KR20050084874A - 전력 제어를 위한 방법, 컴퓨터 프로그램 및 장치 - Google Patents

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Abstract

전력 및 리던던시 관리 정책(power and redundancy management policies)은 애플리케이션 서비스(application service)의 리던던트 서버(redundant servers)의 티어(tiers)에 개별적으로 인가되어, 높은 레벨의 시스템 가용성을 유지하면서 전력을 감소시킨다. 비교적 비활성(inactive)인 것으로 판정되는 서버는 자유 풀(free pool)로 이동된다. 자유 풀의 특정 셀이 핫 스탠바이 상태(hot standby state)로 유지되는 한편, 다른 셀은 전력 차단(powered-off)되거나 저전력 모드(low power mode)로 작동되도록 설정된다. 과도하게 부하가 걸려 있는 시간 동안에, 핫 스탠바이 상태인 서버는 신속하게 애플리케이션 서비스를 제공할 수 있다.

Description

전력 제어를 위한 방법, 컴퓨터 프로그램 및 장치{AUTOMATED POWER CONTROL POLICIES BASED ON APPLICATION-SPECIFIC REDUNDANCY CHARACTERISTICS}
본 발명은 클러스터형 컴퓨터 시스템(clustered computing systems) 및 그 외의 클러스터형 정보 처리 시스템에 관한 것이다.
과도하게 부하가 걸린(heavily loaded) 인터넷 애플리케이션 서비스에 대한 요구를 만족시키기 위해서, 애플리케이션 서비스의 제공자는 애플리케이션 서비스의 응답 시간을 증가시키는 데 있어서 리던던시(redundancy)를 고려하였다. 리던던시는 전형적으로 하나 이상의 기능적으로 동일한 서버를 애플리케이션 서비스에 추가하는 것을 지칭한다. 단일 물리적 서버가 논리적으로 복수의 서버로서 작동할 때, 이러한 복수의 서버는 일반적으로 가상 서버(virtual servers)로서 지칭된다. 리던던트 서버 환경(redundant server environment) 내에 서버를 추가할 때, 추가된 서버는 물리적 서버(physical server) 또는 가상 서버가 될 수 있다.
과도하게 부하가 걸린 인터넷 애플리케이션 서비스 내에서 네트워크의 전개는 전형적으로 한정된 개수의 네트워크 노드(network nodes)를 포함한다. 각 노드에는 하나의 서버 또는 다수의 서버가 존재한다. 하나의 서버 또는 다수의 서버는 가상 서버 또는 물리적 서버이거나 그 임의의 조합일 수 있다.
서비스 제공자는 전형적으로 여러 시간 포인트로 다수의 고객들 간에 애플리케이션 서비스를 할당할 수 있는 다수의 노드를 구비한다. 시간에 따라서 제공되는 작업량이 달라질 수 있으므로, 시설물(facility) 내의 노드의 개수가 서비스를 제공하기 위해 요구되는 노드의 개수를 초과하는 때가 있을 것이다. 초과되는 서버가 전력 및 다른 리소스를 소모하기 때문에, 이러한 것은 서비스 제공자에게 문제점이 될 것이다. 비활성 상태이고, 전력 공급(powered-on)되도록 유지되는 서버는 더 많은 전력을 소모할 뿐만 아니라, 전체 전력 공급 시간에 상관되는 신뢰성 구성 요소(reliability components)에 대한 신뢰도를 저하시킬 가능성이 높다.
따라서, 본 발명은 프로그램 제품을 제공하는데, 이 프로그램 제품은 그 내부에 컴퓨터 판독 가능 프로그램 코드가 내장되어 있는 컴퓨터 이용 가능 매체를 포함하고, 상기 프로그램 제품 내의 이러한 컴퓨터 판독 가능 프로그램 코드는 (a) 애플리케이션 서비스를 제공하는 서버 클러스터(cluster of servers)에서 각 서버의 작업량을 판정하는 단계와, (b) 애플리케이션 서비스의 토폴로지(topology)를 판정하는 단계-상기 토폴로지 판정은 애플리케이션 서비스의 제 1 구성 요소와, 제 1 구성 요소가 실행되는 서버 사이의 대응 관계(correspondence)를 포함함-와, (c) 상기 작업량 판정 및 상기 토폴로지 판정에 기초하여 서버 클러스터에서 적어도 하나의 서버의 전력 상태를 설정하는 단계를 실행할 수 있다.
비용 절감을 최대화하기 위해서는, 가능한 한 많은 서버를 전력 차단(power off)하는 것이 유리할 것으로 보인다. 그러나, 서버의 전력 차단은 서비스 제공자에게 최대 부하(peak load)가 걸리는 시기 동안에 충분히 빠르게 서버를 준비시킬 수 없게 하거나, 애플리케이션 서비스를 제공하는 서버에 장애가 발생될 위험성을 제공한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전력 절약의 개념이 전개된 예시적인 애플리케이션 서비스에 대한 토폴로지를 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 애플리케이션 서비스와 자유 풀 사이에서 서버의 이동을 포함하는 도 1의 애플리케이션 서비스에서 서버의 준비 상태를 도시하는 도면. 서버의 자유 풀은 핫 스탠바이 상태(hot standby state) 및 저전력 상태로 유지된다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예의 개시 내용에 따른 전력 및 리던던시 관리 정책을 나타내는 흐름도.
도 4는 장치의 형태로 구현된 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 블록도.
따라서, 프로그램 코드 수단을 포함하는 컴퓨터 프로그램이 제공되어 있는데, 이러한 프로그램 코드 수단은 컴퓨터 상에서 실행될 때, (a) 애플리케이션 서비스를 제공하는 서버 클러스터에서 각 서버의 작업량(workload)을 판정하는 단계와, (b) 애플리케이션 서비스의 토폴로지를 판정하는 단계-상기 토폴로지 판정은 애플리케이션 서비스의 제 1 구성 요소와, 제 1 구성 요소가 실행되는 서버 사이의 대응 관계를 포함함-와, (c) 상기 작업량 판정 및 상기 토폴로지 판정에 기초하여 서버 클러스터에서 적어도 하나의 서버의 전력 상태를 설정하는 단계를 실행한다.
바람직하게는, 리던던트 서버의 클러스터에 의해 소모되는 전력을 감소시키는 방법이 제공된다.
본 발명은 인터넷 애플리케이션 서비스의 제공자에게, 최대 부하(peak load)가 걸린 시간 동안에 충분히 바르게 서버를 준비시킬 수 없거나 서버 장애의 위험성을 회피하는 것과 동시에, 비활성 서버의 전력을 차단하는 해결책을 제공하는 것이 바람직하다. 일실시예에서, 애플리케이션 서비스를 제공하는 서버 클러스터에서 각 서버의 작업량 판정이 이루어진다. 다음에, 애플리케이션 서비스의 토폴로지를 판정한다. 이러한 토폴로지 정보는 애플리케이션 서비스의 구성 요소와, 이러한 구성 요소가 실행되는 서버 간의 대응 관계를 포함한다. 그리고, 이러한 작업량 및 토폴로지 정보에 기초하여, 하나 이상의 서버의 전력 상태가 변경된다.
바람직한 실시예에서, 본 발명의 개념은 컴퓨터 프로그램 제품의 형태로 제공된다. 이러한 제품은 플로피 디스크 또는 CD-ROM 등과 같은 컴퓨터 판독 가능 매체 상에 분포되고, 고객의 편의를 위해서 기존의 (또는 제공된) 컴퓨터 시스템에 설치된다.
다른 실시예에서, 본 발명의 개념은 장치의 형태로 제공되고, 서버 그 자체를 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 본 발명의 개념은 장치 및 프로그램 제품 또는 방법 및 그 임의의 조합의 형태로 제공되고, 관리되는 서버를 포함할 수 있다.
일실시예에서, 설정 단계(c)는 상기 작업량 판정에서 작업량이 사전 결정된 임계치 미만인 것으로 판정되면 저전력 상태(low power state)로 설정한다.
일실시예에서, 설정 단계(c)는 서버 리소스(server resources)가 최대로 활용되는 한도(extent)를 또한 기초로 한다.
바람직하게는, 저전력 상태는 스탠바이(standby) 상태, 슬립(sleep) 상태, 휴면(hibernate) 상태 및 오프 상태로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 상태이다.
바람직하게는, 토폴로지 판정은 활성 서버의 전체 개수에 대한 제 1 카운트(first count)를 포함하고, 상기 설정 단계(c)는 제 1 카운트에 대한 전력 공급(powered-on) 비활성 서버의 비율에 대한 함수이고, 전력 공급 비활성 서버의 개수를 최소로 설정할 준비(provision)를 포함한다.
바람직하게는, 설정 단계(c)는 상기 작업량 판정에서 작업량이 하나의 서버가 마지막으로 리셋(reset)된 이후의 경과 시간(elapsed time)을 표시할 때 저전력 상태로 설정한다.
바람직하게는, 설정 단계(c)는 상기 작업량 판정에서 작업량이 사전 결정된 임계치를 초과하는 것으로 판정될 때 전력 공급 상태(powered-on state)로 설정한다.
바람직한 실시예에 따르면, 프로그램 코드 수단을 포함하는 컴퓨터 프로그램이 제공되는데, 이러한 프로그램 코드 수단은 컴퓨터 상에서 실행될 때, 애플리케이션 서비스를 제공하는 제 1 스케일 가능 리던던트 서버의 티어(first tier of scalable redundant servers)에서 각 서버의 작업량을 판정하는 단계와, 애플리케이션 서비스의 토폴로지를 판정하는 단계-상기 토폴로지 판정은 활성 제 1-티어 서버(active first-tier servers)의 전체 개수에 대한 제 1 카운트를 포함하고, 애플리케이션 서비스의 제 1 구성 요소 및 제 1 구성 요소가 실행되는 제 1- 티어 서버(first-tier servers) 사이의 대응 관계를 포함함-와, 상기 작업량 판정에 기초하여 애플리케이션 서비스와 제 1-티어 서버의 자유 풀(free pool) 사이에서 제 1-티어 서버를 전이(transitioning)하는 단계와, 제 1 사전 결정된 전력 관리 정책(a first predetermined power management policy) 및 상기 토폴로지 판정에 기초하여 제 1-티어 서버의 자유 풀의 각 서버에 대해 인가되는 전력을 제어하는 단계를 수행한다.
바람직한 실시예에 따르면, 각각의 서버 클러스터의 각 서버에 대한 작업량 판정 단계는, 애플리케이션 서비스를 제공하는 제 1 스케일 가능 리던던트 서버의 티어에서 각 서버의 작업량을 판정하는 단계를 포함하고, 토폴로지 판정 단계는 활성 제 1-티어 서버의 전체 개수에 대한 제 1 카운트를 포함하며, 상기 대응 관계는 애플리케이션 서비스의 제 1 구성 요소와, 제 1 구성 요소가 실행되는 제 1-티어 서버 사이의 관계이고, 이러한 컴퓨터 프로그램 수단은 컴퓨터 상에서 실행될 때, (e) 상기 작업량 판정에 기초하여 애플리케이션 서비스와 제 1-티어 서버의 자유 풀 사이에서 전이하는 단계를 더 실행하고, 여기에서 설정 단계(c)는, (f) 토폴로지 판정에 기초하고, 작업량 판정에 따른 제 1 사전 결정된 전력 관리 정책에 기초하여 제 1-티어 서버의 자유 풀의 각 서버에 대해 인가되는 전력을 제어하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 프로그램 수단은 컴퓨터 상에서 실행될 때, (g) 애플리케이션 서비스를 제공하는 제 2 스케일 가능 리던던트 서버의 티어에서 각 서버의 작업량을 결정하는 단계-이러한 제 2 스케일 가능 리던던트 서버의 티어로부터의 응답은 제 1 스케일 가능 리던던트 서버의 티어로부터의 응답에 의존함-와, (h) 애플리케이션 서비스와 제 2-티어 서버의 자유 풀 사이에서 제 2-티어 서버를 전이하는 단계-상기 토폴로지 판정은 활성 제 2-티어 서버의 전체 개수에 대한 제 2 카운트를 더 포함함-와, (i) 제 2 사전 결정된 전력 관리 정책 및 상기 토폴로지 판정에 기초하여 제 2-티어 서버의 자유 풀에서 각 서버에 인가된 전력을 제어하는 단계-제 2 전력 관리 정책은 제 1 전력 관리 정책과, 제 1 전력 관리 정책에 무관한 정책으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 정책임-를 더 실행한다.
일실시예에 따르면, 이러한 전이는 상기 작업량 판정에서 작업량이 사전 결정된 임계치 미만인 것으로 판정되면, 애플리케이션 서비스로부터 제 1-티어 서버의 자유 풀로 전이되도록 이루어진다.
바람직하게는, 이러한 전이는 전이하는 제 1-티어 서버의 서버 리소스가 최대로 활용되는 한도를 또한 기초로 한다.
일실시예에 따르면, 이러한 전이는 상기 작업량 판정에서 작업량이 사전 결정된 임계치를 초과하는 것으로 판정되면 제 1-티어 서버의 자유 풀로부터 애플리케이션 서비스로 전이되도록 이루어진다.
바람직하게는, 제 1-티어 서버의 자유 풀에서 서버에 적용된 제 1 사전 결정된 전력 관리 정책은 소정 개수의 서버를 전력 공급 비활성 상태로 유지하고 나머지 서버를 저전력 상태로 설정한다.
바람직하게는 제 1-티어 서버의 자유 풀에서 서버에 적용된 제 1 사전 결정된 전력 관리 정책은 제 1 카운트에 대한 전력 공급 비활성 서버의 비율에 대한 함수이고, 전력 공급 비활성 서버의 개수를 최소로 설정할 준비(provision)를 포함한다.
바람직하게는, 저전력 상태는 스탠바이 상태, 슬립 상태, 휴면 상태 및 오프 상태로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 상태이다.
다른 측면에 따르면, 본 발명은 (a) 애플리케이션 서비스를 제공하는 서버 클러스터에서 각 서버의 작업량을 판정하는 단계와, (b) 애플리케이션 서비스의 토폴로지를 판정하는 단계-상기 토폴로지 판정은 애플리케이션 서비스의 제 1 구성 요소와, 제 1 구성 요소가 실행되는 서버 사이의 대응 관계를 포함함-와, (c) 상기 작업량 판정 및 상기 토폴로지 판정에 기초하여 서버 클러스터에서 적어도 하나의 서버의 전력 상태를 설정하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.
바람직한 실시예에 따르면, (a) 애플리케이션 서비스를 제공하는 제 1 스케일 가능 리던던트 서버의 티어에서 각 서버의 작업량을 판정하는 단계와, (b) 애플리케이션 서비스의 토폴로지를 판정하는 단계-상기 토폴로지 판정은 활성 제 1-티어 서버의 전체 개수에 대한 제 1 카운트를 포함하고, 애플리케이션 서비스의 제 1 구성 요소 및 제 1 구성 요소가 실행되는 제 1- 티어 서버 사이의 대응 관계를 포함함-와, (c) 상기 작업량 판정에 기초하여 애플리케이션 서비스와 제 1-티어 서버의 자유 풀 사이에서 제 1-티어 서버를 전이하는 단계와, (d) 제 1 사전 결정된 전력 관리 정책 및 상기 토폴로지 판정에 기초하여 제 1-티어 서버의 자유 풀의 각 서버에 대해 인가되는 전력을 제어하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
다른 측면에 따르면, 애플리케이션 서비스를 제공하는 서버 클러스터에서 각 서버의 작업량을 검출하는 작업량 모니터(workload monitor)와, 애플리케이션 서비스의 제 1 구성 요소와, 제 1 구성 요소가 실행되는 서버 사이의 대응 관계를 포함하는 애플리케이션 서비스의 토폴로지를 판정하는 토폴로지 센서(topology sensor)와, 상기 작업량 모니터에 의해 판정된 작업량 및 상기 토폴로지 센서에 의해 판정된 토폴로지에 기초하여 서버 클러스터에서 적어도 하나의 서버의 전력 상태를 설정하는 전력 제어기(power controller)를 포함하는 장치가 제공된다.
바람직하게는, 이러한 장치는 애플리케이션 서비스를 제공하는 서버 클러스터에서의 각 서버를 포함한다.
바람직한 실시예에 따르면, 애플리케이션 서비스를 제공하는 제 1 스케일 가능 리던던트 서버의 티어에서 각 서버의 작업량을 판정하는 작업량 모니터와, 활성 제 1-티어 서버의 전체 개수에 대한 제 1 카운트를 포함하고, 애플리케이션 서비스의 제 1 구성 요소 및 제 1 구성 요소가 실행되는 제 1- 티어 서버 사이의 대응 관계를 포함하는 애플리케이션 서비스의 토폴로지를 판정하는 토폴로지 센서와, 상기 작업량 모니터에 의해 판정된 작업량에 기초하여 애플리케이션 서비스와 제 1-티어 서버의 자유 풀 사이에서 제 1-티어 서버를 전이하는 이동 모듈(move module)과, 제 1 사전 결정된 전력 관리 정책 및 상기 토폴로지 센서에 의해 판정된 토폴로지에 기초하여 제 1-티어 서버의 자유 풀의 각 서버의 전력 상태를 설정하는 전력 제어기를 포함하는 장치가 제공된다.
바람직한 실시예에서, 이러한 장치는 애플리케이션 서비스를 제공하는 제 1 스케일 가능 리던던트 서버의 티어에서 각 서버를 포함한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 예로서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이다.
다음으로 첨부된 도면을 보다 구체적으로 참조하면, 도 1은 본 발명의 전력 절약의 개념을 이용하는 예시적인 애플리케이션 서비스에 대한 토폴로지를 도시한다. 도 1의 애플리케이션 서비스는 웹 서버(web servers)(100) 및 네트워크 디스패처(network dispatchers)(101, 102)를 포함한다. 네트워크 디스패처(101, 102)는 웹 요청(web requests)을 웹 서버에 분배하는 부하 균형 구성 요소(load balancing components)로서 기능한다. 하나의 핫 스탠바이 네트워크 디스패처(hot-standby network dispatcher)(102)가 도 1에 도시되어 있으나, 애플리케이션 서비스는 핫 스탠바이 상태에서 기능하는 임의의 개수의 서브셋(subset)을 갖는 임의의 개수의 네트워크 디스패처를 구비할 수 있다. 네트워크 디스패처의 기능은 이하에서 보다 상세하게 설명될 것이다. 핫 스탠바이라는 용어는 바람직한 실시예의 설명이 진행되는 것에 따라서 함께 설명될 것이다. 웹 서버(100)들은 웹 페이지를 제공하는 기능을 수행하고, 기능적으로 동일하다. 네트워크 디스패처(101)는 인터넷으로부터 웹 페이지에 대한 요청을 수신하고, 웹 서버(100)로 해당 요청을 전달한다. 웹 서버(100)는 개별 요청을 처리하고, 인터넷 상의 클라이언트에게 개별적인 응답을 되돌려보낸다. 핫 스탠바이 네트워크 디스패처(102)는 네트워크 디스패처(101)의 부분 상에서 장애가 존재하는 경우에 네트워크 디스패처(101)의 역할을 담당하게 하는 데 사용된다. 도 1의 애플리케이션 서비스는 3개의 서버 및 2개의 네트워크 디스패처를 구비하는 것으로 도시되었다. 그러나, 일반적으로 애플리케이션 서비스는 임의의 개수의 웹 서버 및 임의의 개수의 네트워크 디스패처를 포함할 수 있다. 또한, 애플리케이션 서비스는 2개의 서버의 티어(tiers), 즉 웹 서버를 위한 티어 1(tier 1) 및 네트워크 디스패처를 위한 티어 2를 갖는 것으로 도시되었다. 그럼에도 불구하고, 애플리케이션 서비스는 임의의 개수의 리던던트 서버의 티어를 포함할 수 있다. 각각의 티어는 애플리케이션 서비스에서 별개의 기능을 수행한다. 예를 들면, 웹 또는 데이터베이스 애플리케이션을 수행하는 서버에 대해 웹 서버(100)에 정보를 제공하는 다른 티어가 추가될 수 있다. 또한, 스케일 가능 리던던트 아키텍처(scalable redundant architecture)로부터 유리해지는 임의의 서버 기능은 본 발명의 개념으로부터 또한 유리해질 수 있다. 이러한 기능은, 예를 들면 프록시 캐시(proxy cache), FTP, DNS, 고퍼(Gopher), 프론트페이지TM(FrontPageTM) 및 인증 기능(authentication functions)을 포함한다. 데이터베이스 애플리케이션은 IBM의 SQLTM 등과 같은 관계형 데이터베이스(relational database)를 포함하는 임의의 데이터베이스 애플리케이션일 수 있다.
--부하(load)--라는 용어는 단위 시간 당 네트워크 디스패처(101)에 도달하는 요청의 개수로서 정의될 수 있다. 바람직한 실시예에 따르면, 애플리케이션 서비스에 대한 부하가 낮은 경우에, 애플리케이션 서비스를 위해 사용되는 서버의 개수는 애플리케이션 서비스로부터 특정 서버를 제거함으로써 감소된다. 다음에 애플리케이션 서비스로부터 제거된 서버의 서브셋에 의해 소모되는 전력량을 제어함으로써 전력이 감소된다. 또한, 임의의 주어진 티어의 서버에 대해 리던던시 관리 정책을 구현하여, 애플리케이션 서비스가 작업량을 만족시키기에 충분한 온라인 전력 공급 용량(online powered-on capacity)을 갖고, 그에 추가하여 하나 이상의 추가적인 서버의 형태로 소정 량의 예비 온라인 전력 공급 용량을 갖게 한다. 도 1에 주어진 예에서, 애플리케이션 서비스에 대한 부하가 매우 낮을 때, 예를 들면 하나의 웹 서버를 전력 차단함으로써 해당 애플리케이션 서비스에서 사용되는 웹 서버(100)의 개수를, 말하자면 3개로부터 2개로 감소될 수 있다. 더욱이, 웹 서버를 완전히 전력 차단하는 것 외에도, 전력 상태를 스탠바이, 슬립, 휴면 및 다른 전력 절약 상태 및 모드 등과 같은 산업 표준(industry standard)의 준 전력 공급 상태(semi powered-on state) 또는 초 저전력 상태(ultra low power states) 중의 하나로 설정함으로써 전력을 절약할 수 있다. 스탠바이 상태는 이하에서 설명되는 핫 스탠바이 상태와는 구별되는 별개의 상태라는 것을 유의해야 한다.
도 2는 애플리케이션 서비스와 동일한 기능을 수행하는 리던던트 서버의 티어 내에서 서버의 준비 상태 및 작동 상태를 도시한다. 이러한 서버는 해당 서버에 의해 처리되는 작업량에 의존하여 애플리케이션 서비스 내에서의 활성 상태(201)로부터 자유 풀(202)로, 또한 반대 방향으로 이동한다. 활성 상태(201)는 서버가 애플리케이션 서비스 내에 구속되어 있는 최대 전력 공급 상태이다. 자유 풀(202) 내의 서버는 고려 대상이 되는 특정한 애플리케이션 서비스 내에서 비활성 상태이다. 앞서 언급된 바와 같이, 리던던시 관리 정책은 애플리케이션 서비스의 작업량 수요를 만족시키기에 충분한 온라인 전력 공급 용량에 추가하여, 하나 이상의 추가적인 서버의 형태로 특정한 양의 예비 온라인 전력 공급 용량을 보장하도록 구현된다. 이러한 예비 온라인 전력 공급 서버는 핫 스탠바이 서버로서 지칭된다. 리던던시 관리 정책에 따르면, 자유 풀(202)의 소정 개수의 서버는 핫 스탠바이 상태(203)로 유지된다. 이러한 핫 스탠바이 서버는, 애플리케이션 서비스 내에서 비활성 상태이기는 하지만, 애플리케이션 서비스에 대한 작업량 수요가 사전 결정된 임계치를 초과하는 경우에 빠르게 활성 상태(201)로 준비될 수 있다. 전력을 감소시키기 위해서, 핫 스탠바이 상태로 유지되지 않은 자유 풀(202)의 서버는 저전력 상태(205)로 설정될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 활성 상태(201)와 자유 풀(202) 사이에서, 또한 자유 풀 내의 핫 스탠바이 상태(203)와 저전력 상태(205) 사이에서 서버를 전이할 때, 애플리케이션 서비스의 토폴로지를 또한 고려한다. 토폴로지의 판정은 여러 형태를 취할 수 있고, 여러 가지 예가 이하에 제시될 것이다. 그러나, 이러한 예는 본 발명의 범주를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 제 1 예로서, 토폴로지 판정은 애플리케이션 서비스 내에서 당시에 활성 상태인 서버의 전체 개수를 판정하는 형태를 취할 수 있다. 다른 예에서, 토폴로지 판정은 각 서버의 개별 상태(health)를 판정하는 형태를 취할 수 있다. 상태를 판정하는 데 있어서, 토폴로지 판정은 남아있는 메모리의 양 또는 메모리, CPU, I/0 및 임의의 다른 시스템 리소스가 소모되는 한도(extent)에 초점을 맞출 수 있다. 상태를 판정하는 데 있어서, 특정한 운영 시스템은 때때로 리셋(재부팅(rebooted)/재기동(restarted))을 필요로 한다는 것은 공지되어 있고, 그에 따라서, 토폴로지 판정은 임의의 주어진 서버가 리셋된 이후에 경과된 전체 시간량에 초점을 맞출 수 있다. 또한 모든 종류의 시스템 병목 현상(system bottlenecks)을 고려할 수 있다.
또 다른 예에서, 애플리케이션 서비스는 가상 서버 환경 내에서 작동된다. 가상 서버 환경에서는, 가상 서버와 물리적 서버 사이의 일대일 대응이 필수적이지는 않다. 이러한 환경에서, 토폴로지 판정은 물리적 서버가 하나 이상의 기능을 수행하는지 여부 또는 물리적 서버가 리던던트 서버의 하나 이상의 티어 내에 포함되는지 여부를 고려할 것이다. 예를 들면, 물리적 서버는 수 백개의 가상 아파치 서버(virtual Apache servers)를 실행할 수 있다. 이 예에서, 모든 아파치 서버는 동일 티어 내에서 작동되고, 리던던트 서버이다. 또 다른 예에서, 물리적 서버는 프록시 캐시(proxy cache) 또는 네트워크 디스패처 티어 등과 같은 여러 티어로 이루어지는 가상 애플리케이션을 실행할 수 있다. 이러한 가상 서버 환경에서, 소정 서버가 저전력 상태(205)로 설정되기 전에, 임의의 주어진 물리적 서버 내의 모든 가상 서버의 토폴로지가 고려되고, 물리적 서버는 해당 물리적 서버에 의해 실행되는 모든 가상 기능이 자유 풀(202) 및 핫 스탠바이 상태(203) 내에 있는 것으로 판정될 때까지는 전력 차단되지 않는다. 적절한 작업량 및 토폴로지 판정이 이루어지고, 애플리케이션 서비스의 수요를 만족시키기에 충분한 개수의 한 스탠바이 서버가 자유 풀 내에 존재하는 것으로 판정되면, 그 경우에만 물리적 서버가 저전력 상태로 설정되거나 완전히 전력 차단된다.
이하에서는 보다 특수한 토폴로지 및 작업량 판정의 예를 제시할 것이다. 이 예에서, 각 기능 타입마다 핫 스탠바이 상태(203)로 유지되어야 하는 서버의 개수는 이하의 변수에 의해서 정의된다. 여기에서, 기능 타입은 리던턴트 서버의 티어에 의해서 수행되는 기능을 지칭한다.
minHotInFreePool : 이 변수는 자유 풀 내에서 이러한 기능 타입을 갖는 최소 개수의 핫 스탠바이 서버를 설정하는 준비를 제공한다.
addOnlineRatio : 이 변수는 핫 스탠바이 상태(203)로 유지될 수 있는 이러한 기능 타입의 추가 서버 개수에 대하여, 애플리케이션 서비스에 활성화되어 참여하는 이러한 기능 타입을 갖는 서버의 개수 사이의 바람직한 비율을 나타낸다. 예를 들면, 100개의 서버가 애플리케이션 서비스에 활성적으로 참여하고, addOnlineRatio의 값이 20이면, 이러한 특정 애플리케이션 서비스는 자유 풀(202) 내에 100/20=5개의 핫 스탠바이 서버를 필요로 할 것이다. 자유 풀(202) 내에 전체 15개의 서버가 존재하면, 남아있는 15-5=10개의 서버가 전력 차단되거나, 저전력 작동 모드로 설정될 수 있을 것이다.
deployedInAllApplicationService : 이 변수는 서비스 제공자의 환경 내에서 그 당시에 참여하는 해당 기능 타입을 갖는 서버의 전체 개수를 나타낸다.
hotServersInFreePool : 이 변수는 자유 풀(202) 내에 있는 서버의 개수를 나타낸다.
다음에, 핫 스탠바이 상태(203)로 유지될 특정 기능 타입을 갖는 서버의 개수는 다음과 같이 구할 수 있다.
hotServersInFreePool =
minHotInFreePool + (deployedInApplicationServices/addOnlineRatio)
다른 실시예에서, hotServersInFreePool은 다음과 같이 계산될 수 있다.
hotServersInFreePool =
(minHotInFreePool > (deployedInApplicationServices/addOnlineRatio) ?
minHotInFreePool :
minHotInFreePool + (deployedInApplicationServices/addOnlineRatio)
이 실시예의 전력 관리 시스템은 자유 풀(202) 내의 특정 타입의 핫 서버의 개수가 hotServersInFreePool과 같게 유지되도록 시도할 것이다. 자유 풀(202) 내의 나머지 서버는 저전력 상태(205)가 될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 도 1 및 도 2를 모두 참조하면, 리던던시 및 전력 관리 정책은 리던던트 서버의 각 티어에 개별적으로 적용된다. 이러한 티어는 도 1에 티어 1 및 티어 2로서 표시되고, 점선으로 둘러싸여 있다. 각 기능 타입이 특정한 요구를 가질 가능성이 있으므로 이러한 정책은 별도로 적용된다. 예를 들면, 핫 스탠바이 상태(203)로 유지될 최소 개수의 서버는 기능 타입에 따라서 변동될 가능성이 있다. 웹 서버(100)의 최소 개수가 거의 모든 숫자가 될 수 있는 경우에, 핫 스탠바이 네트워크 디스패처(102)의 최소 개수는 보다 구체적인 값이 될 수 있다. 핫 스탠바이 네트워크 디스패처(102)가 반드시 언제나 활용되어야 하는 것은 아니지만, 당시의 네트워크 디스패처(101)에 장애가 발생하는 경우에 활성화된 역할을 담당해야 하기 때문에 전력 차단될 수 없다. 네트워크 디스패처에 대한 전력 및 리던던시 관리 정책은, (1) 적어도 2개의 네트워크 디스패처 서버가 언제나 온라인 상태가 되게 하고, (2) 네트워크 디스패처가 추가적인 작업량을 달성하도록 전력이 공급되어야 하며, (3) 적어도 2개의 네트워크 디스패처가 항상 온라인 상태가 되어 있는 한, 작업량이 감소될 때 네트워크 디스패처를 전력 차단할 수 있도록 지정될 수 있다. 이와 다르게, 애플리케이션 서비스의 여러 티어에 적용된 전력 및 리던던시 관리 정책은 동일할 수 있다.
도 3은 바람직한 실시예의 개시 내용에 따른 전력 및 리던던시 관리 정책의 흐름도를 나타낸다. 단계(301)에서, 리던던트 서버의 티어에서 각 서버의 작업량을 판정한다. 임의의 주어진 서버의 작업량은 그 전체가 애플리케이션 서비스에 대한 부하에 직접적으로 연관되고, 또한 서버의 특정 속성에 의존한다. 서버의 작업량 판정은 본 기술 분야에서 잘 알려져 있고, 따라서 보다 상세하게 설명되지 않을 것이다. 작업량이 결정되면, 프로세싱은 단계(302)로 진행된다. 단계(302)에서, 애플리케이션 서비스의 토폴로지는 토폴로지 판정에 대한 상술된 논의 사항마다 결정된다. 토폴로지 판정은 애플리케이션 서비스의 구성 요소 및 이러한 구성 요소가 실행되는 서버에 대한 계정 관리(accounting)를 포함한다. 또한 애플리케이션 서비스가 가상 서버를 이용하면, 가상 서버 및 대응하는 물리적 서버에 관련된 추가적인 토폴로지 판정이 이루어진다. 단계(301, 302)에 따라서 작업량 및 토폴로지가 결정되면, 프로세싱은 임의의 특정한 서버의 전이가 요구되는지 여부를 결정하는 단계(304)로 진행된다.
애플리케이션 서비스에 부과된 부하가 사전 결정된 높은 부하 임계치 및 낮은 부하 임계치를 초과하거나 충족시키지 않을 때 서버의 전이가 요구된다. 임계치 중 어느 것도 만족되지 않으면, 프로세싱은 단계(301)로 진행된다. 그와 다르게, 임계치 중 어느 하나가 만족되면, 프로세싱은 이하의 기준에 따라서 서버를 이동시키는 단계(305)로 진행된다. 단계(305)에서, 애플리케이션 서비스 내의 서버는, 단계(301)에서 결정된 낮은 부하가 걸리는 시간 동안에 애플리케이션 서비스로부터 자유 풀(202)로 이동한다. 반대로, 서버는 단계(301)에서 결정된 높은 부하가 걸리는 시간 동안에 자유 풀(202)로부터 애플리케이션 서비스로 되돌아간다.
다음에 프로세싱은 상술된 전력 관리 정책을 적용하는 단계(307, 308)로 진행된다. 단계(307)에서는, 단계(305)에서 서버에 대해 이루어진 전이(들)에 따라 자유 풀(202)의 서버에 인가되는 전력에 대한 판정이 이루어진다. 자유 풀(202)의 서버에 인가된 전력의 현재 레벨이 충분하고, 변경이 필요하지 않은 것으로 판정되면, 프로세싱은 단계(301)로 진행된다. 이와 다르게, 핫 스탠바이 모드에서 더 많은 서버가 필요하다거나 더 적은 개수의 서버가 필요하다고 판정되면, 프로세싱은 하나 이상의 서버의 전력 구동 레벨을 설정하는 단계(308)로 진행된다. 단계(308)에서는, 상술된 전력 관리 정책을 적용한다. 설명된 바와 같이, 이러한 정책은 단계(301, 302)에서 결정된 작업량 및 토폴로지를 고려한다. 이러한 전력 관리 정책에서, 자유 풀(202) 내에서 핫 스탠바이 상태(203)에 있는 서버의 개수가 사전 결정된 임계치에 기초하여 증가될 수 있다고 판정되었다면, 저전력 상태(205)에 있는 자유 풀 서버는 핫 스탠바이 상태(203)로 설정될 수 있다. 이러한 전력 관리 정책에서, 자유 풀(202) 내에서 핫 스탠바이 상태(203)에 있는 서버의 개수가 서로 다른 사전 결정된 임계치에 기초하여 감소될 수 있다고 판정되었다면, 핫 스탠바이 상태(203)에 있는 자유 풀 서버는 저전력 상태(205)로 설정될 수 있다. 전력 임계치는 동일하거나 상이할 수 있고, 서로 의존적이거나 독립적일 수 있다. 전력 레벨(들)이 설정되면, 프로세싱은 이러한 프로세스를 반복하는 단계(301)로 진행된다.
도 4는 하드웨어 장치(400)로서 구현되는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸다. 장치(400)는 상술된 바와 같이 또한 이하에서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이 서버(409)의 전력을 모니터링, 감지, 이동 및 제어한다. 서버(409)는 지금까지 설명된 임의의 서버 또는 임의의 서버의 티어일 수 있다. 이러한 장치(400)는 작업량 모니터(401), 토폴로지 센서(402), 이동 모듈(405) 및 전력 제어기(408)로 이루어지고, 본 명세서에 설명된 전력 및 리던던시 관리 정책을 구현한다. 작업량 모니터(401)는 각 서버(409)의 작업량을 판정하고 도 3에서의 단계(301)에서 설명된 기능들을 동일하게 수행한다. 토폴로지 센서(402)는 각 서버(409)의 토폴로지를 판정하고, 마찬가지로 도 3에서의 단계(302)에 설명된 기능을 수행한다. 이동 모듈(405)은 서버(409) 상에서 도 3에서의 단계(304, 305)와 동일한 기능을 수행한다. 전력 제어기(408)는 각 서버(409)의 전력 설정을 제어하고, 도 3의 단계(307, 308)에서 설명된 기능을 동일하게 수행한다. 또한, 장치(400)는 서버(409)에 결합될 때 본 명세서에 설명된 기능을 수행하는 단일 유닛으로서 구현될 수 있다. 이와 다르게, 장치(400)는 분산된 일련의 유닛(401, 402, 405, 408)으로서 구현될 수 있다. 장치(400)는 게이트 어레이(gate arrays), 마이크로프로세서, 마이크로컴퓨터, 맞춤형(custom) VLSI 모듈, 내장형 네트워크 프로세서 등과 같이 본 기술 분야에서 알려진 여러 하드웨어 구현 방법 중 어느 하나로 구성될 수 있다.

Claims (14)

  1. 프로그램 코드 수단을 포함하는 컴퓨터 프로그램으로서,
    상기 프로그램 코드 수단은 컴퓨터 상에서 실행될 때,
    (a) 애플리케이션 서비스를 제공하는 서버 클러스터(a cluster of servers)에서 각 서버의 작업량(workload)을 판정하는 단계와,
    (b) 상기 애플리케이션 서비스의 토폴로지(topology)를 판정하는 단계-상기 토폴로지 판정은 상기 애플리케이션 서비스의 제 1 구성 요소와, 상기 제 1 구성 요소가 실행되는 서버 사이의 대응 관계(a correspondence)를 포함함-와,
    (c) 상기 작업량 판정 및 상기 토폴로지 판정에 기초하여 상기 서버 클러스터에서 적어도 하나의 서버의 전력 상태를 설정하는 단계
    를 실행하는 컴퓨터 프로그램.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 설정 단계(c)는 상기 작업량 판정에서 작업량이 사전 결정된 임계치 미만인 것으로 판정되면 저전력 상태(a low power state)로 설정하는 컴퓨터 프로그램.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 설정 단계(c)는 서버 리소스(server resources)가 최대로 활용되는 한도(extent)를 또한 기초로 하는 컴퓨터 프로그램.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 토폴로지 판정은 활성 서버의 전체 개수에 대한 제 1 카운트(a first count)를 포함하고,
    상기 설정 단계(c)는 상기 제 1 카운트에 대한 전력 공급(powered-on) 비활성 서버의 비율에 대한 함수이고, 상기 전력 공급 비활성 서버의 개수를 최소로 설정할 준비(a provision)를 포함하는
    컴퓨터 프로그램.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 설정 단계(c)는 상기 작업량 판정에서 작업량이 하나의 서버가 마지막으로 리셋(reset)된 이후의 경과 시간(elapsed time)을 표시할 때 저전력 상태로 설정하는 컴퓨터 프로그램.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 설정 단계(c)는 상기 작업량 판정에서 작업량이 사전 결정된 임계치를 초과하는 것으로 판정될 때 전력 공급 상태(a powered-on state)로 설정하는 컴퓨터 프로그램 제품.
  7. 제 1 항에 있어서,
    각각의 상기 서버 클러스터의 각 서버에 대한 작업량 판정 단계는, 애플리케이션 서비스를 제공하는 제 1 스케일 가능 리던던트 서버의 티어(a first tier of scalable redundant servers)에서 각 서버의 작업량을 판정하는 단계를 포함하고,
    상기 토폴로지 판정 단계는 활성 제 1-티어 서버(active first-tier servers)의 전체 개수에 대한 제 1 카운트를 포함하며,
    상기 대응 관계는 상기 애플리케이션 서비스의 상기 제 1 구성 요소와, 상기 제 1 구성 요소가 실행되는 제 1-티어 서버 사이의 관계이고,
    상기 컴퓨터 프로그램 수단은 컴퓨터 상에서 실행될 때,
    (e) 상기 작업량 판정에 기초하여 애플리케이션 서비스와 상기 제 1-티어 서버의 자유 풀(a free pool) 사이에서 전이(transitioning)하는 단계를 더 실행하고,
    상기 설정 단계(c)는,
    (f) 토폴로지 판정에 기초하고, 작업량 판정에 따른 제 1 사전 결정된 전력 관리 정책(a first predetermined power management policy)에 기초하여 상기 제 1-티어 서버의 상기 자유 풀의 각 서버에 대해 인가되는 전력을 제어하는 단계를 포함하는
    컴퓨터 프로그램.
  8. 제 7 항에 있어서,
    (g) 상기 애플리케이션 서비스를 제공하는 제 2 스케일 가능 리던던트 서버의 티어에서 각 서버의 작업량을 결정하는 단계-상기 제 2 스케일 가능 리던던트 서버의 티어로부터의 응답은 상기 제 1 스케일 가능 리던던트 서버의 티어로부터의 응답에 의존함-와,
    (h) 상기 애플리케이션 서비스와 상기 제 2-티어 서버의 상기 자유 풀 사이에서 제 2-티어 서버를 전이하는 단계-상기 토폴로지 판정은 활성 제 2-티어 서버의 전체 개수에 대한 제 2 카운트를 더 포함함-와,
    (i) 제 2 사전 결정된 전력 관리 정책 및 상기 토폴로지 판정에 기초하여 상기 제 2-티어 서버의 상기 자유 풀에서 각 서버에 인가된 전력을 제어하는 단계-상기 제 2 전력 관리 정책은 상기 제 1 전력 관리 정책과, 상기 제 1 전력 관리 정책에 무관한 정책으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 정책임-
    를 더 실행하는 컴퓨터 프로그램.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 전이는 상기 작업량 판정에서 작업량이 사전 결정된 임계치 미만인 것으로 판정되면, 상기 애플리케이션 서비스로부터 상기 제 1-티어 서버의 상기 자유 풀로 전이되도록 이루어지는 컴퓨터 프로그램.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 전이는 전이하는 상기 제 1-티어 서버의 서버 리소스가 최대로 활용되는 한도를 또한 기초로 하는 컴퓨터 프로그램.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 전이는, 상기 작업량 판정에서 작업량이 사전 결정된 임계치를 초과하는 것으로 판정되면 상기 제 1-티어 서버의 상기 자유 풀로부터 상기 애플리케이션 서비스로 전이되도록 이루어지는 컴퓨터 프로그램.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1-티어 서버의 상기 자유 풀에서 상기 서버에 적용된 상기 제 1 사전 결정된 전력 관리 정책은 소정 개수의 서버를 전력 공급 비활성 상태로 유지하고 나머지 서버를 저전력 상태로 설정하는 컴퓨터 프로그램.
  13. (a) 애플리케이션 서비스를 제공하는 서버 클러스터에서 각 서버의 작업량을 판정하는 단계와,
    (b) 상기 애플리케이션 서비스의 토폴로지를 판정하는 단계-상기 토폴로지 판정은 상기 애플리케이션 서비스의 제 1 구성 요소와, 상기 제 1 구성 요소가 실행되는 서버 사이의 대응 관계를 포함함-와,
    (c) 상기 작업량 판정 및 상기 토폴로지 판정에 기초하여 상기 서버 클러스터에서 적어도 하나의 서버의 전력 상태를 설정하는 단계
    를 포함하는 방법.
  14. (a) 애플리케이션 서비스를 제공하는 서버 클러스터에서 각 서버의 작업량을 검출하는 작업량 모니터(a workload monitor)와,
    (b) 상기 애플리케이션 서비스의 제 1 구성 요소와, 상기 제 1 구성 요소가 실행되는 서버 사이의 대응 관계를 포함하는 상기 애플리케이션 서비스의 토폴로지를 판정하는 토폴로지 센서(a topology sensor)와,
    (c) 상기 작업량 모니터에 의해 판정된 상기 작업량 및 상기 토폴로지 센서에 의해 판정된 상기 토폴로지에 기초하여 상기 서버 클러스터에서 적어도 하나의 서버의 전력 상태를 설정하는 전력 제어기(a power controller)
    를 포함하는 장치.
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