装置から供給され得る供給電力値以下であり、稼働する全ての対象装置によって消費され得る最小消費電力値の総和が、全ての非冗長電源装置から供給され得る供給電力値以内である場合、新たな対象装置の電源投入を許可する。

なおまた、上記のように発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となり得る。

以上の説明から明らかなように、この発明においては、冗長電源装置の電力を活用して利用可能な最大電力を引き上げるため、電源装置がすべて正常に動作している場合、既知の方式より多くの対象装置を起動できる。

一実施形態に係る電力供給管理システム１００の利用環境の一例を示す図である。筐体管理カード１３０の動作フローの一例を示す図である。消費電力制御部１２１の動作フローの一例を示す図である。供給電力と消費電力の関係の一例を示す図である。供給電力と消費電力の関係の別の例を示す図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は、特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、一実施形態に係る電力供給管理システム１００の利用環境の一例を示す。電力供給管理システム１００は、電力の供給を管理するシステムである。

電力供給管理システム１００は、複数の電源モジュール１１０ａ〜ｃ（以下、電源モジュール１１０と総称する。）、複数のサーバブレード１２０ａ〜ｄ（以下、サーバブレード１２０と総称する。）、及び筐体管理カード１３０を備える。そして、各サーバブレード１２０は、各電源モジュール１１０、及び筐体管理カード１３０と、それぞれ電気的に接続されている。なお、電源モジュール１１０は、この発明における「電源装置」の一例であってよい。また、サーバブレード１２０は、この発明における「対象装置」の一例であってよい。また、筐体管理カード１３０は、この発明における「管理装置」の一例であってよい。

サーバブレード１２０ａは消費電力制御部１２１ａと、ＣＰＵ１２２ａと、デバイス１２３ａとを備える。ＣＰＵ１２２ａと、デバイス１２３ａとは電源のオンとオフ状態だけでなく、多段階の消費電力動作モードを持つ。消費電力制御部１２１ａは、ＣＰＵ１２２ａと、デバイス１２３ａの最大消費電力と最小消費電力を記憶しており、サーバブレード１２０ａの最大消費電力と最小消費電力とを計算する。ここで最小消費電力とは、多段階の電源のオンの動作モードのなかで、もっとも電力消費を抑えて動作するときの消費電力である。

サーバブレード１２０ａが筐体に挿入されると、消費電力制御部１２１ａはサーバブレード１２０ａの最大消費電力と最小消費電力とを通信路を介して筐体管理カード１３０に通知する。

サーバブレード１２０ａの電源を入れようとするとき、消費電力制御部１２１ａは通信路を介して筐体管理カード１３０に電源投入の許可を要求する。消費電力制御部１２１ａは筐体管理カード１３０から電源投入の許可が得られると、サーバブレード１２０ａの電源を入れる。消費電力制御部１２１ａは筐体管理カード１３０から許可が得られない場合はサーバブレード１２０ａの電源を投入しない。

消費電力制御部１２１ａは、電源モジュール１１０ａ、電源モジュール１１０ｂ、電源モジュール１１０ｃからシグナルラインを介して電源異常シグナルを受け取ると、直ちにＣＰＵ１２２ａとデバイス１２３ａとを最小消費電力で動作させる。

サーバブレード１２０ｂ、サーバブレード１２０ｃ、サーバブレード１２０ｄについても同様の構成を備える。

電源モジュール１１０ａ、電源モジュール１１０ｂ、電源モジュール１１０ｃは、サーバブレード１２０ａ、サーバブレード１２０ｂ、サーバブレード１２０ｃ、サーバブレード１２０ｄに電力を供給する。

電源モジュール１１０ａ、電源モジュール１１０ｂ、電源モジュール１１０ｃにはそれぞれの電源の異常を通知するシグナルラインがあり、ＯＲ結合されて各サーバブレード１２０の消費電力制御部１２１に接続される。

電源モジュール１１０ａ、電源モジュール１１０ｂ、電源モジュール１１０ｃのいずれかの電源モジュールにおいて商用電力の断、電源モジュール自体の故障、電源モジュールの抜き取り等の異常が発生すると、電源異常シグナルがシグナルラインを通してすべてのサーバブレード１２０の消費電力制御部１２１に通知される。

筐体管理カード１３０は筐体に挿入されている電源モジュール１１０ａ、電源モジュール１１０ｂ、電源モジュール１１０ｃと、サーバブレード１２０ａ、サーバブレード１２０ｂ、サーバブレード１２０ｃ、サーバブレード１２０ｄとを監視する。

筐体管理カード１３０は事前にユーザ指定されるか、又は工場で設定される電源モジュールの冗長数を管理する。筐体管理カード１３０は電源モジュール１１０ａ、電源モジュール１１０ｂ、電源モジュール１１０ｃについて、電源モジュールの冗長数に基づき、全電源モジュールの供給可能電力と、冗長な電源モジュールを除いた非冗長な全電源モジュールの供給可能電力とを計算する。

筐体管理カード１３０はサーバブレード１２０ａ、サーバブレード１２０ｂ、サーバブレード１２０ｃ、サーバブレード１２０ｄのいずれかが挿入されると、通信路を介してそれぞれの最大消費電力と、最小消費電力を取得する。

筐体管理カード１３０はサーバブレード１２０ａ、サーバブレード１２０ｂ、サーバブレード１２０ｃ、サーバブレード１２０ｄのいずれかから電源の投入の要求があると、新たに必要な最大消費電力の総和と、最小消費電力の総和とを計算する。

さらに、筐体管理カード１３０は、最大消費電力の総和が全電源の供給可能電力以下であり、かつ最小消費電力の総和が非冗長な全電源の供給可能電力以下である場合に、当該サーバブレード１２０の消費電力制御部に電源投入の許可を通知する。これが満たされない場合、筐体管理カード１３０は当該サーバブレード１２０の消費電力制御部に電源投入の不許可を通知する。

図２は、筐体管理カード１３０の動作フローの一例を示す。図４は、供給電力と消費電力の関係の一例を示す。図５は、供給電力と消費電力の関係の別の例を示す。この例では、すでにサーバブレード１２０ａと、サーバブレード１２０ｂと、サーバブレード１２０ｃとは電源投入済みで動作中であるとき、サーバブレード１２０ｄに新たに電源を投入する場合を考える。冗長数は１として事前に筐体管理カード１３０に設定されているものとする。

また、非冗長な電源モジュールの供給可能電力Ｐｎは、電源モジュール１１０ａの供給可能電力Ｐ（１１０ａ）と電源モジュール１１０ｂの供給可能電力Ｐ（１１０ｂ）との和Ｐｎ＝Ｐ（１１０ａ）＋Ｐ（１１０ｂ）として事前に計算しておくものとする（図４）。同様に、冗長な電源モジュールの供給可能電力Ｐｒは、電源モジュール１１０ｃの供給可能電力Ｐ（１１０ｃ）、すなわちＰｒ＝Ｐ（１１０ｃ）として事前に計算しておくものとする（図４）。

サーバブレード１２０ｄの消費電力制御部２４２ｄは、通信路を介して筐体管理カード１３０に電源投入の要求を出す。筐体管理カード１３０は、サーバブレード１２０ｄの消費電力制御部２４２ｄからの電源投入の要求を受け付けると（Ｓ１０１）、新たに必要となる筐体内での最大消費電力Ｃｍａｘを計算する（Ｓ１０２）。この場合は，サーバブレード１２０ａの最大消費電力Ｃｍａｘ（１２０ａ）と、サーバブレード１２０ｂの最大消費電力Ｃｍａｘ（１２０ｂ）と、サーバブレード１２０ｃの最大消費電力Ｃｍａｘ（１２０ｃ）と、サーバブレード１２０ｄの最大消費電力Ｃｍａｘ（１２０ｄ）との和Ｃｍａｘ＝Ｃｍａｘ（１２０ａ）＋Ｃｍａｘ（１２０ｂ）＋Ｃｍａｘ（１２０ｃ）＋Ｃｍａｘ（１２０ｄ）を計算する（図４）。

そして、筐体管理カード１３０は新たに必要となる筐体内での最小消費電力Ｃｍｉｎを計算する（Ｓ１０３）。この場合は、サーバブレード１２０ａの最小消費電力Ｃｍｉｎ（１２０ａ）と、サーバブレード１２０ｂの最小消費電力Ｃｍｉｎ（１２０ｂ）と、サーバブレード１２０ｃの最小消費電力Ｃｍｉｎ（１２０ｃ）と、サーバブレード１２０ｄの最小消費電力Ｃｍｉｎ（１２０ｄ）との和Ｃｍｉｎ＝Ｃｍｉｎ（１２０ａ）＋Ｃｍｉｎ（１２０ｂ）＋Ｃｍｉｎ（１２０ｃ）＋Ｃｍｉｎ（１２０ｄ）を計算する（図４）。

そして、筐体管理カード１３０は最大消費電力Ｃｍａｘが、非冗長な電源の供給可能電力Ｐｎと冗長な電源の供給可能電力Ｐｒとの和以下であるか確認する（Ｓ１０４）。図４のように、Ｐｎ＋Ｐｒ≧Ｃｍａｘであれば、続けてステップＳ１０５の条件を確認する。図５のように、Ｐｎ＋Ｐｒ＜Ｃｍａｘであれば、サーバブレード１２０ｄの電源投入を却下する（Ｓ１０７）。

そして、筐体管理カード１３０は最小消費電力Ｃｍｉｎが、非冗長な電源の供給可能電力Ｐｎ以下であるか確認する（Ｓ１０５）。図４のように、Ｐｎ≧Ｃｍｉｎであれば、筐体管理カード１３０はサーバブレード１２０ｄの電源投入を許可する（Ｓ１０６）。消費電力制御部２４２は、通信路を介して筐体管理カード１３０から電源投入の許可を得ると、サーバブレード１２０ｄの電源を投入する。

図６のように、Ｐｎ＜Ｃｍｉｎであれば、サーバブレード１２０ｄの電源投入を却下する（Ｓ１０７）。

このようにしてサーバブレード１２０ｄの電源が投入されると、冗長な電源の供給可能電力Ｐｒまでも利用して、もっともパフォーマンスの高い状態で各サーバブレード１２０を動作させることができる。

図３は、消費電力制御部１２１の動作フローの一例を示す。電源モジュール１１０ａ、電源モジュール１１０ｂ、電源モジュール１１０ｃのいずれかで、商用電源断や故障等の異常が発生したとする。当該電源モジュールはシグナルラインに電源異常のシグナルを発信する。

サーバブレード１２０ａ、サーバブレード１２０ｂ、サーバブレード１２０ｃ、サーバブレード１２０ｄのぞれぞれの消費電力制御部１２１は電源異常シグナルを受信する（Ｓ２０１）。

そして、各消費電力制御部１２１はそれぞれのＣＰＵ１２２を最小消費電力で動作するモードに移行させる（Ｓ２０２）。そして、各消費電力制御部１２１はそれぞれのデバイス１２３を最小消費電力で動作するモードに移行させる（Ｓ２０３）。

このように電源が故障すると、筐体が供給できる電力は非冗長な電源の供給可能電力Ｐｎとなるが、サーバブレード１２０は最小消費電力Ｃｍｉｎで動作するためサーバダウン等の致命的な状態に陥らず、動作を継続的できる。

以上説明したように、電力供給システム１００においては、電源モジュール１１０がすべて正常に動作している場合、既知の方式より多くのサーバブレード１２０を起動できることである。その理由は、既知の方式は電源オンで待機していた冗長電源の電力を活用し、筐体内で利用可能な最大電力を引き上げるためである。

また、電力供給システム１００においては、電源モジュール１１０がすべて正常に動作している場合、サーバブレード１２０がパフォーマンスの高いモードで動作できることにある。その理由は、既知の方式は電源オンで待機していた冗長電源の電力を活用し、筐体内で利用可能な最大電力を引き上げるためである。

また、電力供給システム１００においては、電源モジュール１１０が冗長数の範囲で故障した場合，既知の方式より多くのサーバブレード１２０の動作を維持できることである。その理由は、電源異常を検出すると、直ちにすべてのサーバブレード１２０を最小消費電力で動作させることができるためである。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は、上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１００電力供給管理システム
１１０電源モジュール
１２０サーバブレード
１２１消費電力制御部
１２２ＣＰＵ
１２３デバイス
１３０筐体管理カード

Claims

冗長電源装置を含む複数の電源装置から成る電源ユニットと、
前記電源ユニットから電力の供給を受ける複数の対象装置と、
前記電源ユニットから前記対象装置への電力の供給を管理する管理装置と
を備え、
前記管理装置は、前記各対象装置によって消費され得る最大消費電力値と最小消費電力値を、前記各対象装置から取得し、前記複数の対象装置のうち稼働していない対象装置の電源が投入される際、当該新たに電源が投入される対象装置を含む、稼働する全ての対象装置によって消費され得る前記最大消費電力値の総和が、冗長電源装置を含む全ての前記電源装置から供給され得る供給電力値以下であり、稼働する全ての対象装置によって消費され得る前記最小消費電力値の総和が、全ての非冗長電源装置から供給され得る供給電力値以内である場合、前記新たな対象装置の電源投入を許可する
ことを特徴とする電力供給管理システム。
前記対象装置は、自装置の最大消費電力値と最小消費電力値とを算出して、前記管理装置に通知する
ことを特徴とする請求項１に記載の電力供給管理システム。
前記対象装置は、自装置の各ハードウェアの最大消費電力値に基づいて自装置の最大消費電力値を算出すると共に、前記各ハードウェアの最小消費電力値に基づいて自装置の最小消費電力値を算出する
ことを特徴とする請求項２に記載の電力供給管理システム。
前記対象装置は、前記電源装置に異常が発生した場合、自装置の消費電力が最小消費電力となるように動作する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電力供給管理システム。
前記電源装置は、自装置に異常が発生した場合、その旨を、前記各対象装置に通知し、
前記対象装置は、前記電源装置に異常が発生した旨の通知を前記電源装置から受けると、自装置の消費電力が最小消費電力となるように動作する
ことを特徴とする請求項４に記載の電力供給管理システム。
冗長電源装置を含む複数の電源装置から成る電源ユニットから電力の供給を受ける複数の対象装置によって消費され得る最大消費電力値と最小消費電力値を、前記各対象装置から取得し、前記複数の対象装置のうち稼働していない対象装置の電源が投入される際、当該新たに電源が投入される対象装置を含む、稼働する全ての対象装置によって消費され得る前記最大消費電力値の総和が、冗長電源装置を含む全ての前記電源装置から供給され得る供給電力値以下であり、稼働する全ての対象装置によって消費され得る前記最小消費電力値の総和が、全ての非冗長電源装置から供給され得る供給電力値以内である場合、前記新たな対象装置の電源投入を許可する
ことを特徴とする電力供給管理方法。