JP5983888B2 - 情報処理システム、情報処理装置、制御装置、プログラム、及び消費電力制御方法 - Google Patents

情報処理システム、情報処理装置、制御装置、プログラム、及び消費電力制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、データセンタ等の施設にサーバ等として設置される情報処理装置群全体の消費電力を管理するための技術に関する。
データセンタ等の施設には、多数の情報処理装置がサーバとして設置される。情報処理装置の消費電力は、演算処理装置(例えばCPU(Central Processing Unit))、及びメモリ(メモリモジュール)の数の増加等に伴い、大きいものとなっている。そのため、近年、施設全体の消費電力を抑制する省電力化へのニーズが大きくなっている。以降、便宜的に、情報処理装置は「サーバ」、演算処理装置は「CPU」とそれぞれ表記する。施設は「データセンタ」と表記する。
現在、CPUの大部分に省電力機能が搭載されている。CPUに印加される電源電圧、及び/或いは、CPUが用いるクロックの周波数を低下させることが可能なDVFS機能は、その省電力機能である。電源電圧、及びクロック周波数のうちの少なくとも一つを低下させる省電力モードに移行させることにより、CPUの消費電力はより抑えることができる。
高性能化に伴い、CPUによる消費電力がサーバ全体で占める割合は大きくなっている。現在では、そのことに着目し、DVFS機能を用いてサーバ全体の消費電力を制限するパワーキャッピングが行われている。そのパワーキャッピングでは、例えばサーバ全体の消費電力量を監視し、監視する消費電力量が設定上限値を超えた場合に、DVFS機能によりCPUを消費電力モードに移行させ、サーバ全体の消費電力を制限するようになっている。
このパワーキャッピングをサーバ、或いはサーバグループ(例えば同じラックに収納された複数台のサーバ)に用いることにより、サーバ単体、或いはサーバグループ全体の消費電力量を想定範囲内に抑えることができる。また、各サーバ、或いは各サーバグループの消費電力量の制御を通して、データセンタに設置されたサーバ全体の消費電力量を想定範囲内に抑えることができる。パワーキャッピングは、各サーバ、或いは各サーバグループの利用状況(消費電力量)の変化を予想し、その予想によるスケジューリングに沿ってDVFS機能を有効にさせる形でも用いられている。
パワーキャッピングを用いた消費電力の制限(抑制)は、サーバをグループ化していたとしても、サーバ毎に設定を行わなければならない。そのため、データセンタのような非常に多くのサーバが設置された環境では、設定作業に大きな労力、及び長い時間が必要となる。
データセンタは、通常、データセンタ全体を冷却するための冷却設備(多くの場合、空調設備である)を備えている。サーバ、ネットワークスイッチ、及びストレージ等の機器(以降「IT(Information Technology)機器」と表記)全体が消費可能な電力の上限値は、データセンタ全体で消費可能な電力の上限値から冷却設備等による消費分を除いた値となる。以降、IT機器全体で消費可能な電力の上限値は「機器用上限値」、データセンタ全体で消費可能な電力の上限値は「全体上限値」、IT機器以外で消費可能な電力の上限値は「設備用上限値」とそれぞれ表記する。これらの上限値の間には、全体上限値=機器用上限値+設備用上限値、の関係が成立する。
データセンタでは、環境外部の変化、例えば外部の気温の変化に伴い、冷却設備(空調設備)に求められる冷却能力が変化する。求められる冷却能力の変化は、機器用上限値を変更する理由となる。
IT機器において、ストレージ、及びネットワークスイッチ等は、サーバとは異なり、消費電力量の変動は小さい。また、ストレージ、及びネットワークスイッチ等は、消費電力を適切に抑制するのが困難である。そのため、機器用上限値の変更に伴い、各サーバの消費可能とする電力量を変更する必要性が生じる。
また、データセンタでは、環境内部の変化、例えばサーバの増設、及びサーバの入れ替え等が高頻度に発生するのが普通である。そのような環境内部の変化は、IT機器全体の最大の消費電力量を変化させると共に、冷却設備に求められる冷却能力を変化させる可能性が高い。このため、内部環境の変化も、各サーバ(各サーバグループ)の消費可能とする電力量を変更する契機となる。
このようなことから、データセンタのような多くのサーバが設置される環境では、パワーキャッピングのための設定の変更が高頻度で発生するのが普通である。各サーバ(各サーバグループ)の消費可能な電力量が変化することから、設定変更には、スケジューリングを用いるか否かに係わらず、サーバ単位の作業が必要である。そのため、設定変更には、多大な労力、及び長い時間が必要となるのが普通である。しかし、環境内外の変化には、迅速に対応する必要がある。そのため、サーバ群全体の消費電力を制限する設定は、より容易に行えるようにするのが望ましいと考えられる。
特開2009−48607号公報 特開2012−198736号公報 特開2011−39889号公報
1側面では、本発明は、サーバ(情報処理装置)が多く設置された環境において、サーバ群全体の消費電力をより容易な設定により管理するための技術を提供することを目的とする。
本発明を適用した1システムは、それぞれが冷却装置を1台以上、制御する複数台の情報処理装置と、各冷却装置、及び複数台の情報処理装置を含む管理対象群全体の消費電力を管理する制御装置とを備える。複数台の情報処理装置は、自情報処理装置の状態を検出する検出部と、検出部が検出した状態を基に、冷却装置を駆動するうえでの設定内容を決定する決定部と、決定部が決定した設定内容が現在の設定内容である現設定内容より冷却装置の消費電力を増大させる場合に、消費電力の増大分を少なくとも含む増加電力量を表す制御情報を制御装置に送信して、現設定内容から設定内容への設定変更の可否を問合わせる問合わせ部と、問合わせ部による問合わせへの制御装置の応答に従って、現設定内容から設定内容への設定変更を行う設定変更部と、を有する。制御装置は、管理対象群全体の消費電力の上限値を記憶した記憶部と、管理対象群全体の消費電力量である全消費電力量を取得する取得部と、何れかの情報処理装置から問合わせがあった場合に、問合わせによって受信する制御情報が表す増加電力量、全消費電力量、及び上限値を用いて、問合わせを行った情報処理装置での設定変更の可否を判定する判定部と、判定部による判定結果を問合わせへの応答として、問合わせを行った情報処理装置に通知する通知部と、を有する。
本発明を適用した1システムでは、情報処理装置が多く設置された環境において、情報処理装置群全体の消費電力をより容易な設定により管理することができる。
本実施形態による情報処理システムの構成例を説明する図である。 サーバに搭載されたSPの構成例、及びそのSPと接続された構成要素の一部を表す図である。 本実施形態による制御装置である制御サーバとしてとして使用可能な情報処理装置の構成例を表す図である。 制御サーバ、及び各サーバに搭載されたSPの機能構成例を説明する図である。 監視対象リストの構成例を説明する図である。 ファン回転数設定テーブルの構成例を説明する図である。 温度閾値テーブルの構成例を説明する図である。 温度上昇時におけるファン回転数制御処理のフローチャートである。 消費電力制御処理のフローチャートである。 温度下降時におけるファン回転数制御処理のフローチャートである。 スロットリング処理のフローチャートである。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本実施形態による情報処理システムの構成例を説明する図である。本実施形態による情報処理システムは、データセンタに構築されたシステムである。図1に表すように、その情報処理システムは、例えばLAN(Local Area Network)であるネットワーク1に対し、多数のサーバ2、制御サーバ3、及び例えばPC(Personal Computer)である端末装置4を接続する形で構築されている。
各サーバ2は、SP(Service Processer)2a、1つ以上のシステムボード(SB)2b、及び1つ以上のIOU(Input/Output Unit)2cを備えた情報処理装置である。本実施形態による情報処理装置は、サーバ2として実現されている。
SP2aは、搭載されたサーバ2を管理する管理装置であり、ネットワーク1を介して制御サーバ3との通信を行う。SB2bは、1個以上のCPUを搭載した処理モジュールである。IOU2cは、ハードディスク装置等のIO装置を1台以上、搭載した処理モジュールである。
図2は、サーバに搭載されたSPの構成例、及びそのSPと接続された構成要素の一部を表す図である。
SP2aは、図2に表すように、MPU(Micro-Processing Unit)201、メモリ202、フラッシュメモリ203、MB(Maintenance Bus)インターフェース204、LANインターフェース205、I2C(Inter-Integrated Circuit)インターフェース206、及びUSB(Universal Serial Bus)インターフェース207を備えている。LANインターフェース205は、ネットワーク2を介した制御サーバ3との通信を可能にさせるインターフェースである。
SB2bには、MBC(Maintenance Bus Controller)211、複数のCPU212、複数のDDC(DC(Direct Current)-DC Converter)213、複数のセンサ214、及びADC(Analog to Digital Converter)215が搭載されている。各CPU212は、DVFS制御回路212aを備えている。各センサ214は、サーバ2の状態を検出するためのものであり、例えばCPU212の温度を測定するための複数の温度センサ214(図4)、他の部分の温度を測定するための複数の温度センサ、電力を計測するための複数の電力センサ等が存在する。
DVFS制御回路212aは、CPU212に電力を供給するDDC213に設定するVID(Voltage IDentifier)により、そのDDC213から供給される電力の電圧(電源電圧)を制御することができる。また、DVFS制御回路212aは、CPU212に搭載されたPLL(Phase Locked Loop)回路(不図示)の逓倍率の設定を通して、そのCPU212自身用のクロックの周波数を制御することができる。電源電圧、及びクロック周波数は共に、CPU212の消費電力を増減させる。それにより、DVFS制御回路212aは、CPU212の消費電力の管理に用いられる。
MBC311は、SB2b内では、各CPU312、各CPU312に搭載されたDVFS制御回路312a、各DDC213、及びADC215と接続されている。また、MBC311は、SP2aのMBインターフェース204と接続されている。それにより、SP2aは、各センサ214からADC215を介して出力されるセンス値を取得することができ、各DVFS制御回路212aを用いて、各CPU212の消費電力を抑制することができる。
SP2aのI2Cインターフェース206には、複数台のPSU(Power Supply Unit)221、及びファン222を駆動する複数のファンコントローラ(FANC)223が接続されている。それにより、SP2aは、各PSU221のオン/オフ、及び各ファンコントローラ223を介した各ファン222の回転数の制御を行うことができる。
SP2aのフラッシュメモリ203には、MPU201が実行するファームウェア202aが格納されている。このファームウェア202a、つまりMPU201は、MBインターフェース204を介した各センサ214による検出結果の収集を行い、収集した検出結果を用いてファンコントローラ223、各CPU212のDVFS制御回路312a、及び各PSU321の制御を行う。
ファン222は、サーバ2の内部に発生する熱を除去するための冷却装置である。このファン222は、CPU212と共に、サーバ2で大きな電力を消費する構成要素である。最近の大部分のサーバでは、ファンによって消費される電力量が全体の30〜50%の割合となっている。そのため、現在では、ファンの消費電力の抑制が行われている。
ファンの消費電力の抑制は、周囲温度、或いはCPU等の状態に応じて、ファンの回転数を制御することで行われている。データセンタでは、サーバ2の周囲温度(吸気温度)は一定温度に維持されるのが普通である。CPU212の消費電力の変動は大きく、他よりも高温となりやすい。このことから、ファームウェア202aを実行するMPU201は、各センサ214のなかで温度センサ214による検出結果、例えばCPU212の温度を監視し、ファン222の回転数を制御するのが普通となっている。本実施形態では、ファン222の回転数(回転速度)は、多段階で変更されるようになっている。
ファン222による消費電力は、回転数によって変化する。その消費電力は、回転数が大きくなるほど増大する。そのため、ファン222の回転数を大きくする設定変更は、サーバ2の消費電力を階段状に変化させる契機となる。本実施形態では、サーバ2の消費電力を階段状に変化させるファン222の回転数の設定変更に着目し、サーバ2群全体の消費電力の制御を行う。
なお、サーバの冷却には、流体として液体を用いる場合がある。液体を用いて冷却を行うサーバでは、その液体を取り込むためのポンプの回転数を制御して、必要な冷却能力を確保することができる。このことから、冷却装置はファン222とは異なる種類であっても良い。
サーバが搭載される専用ラックのなかには、冷却装置として空調機器を備えたものがある。専用ラックに備えられた空調設備による冷却能力は、搭載されたサーバ、或いは専用ラックに搭載された情報処理装置によって調整可能になっている。このことから、消費電力を制御する対象としてのサーバ2群全体のなかには、サーバ2に搭載されていない冷却装置が含まれる場合もある。つまり、何れかのサーバ2の状態に応じて個別に制御される冷却装置は、消費電力を制御する対象の一部となる。
ネットワーク1に接続された制御サーバ3は、サーバ2群全体の消費電力を制御するために設置されている。それにより、制御サーバ3は、本実施形態による制御装置となっている。
図3は、本実施形態による制御装置である制御サーバとしてとして使用可能な情報処理装置の構成例を表す図である。ここで、図3を参照し、制御サーバ3として使用可能な情報処理装置について具体的に説明する。
この情報処理装置は、図3に表すように、CPU31、FWH(Firm-Ware Hub)32、メモリ(メモリモジュール)33、NIC(Network Interface Card)34、ハードディスク装置(HD)35、ファン36、コントローラ37、及びBMC(Baseboard Management Controller)38を備えている。この構成は1例であり、制御サーバ3として使用可能な情報処理装置の構成は、図3表すようなものに限定されない。
FWH32は、ファームウェアを格納したメモリである。このファームウェアは、CPU31によってメモリ33に読み出され実行される。ハードディスク装置35には、OS(Operating System)、及び各種アプリケーション・プログラムが格納されている。CPU31は、ファームウェアの起動が完了した後、コントローラ37を介してハードディスク装置35からOS、更には必要なアプリケーション・プログラムを読み出して実行することができる。NIC34を介した通信は、OSの起動によって可能となる。
ハードディスク装置35に格納されているアプリケーション・プログラムのなかには、サーバ群2全体の消費電力を管理するためのアプリケーション・プログラム(以降「消費電力管理ソフトウェア」と表記)が含まれている。CPU31は、その消費電力管理ソフトウェアを実行して、サーバ2群全体の消費電力を制御する。
BMC38は、情報処理装置を管理するための専用の管理装置である。BMC38は、CPU31のオン/オフ、不図示のPSUのオン/オフ、各構成要素に発生するエラーの監視、等を行う。
図4は、制御サーバ、及び各サーバに搭載されたSPの機能構成例を説明する図である。ここで図4を参照し、制御サーバ3、及び各サーバ2に搭載されたSP2aの各機能構成、並びに制御サーバ3、及びSP2aの動作について詳細に説明する。
各サーバ2のSP2aは、図4に表すように、通信部501、電力モニタ502、CPU温度取得部503、ファン回転数制御部504、スロットリング部505、及び記憶部506を備えている。
制御サーバ3は、図4に表すように、通信部601、現電力収集部602、可否判断部604、及び記憶部604を備えている。
始めに、制御サーバ3について説明する。
上記記憶部604には、消費電力の制御対象とするサーバ2を表す監視対象リスト604a、及び消費電力上限値604bが格納されている。
監視対象リスト604aには、図5に表すように、監視対象とするサーバ2毎に、そのサーバ名、及びそのサーバ2に搭載されたSP2aのIP(Internet Protocol)アドレスの各データが格納されている。それにより、制御サーバ3は、監視対象リスト604aを参照することにより、通信を行うべきサーバ2のSP2aとの通信を行うことができる。
消費電力上限値604bは、サーバ2群全体で消費可能な電力の上限値として設定されたデータである。制御サーバ3は、サーバ2群全体の消費電力が消費電力上限値604b以下となるように、サーバ2群全体の消費電力を管理する。
端末装置4は、監視対象リスト604a、及び消費電力上限値604bの設定・更新に用いられる。
通信部601は、各サーバ2のSP2aとの通信に用いられる。現電力収集部602は、各サーバ2の現在の消費電力量をSP2aから収集するための機能である。
本実施形態では、ファン222の回転数を増大させるべき状況となったサーバ2は、ファン222の回転数を増大させる設定変更を行うことの可否を制御サーバ3に問合わせ、その問合わせへの応答結果に従い、設定変更を行うようになっている。可否判断部603は、その問合わせへの応答として送信すべきメッセージを作成する機能である。その問合わせは以降「可否問合わせ」と表記する。
可否判断部603は、何れかのサーバ2のSP2aから上記可否問合わせを通信部601が受信した場合、現電力収集部603に対し、各サーバ2の現在の消費電力量の収集を指示する。その指示により、現電力収集部603は、監視対象リスト604aを参照し、各サーバ2のSP2aに現在の消費電力量の送信を要求する。現電力収集部603は、その要求によって各サーバ2のSP2aから送信される消費電力量を可否判断部603に渡す。
なお、各サーバ2の消費電力量の収集は、分電盤等の電力中継器から行うようにしても良い。消費電力量の収集方法は、特に限定されるものではない。
可否判断部603は、現電力収集部603から渡された各サーバ2の現在の消費電力量を累算して、サーバ2群全体の現在の消費電力量(以降「現消費電力量」と表記)を算出する。次に、可否判断部603は、算出した現消費電力量、及び消費電力上限値604aを用いて、現在の電力の余裕分を表す電力量(以降「余裕電力量」と表記)を算出する。それにより、可否判断部603は、算出した余裕電力量が、可否問合わせを送信したサーバ2での設定変更に伴う消費電力の上昇分(以降「増加消費電力量」と表記)より大きい場合に、その設定変更を許可する。可否判断部603は、そのように設定変更の可否を判断し、その判断結果に応じた内容のメッセージを作成し、作成したメッセージを通信部601から送信させる。
各サーバ2のSP2aが有する通信部501は、制御サーバ3との通信に用いられる。電力モニタ502は、各PSU221とのI2Cバスを介した通信により、各PSU221から供給している電力量をデータとして収集する機能である。
CPU温度取得部503は、各CPU212の温度を測定する温度センサ214から出力されたセンス値、つまり温度センサ214によって検出された温度を取得する。ファン回転数制御部504は、CPU温度取得部503が取得した各CPU212の温度から、ファンコントローラ223を介してファン222の回転数を制御する。ファン222の回転数の制御のために、ファン回転数制御部504は、記憶部506に格納されているファン回転数設定テーブル506a、及び温度閾値テーブル506bを参照する。
図6は、ファン回転数設定テーブルの構成例を説明する図である。
上記のように、ファン222の回転数(回転レベル)は多段階で制御する。それにより、ファン222の回転数は、段階的に増減される。このファン回転数設定テーブル506aは、ファン222の回転数を段階的に増大させる場合に、その回転数の増大に伴い、増加する消費電力量を特定可能にするために用意されたテーブルである。図6に表すように、ファン回転数設定テーブル506aには、ファン回転レベル毎に、ファンコントローラ設定値(Hex)、及びファン回転レベル増加電力量(W)の各データが格納されている。
ファンコントローラ設定値は、ファンコントローラ223に設定すべき設定値を16進数で表した値である。図6中に表記の「1Ah」「33h」「4Ch」等は全て、16進数の数値を表している。
ファン回転レベル増加電力量(W)は、一つ小さい回転レベルでの消費電力量を基準として、その基準とする消費電力量からの増加分を表すデータである。図6中に表記の「35.6」「98.8」「142.4」はそれぞれ、回転レベルを1から2に変更する、回転レベルを2から3に変更する、及び回転レベルを3から4に変更する各場合で増加する電力量を表している。以降、ファン回転レベル増加電力量は「増加電力量」と略記する。
本実施形態では、増加電力量は、サーバ2全体の増加電力量としている。それにより、増加電力量には、ファン222自体の消費電力の増加分、及び設定変更後のファン222によってCPU温度が回転数アップ温度閾値以下に抑えることが可能なまでのCPU212の消費電力の増加分を含む。CPU212が実際に消費する電力は不明であることから、増加電力量は、確実に増大する電力量としても良い。
ファン222は複数、搭載される場合、各ファン222によって冷気が供給される範囲は異なるのが普通である。各ファン222で冷気の供給を想定するCPU212の数、そのファン222による冷却効率等によって、増加電力量は変化する。そのため、サーバ2によっては、複数のファン回転数設定テーブル506aを用意する必要がある。しかし、ここでは、説明上、便宜的にファン回転数設定テーブル506aは一つのみと想定する。つまり、全てのファン222は駆動され、且つ同じ回転レベルが設定されると想定する。
図7は、温度閾値テーブルの構成例を説明する図である。
この温度閾値テーブル506bは、ファン222の回転レベルを変更すべき状況、及びCPU212の消費電力を抑制するスロットリングを行うべき状況の判定のために用意されたテーブルである。この温度閾値テーブル506bには、図7に表すように、回転数アップ(UP)温度閾値(℃)、回転数ダウン(DOWN)温度閾値(℃)、許容温度上限閾値(℃)、及び許容温度下限閾値(℃)の各データが格納されている。
回転数アップ温度閾値は、ファン222の回転レベルを1段階、上げるべき状況、つまり冷却能力をより高くすべき状況を判定するためのデータである。図7に表記の「80」は、CPU212の温度(温度センサ214により検出された温度)が80℃を超えた状況時に、回転レベルが1段階、上げられることを意味する。
回転数ダウン温度閾値は、ファン222の回転レベルを1段階、下げるべき状況、つまり冷却能力をより低くすべき状況を判定するためのデータである。図7に表記の「72」は、CPU212の温度が72℃以下となった状況時に、回転レベルが1段階、下げられることを意味する。
許容温度上限閾値は、スロットリング機能を有効とすべき状況を判定するためのデータである。図7に表記の「92」は、上昇傾向にあるCPU212の温度が92℃を超えた状況時に、スロットリング機能が有効となることを意味する。以降、温度センサ214によって検出(測定)されたCPU212の温度は「CPU温度」と表記する。
許容温度下限閾値は、スロットリング機能を無効とすべき状況を判定するためのデータである。図7に表記の「82」は、下降傾向にあるCPU212の温度が92℃を超えた状況時に、スロットリング機能が有効となることを意味する。
上記ファン回転数設定テーブル506a、及び温度閾値テーブル506bは、例えば工場でサーバ2に保存されるテーブルである。各テーブル506a、及び506bは、端末装置4を用いて更新することができる。
ファン回転数制御部504は、CPU温度取得部503が取得したCPU温度を、温度閾値テーブル506bの回転数アップ温度閾値、及び回転数ダウン温度閾値とそれぞれ比較する。ファン回転数制御部504は、その比較の結果、CPU温度が回転数アップ温度閾値を超えていることを確認した場合に、通信部501を介して、上記可否取り合わせを行い、回転レベルの設定変更の可否を確認する。ファン回転数制御部504は、その可否問合わせのためのメッセージに、現在より1段階、上の回転レベルの増加電力量を格納し、その増加電力量を制御サーバ3に通知する。
ファン回転数制御部504は、可否問合わせへの応答メッセージにより、設定変更の許可が通知された場合、回転レベルを1段階、上げる設定変更をファンコントローラ223に対して行う。設定変更が許可されなかった場合、ファン回転数制御部504は、ファン222の回転レベルの設定を変更しない。
ファン回転数制御部504は、CPU温度が回転数ダウン温度閾値以下であることを確認した場合、制御サーバ3への問合わせを行うことなく、ファン222の回転レベルを1段階、下げる。これは、ファン222の回転レベルを1段階、下げる設定変更は、サーバ2の消費電力量を低下させるからである。つまり、その設定変更は、サーバ2群全体の消費電力量を消費電力上限値604b以上とさせないからである。
ファン222の回転レベルを上げる設定変更が行われない場合、80℃を超えたCPU温度は更に上昇する可能性がある。スロットリング部505は、ファン222により十分な冷却が行えない状況に対応するために用意されている。
スロットリング部505は、CPU温度取得部503が取得したCPU温度を監視し、そのCPU温度を温度閾値テーブル506bの許容温度上限閾値、及び許容温度下限閾値と比較する。それにより、CPU温度が上昇傾向にあり、且つそのCPU温度が許容温度上限閾値を超えた場合に、スロットリング部505は、DVFS指示部510を介して、各CPU212のDVFS制御回路212aの設定を変更する。その設定変更を通して、スロットリング部505は、各CPU212の消費電力を抑制させ、CPU温度を低下させる。
一方、CPU温度が下降傾向にあり、且つそのCPU温度が許容温度下限閾値以下となった場合に、スロットリング部505は、DVFS指示部510を介して、各CPU212のDVFS制御回路212aの設定を通常時の設定に戻す。その設定変更を通して、スロットリング部505は、各CPU212の性能を通常の状態に復帰させる。
本実施形態では、SP2aがスロットリング部505を備えているが、このスロットリング部505は、SP2aの外部に設けても良い。例えばCPU212上にスロットリング部505を実現させても良い。
SP2aが図2に表す構成であった場合、通信部501は、LANインターフェース205である。ファン回転数設定テーブル506a、及び温度閾値テーブル506bは、例えばフラッシュメモリ203に保存され、メモリ202に読み出されてMPU201に参照される。このことから、記憶部506は、フラッシュメモリ203、及びメモリ202によって実現される。
各PSU221、及び各ファンコントローラ223は、I2Cバスを介してI2Cインターフェース206と接続されている。複数の温度センサ214を含む各センサ214による検出結果は、MBC211を介してMBコントローラ209に入力される。各CPU212のDVFS制御回路212aへの指示は、MBインターフェース209を介して行われる。SP2aでの処理自体は、フラッシュメモリ203からメモリ202に読み出されたファームウェア202aをMPU201が実行することで行われる。
このようなことから、電力モニタ502、及びファン回転数制御部504は、MPU201、メモリ202、フラッシュメモリ203、及びI2Cインターフェース206によって実現される。CPU温度取得部503、及びスロットリング部505は、MPU201、メモリ202、フラッシュメモリ203、及びMBインターフェース204によって実現される。
DVFS指示部510は、スロットリング部505の制御により、各CPU212のDVFS制御回路212aに指示を行う。このことから、DVFS指示部510は、MBC211である。
上記のように、各サーバ2は、ファン222の回転レベルを上げる設定変更を行うべき状況となった場合、その設定変更の可否を制御サーバ3に問合わせ、その設定変更が制御サーバ3から許可されない限り、その設定変更を行わない。そのため、サーバ2群全体に割り当てられた電力に余裕がない場合、ファン222による消費電力の増大は回避される。
CPU212の消費電力は、増加電力量で想定する増加分以上、増加することは有り得る。しかし、CPU212の想定より大きい消費電力はCPU温度を上昇させ、スロットリングによる消費電力の抑制が行われる。そのため、CPU212による消費電力の増大は一時的にのみ発生することになる。ファン222の回転レベルの設定変更を行わないことは、CPU212の消費電力を必要に応じて抑制することに相当する。これらの結果、サーバ2全体では、消費電力は想定の範囲内に制御され、サーバ2群全体では、消費電力量は消費電力上限値604b以下に制御(制限)される。
このようなサーバ2群全体の消費電力量の制御は、消費電力上限値604bの設定により行われる。そのため、データセンタにおけるサーバ2群全体への電力量の割り当ての変更、及び1台のサーバ2当たりの消費可能な電力量の変更、等にも迅速に対応することができる。電力に余裕がある場合、各サーバ2は必要な電力を消費できることから、データセンタ全体の処理能力も最大にすることができる。
以降は、図8〜図11に表す各フローチャートを参照し、各サーバ2のSP2a、及び制御サーバ3の動作について詳細に説明する。
図8は、温度上昇時におけるファン回転数制御処理のフローチャートである。この温度上昇時におけるファン回転数制御処理は、各サーバ2に搭載されたSP2aのMPU201が、CPU温度が上昇している状況下でファン222の回転数の制御のために実行する一連の処理であり、例えば一定時間が経過する度に実行される。このファン回転数制御処理自体は、メモリ202に読み出されたファームウェア202aをMPU201が実行することで実現される。始めに図8を参照し、温度上昇時におけるSP2aのMPU201の動作について詳細に説明する。
先ず、MPU201は、MCインターフェース204を介して、各温度センサ214を含む各センサ214のセンス値を取得する(SP1)。次にMPU201は、各温度センサ214から取得されたCPU温度のうちの何れかが回転数アップ温度閾値を超えているか否か判定する(SP2)。何れかのCPU温度が回転数アップ温度閾値を超えていた場合、SP2の判定はYesとなってSP3に移行する。全てのCPU温度が回転数アップ温度閾値を超えていない場合、SP2の判定はNoとなり、ここで温度上昇時におけるファン回転数制御処理が終了する。
SP3では、MPU201は、現在のファン222の回転数レベルをメモリ202から取得する。次に、MPU201は、ファン回転数設定テーブル506aを参照し、取得した回転数レベルから1段階、上の回転数レベルでの設定値を取得する(SP4)。続けてMPU201は、ファン回転数設定テーブル506aを参照し、取得した回転数レベルから1段階、上の回転数レベルでの増加電力量を取得するSP5)。
増加電力量を取得したMPU201は、制御サーバ3に可否問合わせのためのメッセージを作成し、作成したメッセージをLANインターフェース205に送信させる(SP6)。取得された増加電力量は、そのメッセージ中に格納される。
メッセージを送信させたMPU201は、制御サーバ3からの応答メッセージの受信を待って、受信した応答メッセージが、ファン222の回転レベルを上げる設定変更を許可する旨を表しているか否か判定する(SP7)。
制御サーバ3がその設定変更を許可した場合、SP7の判定はyesとなり、MPU201はSP4で取得した設定値を各ファンコントローラ223に設定し(SP8)、温度上昇時におけるファン回転数制御処理が終了する。制御サーバ3がその設定変更を許可しなかった場合、SP7の判定はNoとなり、ここで温度上昇時におけるファン回転数制御処理が終了する。
このように、CPU温度が回転数アップ温度閾値を超えた場合、SP2aのMPU201は、ファン222の回転レベルを1段階、上げる設定変更を、制御サーバ3の指示に従って行う。そのため、制御サーバ3は、消費可能な電力に余裕のない状況であった場合、サーバ2におけるファン222の回転レベルの設計変更に伴う消費電力の増大を回避させることができる。
図9は、消費電力制御処理のフローチャートである。この消費電力制御処理は、サーバ2からの問合わせのメッセージの受信を契機に、サーバ2群全体の消費電力を管理するために制御サーバ3が実行する処理であり、CPU31が、消費電力管理ソフトウェアを実行することで実現される。次に、図9を参照し、制御サーバ3の動作について詳細に説明する。
先ず、CPU31は、受信したメッセージが可否問合わせのためのものか否か、つまりファン222の回転レベルを上げる設定変更の可否を問合わせるものか否か判定する(SC1)。受信したメッセージが可否問合わせのためのものであった場合、SC1の判定はyesとなってSC3に移行する。受信したメッセージが可否問合わせ以外のためのものであった場合、SC1の判定はNoとなってSC2に移行する。
SC2では、CPU31は、受信したメッセージに対応するための処理を実行する。その処理の実行後、消費電力制御処理が終了する。
SC3では、CPU31は、監視対象リスト604aに登録されている各サーバ2のSP2aに対し、現在の消費電力量(図9中「現利用電力量」と表記)の送信を要求して、各サーバ2の現利用電力量を取得する。各サーバ2の現利用電力量を取得した後、CPU31は、例えば取得した現利用電力量を累算して、サーバ2群全体の消費電力量(図9中「現消費電力量」と表記)を算出する(SC4)。その現消費電力量の算出後、CPU31は、現時点での電力の余裕分である余裕電力量を計算する(SC5)。その余裕電力量の計算は、例えば消費電力上限値604bから現消費電力量を減算する(=消費電力上限値604b−現消費電力量)ことで行う。
次に、CPU31は、可否問合わせのメッセージを送信したサーバ2でファン222の回転レベルを上げる設定変更を行った場合を想定し、その場合の電力の余裕分であるアップ後の余裕電力量を計算する(SC6)。アップ後の余裕電力量の計算は、例えばSC5で計算した余裕電力量から、可否問合わせのメッセージに格納されている増加電力量を減算する(=余裕電力量−増加電力量)ことで行う。
次に、CPU31は、アップ後の余裕電力量の符号が正か否か判定する(SC7)。可否問合わせのメッセージに格納されている増加電力量は、上記のように、ファン222の回転レベルを上げることによって生じるサーバ2の消費電力の増加分である。そのため、アップ後の余裕電力量の符号が正とは、ファン222の回転レベルを上げさせても良いだけの電力の余裕があることを意味する。このことから、ファン222の回転レベルを上げても良いだけの電力の余裕がある場合、SC7の判定はYesとなってSC8に移行する。ファン222の回転レベルを上げても良いだけの電力の余裕がない場合、SC7の判定はNoとなってSC9に移行する。
SC8では、CPU31は、ファン222の回転レベルを上げる設定変更を許可する旨を通知するための応答メッセージ(図9中「可応答データ」と表記)を作成し、作成した応答メッセージをNIC34に送信させる。一方、SC9では、CPU31は、ファン222の回転レベルを上げる設定変更を許可しない旨を通知するための応答メッセージ(図9中「否応答データ」と表記)を作成し、作成した応答メッセージをNIC34に送信させる。そのようにして、何れかの応答メッセージを送信させた後、消費電力制御処理が終了する。
このようにして、本実施形態では、各サーバ2のファン222の回転レベルを上げる設定変更は、その設定変更を行っても、サーバ2群全体の消費電力量が消費電力上限値604bを超えないことを条件に、行わせている。なお、SC4での現消費電力量、SC5での余裕電力量、及びSC6でのアップ後の余裕電力量の計算方法は、特に限定されない。ファン222の回転レベルの設定変更後のサーバ2群全体の消費電力量が消費電力上限値604bを確実に超えないようにするうえでは、或る程度のマージンを設けるのが望ましい。例えば現消費電力量は、SC4で算出される現消費電力量に1を超える値の係数を乗算した結果としても良い。
図10は、温度下降時におけるファン回転数制御処理のフローチャートである。この温度下降時におけるファン回転数制御処理は、各サーバ2に搭載されたSP2aのMPU201が、CPU温度が下降している状況下でファン222の回転数の制御のために実行する一連の処理である。この温度下降時におけるファン回転数制御処理は、上記温度上昇時におけるファン回転数制御処理と同様に、例えば一定時間が経過する度に実行され、メモリ202に読み出されたファームウェア202aをMPU201が実行することで実現される。次に図10を参照し、温度下降時におけるSP2aのMPU201の動作について詳細に説明する。
先ず、MPU201は、MCインターフェース204を介して、各温度センサ214を含む各センサ214のセンス値を取得する(SP21)。次にMPU201は、各温度センサ214から取得されたCPU温度の全てが回転数ダウン温度閾値以下となっているか否か判定する(SP22)。何れかのCPU温度が回転数ダウン温度閾値以上となっている場合、SP22の判定はNoとなり、ここで温度下降時におけるファン回転数制御処理が終了する。全てのCPU温度が回転数ダウン温度閾値以下となっている場合、SP22の判定はYesとなってSP23に移行する。
SP23では、MPU201は、現在のファン222の回転数レベルをメモリ202から取得する。次に、MPU201は、ファン回転数設定テーブル506aを参照し、取得した回転数レベルから1段階、下の回転数レベルでの設定値を取得する(SP24)。続けてMPU201は、SP24で取得した設定値を各ファンコントローラ223に設定する(SP25)。その後、温度下降時におけるファン回転数制御処理が終了する。
このように、全てのCPU温度が回転数ダウン温度閾値以下となった場合、SP2aのMPU201は、ファン222の回転レベルを1段階、下げる設定変更を、制御サーバ3に通知することなく実行する。制御サーバ3に設定変更を通知しないのは、その設定変更によりサーバ2群全体の消費電力量は低減し、且つ可否問合わせのメッセージを受信した制御サーバ3は、その時点での消費電力量(現利用電力量)を各サーバ2から収集するからである。必要に応じて各サーバ2の現利用電力量を収集する以上、制御サーバ3は、ファン222の回転レベルを1段階、下げる設定変更を何れかのサーバ2が行った時点でのサーバ2群全体の消費電力量を認識する必要はない。
図11は、スロットリング処理のフローチャートである。このスロットリング処理は、CPU温度に応じて、各CPU212の消費電力を抑制するための処理である。このスロットリング処理は、上記温度上昇時におけるファン回転数制御処理等と同様に、例えば一定時間が経過する度に実行され、メモリ202に読み出されたファームウェア202aをMPU201が実行することで実現される。最後に図11を参照し、スロットリング処理について詳細に説明する。
先ず、MPU201は、MCインターフェース204を介して、各温度センサ214を含む各センサ214のセンス値を取得する(SP31)。次にMPU201は、各温度センサ214から取得されたCPU温度が上昇傾向であり、且つ何れかのCPU温度が許容温度上限閾値を超えたか否か判定する(SP32)。CPU温度が全体として上昇傾向であり、且つ何れかのCPU温度が許容温度上限閾値を超えた場合、SP32の判定はYesとなってSP33に移行する。CPU温度が全体として上昇傾向でない、或いは全てのCPU温度が許容温度上限閾値以下であった場合、SP33の判定はNoとなってSP35に移行する。
SP33では、MPU201は、スロットリング機能(図11中「CPU throttling機能」と表記)を発動する。次に、MPU201は、MBインターフェース204を介して、各CPU212のDVFS制御回路212aに対し、上記VID、及び逓倍率を設定し、クロック周波数(動作周波数)、及び電源電圧を低下させる(SP34)。その後、このスロットリング処理が終了する。
一方、SP35では、MPU201は、各温度センサ214から取得されたCPU温度が下降傾向であり、且つ全てのCPU温度が許容温度下限閾値以下であるか否か判定する。CPU温度が全体として下降傾向であり、且つ全てのCPU温度が許容温度下限閾値以下となっている場合、SP35の判定はYesとなってSP36に移行する。CPU温度が全体として下降傾向でない、例えばCPU温度が全体的にランダムに変動している、或いは何れかのCPU温度が許容温度下限閾値以上であった場合、SP35の判定はNoとなり、ここでこのスロットリング処理が終了する。
SP36では、MPU201は、スロットリング機能の発動を解除する。次に、MPU201は、MBインターフェース204を介して、各CPU212のDVFS制御回路212aに対し、通常時のVID、及び逓倍率を設定し、クロック周波数(動作周波数)、及び電源電圧を通常の状態に復帰させる(SP37)。その後、このスロットリング処理が終了する。
なお、本実施形態では、可否問合わせでサーバ2に増加電力量を制御サーバ3に送信させているが、その増加電力量の代わりに、その増加電力量を特定するための制御情報を制御サーバ3に送信させるようにしても良い。
また、各サーバ2は、ファン222の回転レベルを上げる設定変更を行うべき状況時に、可否問合わせを行っているが、その可否問合わせは、別の状況時にも行うようにしても良い。その設定変更を行えないサーバ2の多くは、スロットリングを行うと考えられることから、スロットリングを行っている状況時にも、可否問合わせを行うようにしても良い。また、制御サーバ2に、可否問合わせで設定変更を許可しなかったサーバ2に対し、その後のサーバ2群全体の消費電力量を収集した際に比較的に大きい余裕があることを条件に、設定変更を許可する旨を通知するようにしても良い。サーバ2、或いはサーバグループに優先順位を設け、制御サーバ3からの設定変更を許可する通知を優先順位に従って行わせるようにしても良い。

Claims (7)

  1. それぞれが冷却装置を1台以上、制御する複数台の情報処理装置と、各冷却装置、及び前記複数台の情報処理装置を含む管理対象群全体の消費電力を管理する制御装置とを備え、
    前記複数台の情報処理装置は、
    自情報処理装置の状態を検出する検出部と、
    前記検出部が検出した状態を基に、前記冷却装置を駆動するうえでの設定内容を決定する決定部と、
    前記決定部が決定した前記設定内容が現在の設定内容である現設定内容より前記冷却装置の消費電力を増大させる場合に、前記制御装置に対して、前記消費電力の増大分を少なくとも含む増加電力量を示す制御情報、前記現設定内容から前記設定内容への設定変更の可否問合わせを送信する問合わせ部と、
    前記問合わせ部による問合わせへの前記制御装置の応答に従って、前記現設定内容から前記設定内容への設定変更を行う設定変更部と、を有し、
    前記制御装置は、
    前記管理対象群全体の消費電力の上限値を記憶した記憶部と、
    前記管理対象群全体の消費電力量である全消費電力量を取得する取得部と、
    何れかの情報処理装置から前記問合わせがあった場合に、前記問合わせによって通知された前記制御情報が示す増加電力量、前記全消費電力量、及び前記上限値を用いて、前記問合わせを行った情報処理装置における前記設定変更の可否を判定する判定部と、
    前記判定部による判定結果を前記問合わせへの応答として、前記問合わせを行った情報処理装置に通知する通知部と、を有する、
    ことを特徴とする情報処理システム。
  2. 前記問合わせ部は、前記冷却装置を駆動するうえでの設定内容と増加電力量との対応関係を示す情報に基づいて、前記現設定内容を変更することで増大する前記増加電力量を求め、
    前記判定部は、前記全消費電力量及び前記増加電力量の和と、前記上限値との差分に基づいて、前記設定変更の可否を判定する、
    ことを特徴とする請求項1記載の情報処理システム。
  3. 前記複数台の情報処理装置は、前記検出部が検出した状態を基に、演算処理装置の消費電力を抑制する消費電力制御部、を有し、
    前記冷却装置の消費電力を増大させる前記現設定内容から前記設定内容への設定変更が行われなかった場合に、前記消費電力制御部による前記演算処理装置の消費電力の抑制を可能にさせる、
    ことを特徴とする請求項1又は2記載の情報処理システム。
  4. 複数台の情報処理装置と、各情報処理装置がそれぞれ制御する冷却装置を含む管理対象群全体の消費電力の上限値を記憶した記憶部と
    前記管理対象群全体の消費電力量である全消費電力量を取得する取得部と
    何れかの情報処理装置が前記冷却装置を駆動するうえで決定した設定内容が、現在の設定内容である現設定内容より前記冷却装置の消費電力を増大させる設定内容であり、前記設定内容を決定した情報処理装置からの、前記消費電力の増大分を少なくとも含む増加電力量を示す制御情報と、前記現設定内容から前記設定内容への設定変更の可否の問合わせとを受信した場合に、前記問合わせによって通知された前記制御情報が示す増加電力量、前記全消費電力量、及び前記上限値を用いて、前記問合わせを行った情報処理装置における前記設定変更の可否を判定する判定部と
    前記判定部による判定結果を前記問合わせへの応答として、前記問合わせを行った情報処理装置に通知する通知部と、
    を有することを特徴とする制御装置
  5. 前記問合わせを行った情報処理装置は、前記冷却装置を駆動するうえでの設定内容と増加電力量との対応関係を示す情報に基づいて、前記現設定内容を変更することで増大する前記増加電力量を求め、
    前記判定部は、前記全消費電力量及び前記増加電力量の和と、前記上限値との差分に基づいて、前記設定変更の可否を判定する、
    ことを特徴とする請求項4記載の制御装置
  6. 複数台の情報処理装置と、各情報処理装置がそれぞれ制御する冷却装置を含む管理対象群全体の消費電力を制御する制御装置として用いられるコンピュータに、
    前記管理対象群全体の消費電力量である全消費電力量を取得し、
    何れかの情報処理装置が前記冷却装置を駆動するうえで決定した設定内容が、現在の設定内容である現設定内容より前記冷却装置の消費電力を増大させる設定内容であり、前記設定内容を決定した情報処理装置からの、前記消費電力の増大分を少なくとも含む増加電力量を示す制御情報と、前記現設定内容から前記設定内容への設定変更の可否の問合わせとを受信した場合に、前記問合わせによって通知された前記制御情報が示す増加電力量、前記全消費電力量、及び前記管理対象群全体の消費電力の上限値として設定された最大電力量を用いて、前記問合わせを行った情報処理装置における前記設定変更の可否を判定し、
    前記設定変更の可否の判定結果を前記問合わせへの応答として、前記問合わせを行った情報処理装置に通知する、
    処理を実行させるプログラム。
  7. 前記問合わせを行った情報処理装置は、前記冷却装置を駆動するうえでの設定内容と増加電力量との対応関係を示す情報に基づいて、前記現設定内容を変更することで増大する前記増加電力量を求め、
    前記コンピュータは、前記全消費電力量及び前記増加電力量の和と、前記上限値との差分に基づいて、前記設定変更の可否を判定する、
    ことを特徴とする請求項6記載のプログラム
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