KR20110055041A - 클러스터 시스템의 전력 제어 장치 및 방법 - Google Patents

클러스터 시스템의 전력 제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 클러스터 시스템에서 전력 관리 기술에 관한 것으로, ACPI(Advanced Configuration and Power Interface), 전력 모니터링 및 제어 가능한 배터리, 예컨대 무정전 전원 공급부(Uninterruptible Power Supply, UPS)가 장착된 시스템에 대하여 차등적으로 전력을 제한하여 전체 데이터 센터(data center)의 전원을 관리하기 위한 것이다. 전력 모니터링 기능과 배터리 제어 모듈 및 모니터링 기능을 갖는 전원 장치를 클러스터 노드(cluster node)에 장착하여 이를 통하여 실시간으로 전력량을 모니터링 하고, 전력의 제한 폭을 사용자에 의하여 설정하거나 과거의 데이터를 이용하여 설정하여 이 제한 폭까지 상승하면 일시적으로 배터리를 동작시켜 노드의 전원을 차단한다. 이때, 노드의 전력 소모를 줄이기 위하여 다시 ACPI나 DVFS(Dynamic Voltage and Frequency Scaling)를 동작시켜 전원을 줄이고 이를 통하여 배터리 소모량을 줄일 수 있도록 하는 기술을 제안한다.
Power Management, Datacenter Power Management, Dynamic Power Management, ACPI, UPS, Power Supply

Description

클러스터 시스템의 전력 제어 장치 및 방법{METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING POWER IN CLUSTER SYSTEM}
본 발명은 클러스터 시스템(cluster system)의 전력 제어 기술에 관한 것으로, 특히 ACPI, 전력 모니터링 및 제어 가능한 배터리, 예컨대 무정전 전력 공급부(Uninterruptible Power Supply, UPS)가 장착된 시스템에 대하여 차등적으로 전력을 제한하여 전체 데이터 센터(data center)의 전원을 관리하는데 적합한 클러스터 시스템의 전력 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은 지식경제부의 IT성장동력기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[2007-S-016-03, 저비용 대규모 글로벌 인터넷 서비스 솔루션 개발].
최근 들어, 수십 만대의 기기를 운용하는 인터넷 데이터 센터(Internet Data Center, 이하 IDC라 함)를 가진 인터넷 포탈 업체 등 세계적으로 수 많은 데이터 센터들이 운영되면서, 데이터 센터의 전력을 효율적으로 관리하기 위한 기술들이 다각도로 연구되고 있다.
특히, 최근의 정보 기술 인프라의 확대에 따라 IDC의 전력 사용량은 지난 3 년간 연평균 45% 가까이 급증하였고, 올해 15억 1000만 kWh까지 늘어날 것으로 예상된다. 이와 같은 IDC 내의 급증하는 전기 사용량을 줄이기 위하여 IDC 레벨의 전원 관리 기술이 부각되고 있다.
클러스터 시스템에 있어서 실제 시스템의 가용도가 떨어지는 서버를 다운(down)시키거나 휴지(Hibernation) 상태로 전환시키는 방법이 많은데 이렇게 되면 그 상태를 복귀시키는데 복잡도가 증가하고 이를 관리하는 기능이 더욱 많이 필요하게 되어 효율성이 떨어질 수 있다.
이러한 점을 감안하여, IPMI와 ACPI를 이용하여 전원을 제어하는 기술, 모니터링 한 데이터를 이용하여 전력 모델을 기본으로 한 전원 관리 기술, 데이터 센터 내에 부하를 모니터링 하여 가용량이 적은 서버로 병합하는 기술 등이 종래에 제안된 바 있다.
그런데, 이러한 기존의 기술들은, 클러스터 시스템(cluster system), 예를 들어 인터넷 데이터 센터(Internet Data Center) 내의 서버(또는 단말)의 전원이 항상 켜져 있어야 하며, 시스템의 가용량에 능동적으로 대처할 수 없다는 문제가 있다.
이에, 본 발명에서는, 클러스터 시스템의 전원부에 배터리(battery)를 장착하고 이를 실시간 모니터링 및 제어함으로써, 전력 소모를 줄이고 시스템의 가용량 에 능동적으로 대처할 수 있는 클러스터 시스템의 전력 제어 기술을 제안하고자 한다.
구체적으로, 본 발명에서는 실시간 전력 및 서버 사용량 모니터링을 통하여 전력의 제한폭을 설정하고, 제한폭 보다 실제 전력 사용량이 높을 경우 DVFS를 이용한 주파수 변경, ACPI 상태 변경 및 반데리 제어 시스템을 통하여 전력 제한폭을 넘지 않도록 시스템이 자동적으로 제어되는 기술을 제안하고자 한다.
또한, 본 발명에서는 실시간 전력 및 서버 사용량 모니터링을 통하여 자동으로 제한폭이 설정되며, 전력 제한폭에 이를 시에는 서버 사용량에 따라 사용량이 작은 서버부터 미리 설정된 시간 동안 배터리를 동작시켜 공급 전력을 줄이는 전력 제어 기술을 제안하고자 한다.
본 발명의 과제를 해결하기 위한 일 관점에 따르면, 배터리가 장착된 다수의 노드들로 이루어진 클러스터와, 상기 클러스터와 네트워크를 통해 연결되어 상기 클러스터의 전력 관리 정보 및 성능 정보를 모니터링하고, 모니터링되는 상기 클러스터의 전력 관리 정보 및 성능 정보에 따라 전력 제한 폭을 설정하며 시스템의 전력이 상기 전력 제한 폭까지 상승하는 경우 상기 배터리를 온/오프 제어하여 상기 클러스터의 전력을 제한하는 전력 제어부를 포함하는 클러스터 시스템의 전력 제어 장치를 제공할 수 있다.
여기서, 상기 다수의 노드들 중 임의의 노드는, 상기 배터리와, 상기 배터리 의 온/오프를 제어하는 배터리 제어기와, 디바이스 드라이버를 통해 제어되는 하드웨어 장치와, 상기 배터리의 정보 수집 및 상기 하드웨어에 대한 제어 기능을 수행하며, 상기 정보 수집 및 상기 하드웨어에 대한 제어 기능에 의한 전력 관리 정보 및 성능 정보를 상기 전력 제어부로 전달하는 관리 에이전트를 포함할 수 있다.
또한, 상기 배터리는, 무정전 전력 공급부(Uninterruptible Power Supply, UPS)일 수 있다.
또한, 상기 배터리는, 상기 임의의 노드의 전력이 상기 전력 제한 폭까지 상승하는 경우, 상기 임의의 노드의 가용량 정도에 따라 기 설정된 시간 동안 동작됨으로써, 상기 임의의 노드의 전력을 낮출 수 있다.
또한, 상기 하드웨어 장치는, ACPI(Advanced Configuration and Power Interface)가 지원될 수 있다.
또한, 상기 전력 제어부는, 네트워크를 통해 전달되는 상기 클러스터의 전력 관리 정보 및 성능 정보를 모니터링하는 모니터링부와, 상기 모니터링부를 통해 모니터링되는 상기 클러스터의 전력 관리 정보 및 성능 정보를 임시 저장하는 히스토리 데이터베이스와, 상기 히스토리 데이터베이스에 임시 저장되는 상기 클러스터의 전력 관리 정보 및 성능 정보를 분석하는 분석부와, 상기 분석부를 통해 분석되는 상기 클러스터의 전력 관리 정보 및 성능 정보를 최적화하는 최적화부와, 상기 최적화부를 통해 최적화된 상기 클러스터의 전력 관리 정보 및 성능 정보를 토대로 전력 제한 값을 결정하는 전력 결정부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 클러스터의 전력 관리 정보는, 상기 클러스터의 배터리 및 전력 에 대한 정보일 수 있다.
또한, 상기 클러스터의 성능 정보는, 상기 클러스터의 가용량 정보일 수 있다.
또한, 상기 클러스터의 성능 정보는, 상기 클러스터의 프로세서의 사용량, 메모리 사용량 및 네트워크 사용량일 수 있다.
또한, 상기 전력 제한 값은, 상기 네트워크를 통해 상기 클러스터로 전달될 수 있다.
또한, 상기 전력 결정부는, 상기 클러스터 내의 모니터링 전력 및 성능 히스토리 정보를 통하여 상기 전력 제한 값을 제공할 수 있다.
또한, 상기 전력 결정부는, 상기 클러스터 내의 모니터링 전력 및 성능 정보를 통하여 상기 전력 제한 값을 설정할 수 있다.
또한, 상기 전력 결정부는, 상기 클러스터 내의 임의의 노드의 배터리의 기능을 기 설정된 시간만큼 제어하여 상기 임의의 노드의 전력을 낮출 수 있다.
또한, 상기 클러스터 시스템은, 적어도 하나 이상의 데이터 센터일 수 있다.
또한, 상기 클러스터 시스템은, 적어도 하나 이상의 컴퓨팅 시스템일 수 있다.
본 발명의 과제를 해결하기 위한 다른 관점에 따르면, 네트워크를 통해 클러스터의 전력 관리 정보 및 성능 정보를 모니터링하는 과정과, 모니터링되는 상기 클러스터의 전력 관리 정보 및 성능 정보를 데이터베이스화하는 과정과, 데이터베이스화되는 상기 클러스터의 전력 관리 정보 및 성능 정보를 분석 및 최적화하는 과정과, 상기 분석 및 최적화하는 과정에 의한 결과에 따라 상기 클러스터의 전력 제한 값을 결정하는 과정과, 결정되는 상기 전력 제한 값에 따라 상기 클러스터에 대한 전력 제한 모드를 수행하는 과정을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 전력 제한 값을 결정하는 과정은, 시스템 최대 전력 제한 값과 시스템 최소 전력 제한 값을 설정하고, 상기 시스템 최대 전력 제한 값과 시스템 최소 전력 제한 값의 제한 폭 사이에서 동작되는 동작 전력 제한 값(driving point)으로 구분하여 설정하는 과정과, 상기 클러스터 시스템이 상기 동작 전력 제한 값을 넘어 전력 제한 모드가 동작하고 있으나 상기 클러스터 시스템의 부하로 인해 상기 전력 제한 폭 밑으로 상기 클러스터 시스템의 전력을 낮출 수 없는 경우, 기 설정 제한 폭까지 상기 동작 전력 제한 값을 올려주는 과정을 포함할 수 있다.
또한, 상기 클러스터는, 배터리를 갖는 적어도 하나의 노드로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 전력 제한 모드를 수행하는 과정은, 상기 적어도 하나의 노드의 배터리의 용량을 충전하고 이를 모니터링하는 제 1 과정과, 모니터링되는 상기 배터리의 용량이 기 설정된 사용 한계 값 이상일 경우, 상기 전력 제한 모드를 수행하기 위하여 상기 적어도 하나의 노드의 전력 관리 정보 및 성능 정보를 모니터링하는 제 2 과정과, 상기 적어도 하나의 노드의 전력량이 상기 전력 제한 값 이상인지를 판단하는 제 3 과정과, 상기 적어도 하나의 노드의 전력량이 상기 전력 제한 값 이상이면, 상기 적어도 하나의 노드의 서버 가용량을 모니터링하는 제 4 과정 과, 상기 제 4 과정을 통한 정보를 이용하여 상기 적어도 하나의 노드를 선택하여 ACPI 상태 변화나 DVFS를 동작시키는 제 5 과정과, 상기 전력 제한 값 이상인지를 판단하여 이상일 경우 상기 적어도 하나의 노드의 배터리를 지정된 시간 동안 온(on)시키는 제 6 과정과, 상기 지정된 시간 동안 상기 전력 제한 모드가 수행된 이후 현재 전력이 상기 전력 제한 값 이상인지를 판단하여 이상일 경우 상기 제 2 과정으로 피드백하는 제 7 과정과, 상기 지정된 시간 동안 상기 배터리의 현재 용량과 상기 기 설정된 사용 한계 값을 비교하여 상기 배터리의 현재 용량이 상기 기 설정된 사용 한계 값 미만일 경우에 상기 배터리를 오프(off)시키는 제 8 과정을 포함할 수 있다.
또한, 상기 배터리를 오프시킨 후 상기 동작 전력 제한 값 이상인 경우 상기 동작 전력 제한 값보다 전력을 낮출 수 있는지 판단하는 과정과, 상기 제한 값보다 전력을 낮출 수 없을 경우 상기 동작 전력 제한 값을 상향 조정하는 과정과, 상기 상향 조정된 동작 전력 제한 값이 최대 전력 제한 값과 같은지를 비교하는 과정과, 상기 최대 전력 제한 값에 도달하였을 때 현재 전력 상태를 공지하는 리포팅 과정을 포함할 수 있다.
또한, 상기 리포팅 과정은 사용자에게 수행 가능한 동작 전력 값을 제공하는 과정일 수 있다.
또한, 상기 리포팅 과정은 사용자에게 현재 시스템의 전력 상태 및 과거 상태를 나타내는 종합적인 통계 정보를 제공하는 과정일 수 있다.
또한, 상기 배터리는, 무정전 전력 공급부일 수 있다.
또한, 상기 배터리는, 상기 적어도 하나의 노드의 전력이 기 설정된 전력 제한 폭까지 상승하는 경우, 상기 적어도 하나의 노드의 가용량 정도에 따라 기 설정된 시간 동안 동작됨으로써, 상기 적어도 하나의 노드의 전력을 낮출 수 있다.
또한, 상기 클러스터 시스템은, 적어도 하나 이상의 데이터 센터일 수 있다.
또한, 상기 클러스터 시스템은, 적어도 하나 이상의 컴퓨팅 시스템일 수 있다.
본 발명에 의하면, 기존의 ACPI(Advanced Configuration and Power Interface) 및 CPU 제어 기능을 통한 전력 제어 기술과 달리, 배터리가 장착된 전원 제어 장치를 통하여 더욱 많은 전력을 절감할 수 있고, 기존 시스템의 ACPI 동작 시 전원이 꺼지거나 CPU 제어 기능, 예컨대 DVFS(Dynamic Voltage and Frequency Scaling) 등에 의하여 성능 저하가 발생되는 경우를 최소화할 수 있으며, 미리 설정된 전원에 따라 실시간 모니터링 되는 전력 값을 바탕으로 동적으로 전원 제어가 가능하다.
본 발명에서는, 클러스터 시스템(cluster system), 예를 들어 인터넷 데이터 센터(Internet Data Center) 내의 서버(또는 단말)의 전원부에 배터리를 장착하고, 이러한 배터리를 실시간 제어할 수 있도록 하며, 미리 설정된 전원의 제한 폭까지 전원이 상승하는 경우에 서버의 가용량 정도에 따라 지정된 시간 동안 배터리를 동작시켜 전원을 조절하는 것을 특징으로 한다.
이때, 조절된 전원의 가용량이 작을 경우, DVFS 조절 또는 ACPI(Advanced Configuration and Power Interface) 제어를 이용하여 슬립(sleep) 상태 또는 휴지(hibernation) 상태로 변경하여 전력 소모를 줄일 수 있게 하였으며, 시스템 가용량이 높고 ACPI 제어 및 DVFS를 적용하여도 전력이 낮아지지 않는 경우에는 미리 설정된 시간 동안 배터리를 이용하여 순간 전원을 차단시켜 배터리가 동작하도록 구현한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 도면부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실시예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들 또는 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
실시예의 설명에 앞서, 본 발명은, 클러스터 시스템(cluster system), 예를 들어 인터넷 데이터 센터(Internet Data Center, 이하 IDC라 함) 내의 노드(또는 서버)의 전원부에 배터리를 장착하고, 이러한 배터리를 실시간 제어할 수 있도록 하며, 미리 설정된 전원의 제한 폭까지 전원이 상승하는 경우에 서버의 가용량 정도에 따라 지정된 시간 동안 배터리를 동작시켜 전원을 조절하는 것을 특징으로 한다. 이때, 조절된 전원의 가용량이 작을 경우, ACPI(Advanced Configuration and Power Interface) 제어를 이용하여 슬립(sleep) 상태 또는 휴지(hibernation) 상태로 변경하여 전력 소모를 줄일 수 있게 하였으며, 시스템 가용량이 높을 경우에는 미리 설정된 시간 동안 배터리를 이용하여 순간 전원을 차단시켜 배터리가 동작하도록 구현한다는 것으로, 이러한 기술 사상으로부터 본 발명의 목적으로 하는 바를 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 클러스터 시스템의 전력 제어 장치에 대한 구성 블록을 예시한 도면으로서, 클러스터(100), 네트워크(200), 전력 제어부(300) 및 사용자 단말(400)을 포함할 수 있다.
도 1에 예시한 바와 같이, 클러스터(100)는, 다수의 노드(100/1~100/n)로 구성될 수 있으며, 네트워크(200)에 의해 전력 제어부(300)와 연결될 수 있다. 이러한 클러스터(100) 내의 각각의 노드(또는 서버)에 대해서 도 2를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 클러스터(100) 내의 임의의 노드, 예를 들어 제 1 노드(100/1)의 상세 예시도로서, 배터리(102), 배터리 제어기(104), 모니터(106), 전력 분배기(108), 하드웨어(110), 통신 인터페이스(112), 디바이스 드라이버(114), 오퍼레이팅 시스템(116), 관리 에이전트(118)를 포함할 수 있다.
배터리(102)는, 예컨대 무정전 전력 공급부(Uninterruptible Power Supply, UPS)가 적용될 수 있으며, 배터리 제어기(104)에 의해 제어될 수 있다. 이러한 배터리(102)는 제 1 노드(100/1)가 설정된 전력 제한 폭까지 상승하는 경우, 제 1 노드(100/1)의 가용량 정도, 예컨대 제 1 노드의 전력 관리 정보, 성능 정보 등에 따라 일정 시간 동안 동작됨으로써, 제 1 노드(100/1)의 전력을 낮출 수 있다.
모니터(106)는 전력 및 배터리 정보를 모니터링 하며, 전력 분배기(Power Distribution Unit, PDU)(108)는 입력되는 전력, 예를 들면 AC(Alternating Current) 전력을 분배하여 제 1 노드(100/1)에 공급하는 역할을 한다.
하드웨어(110)는, 예컨대 ACPI(Advanced Configuration and Power Interface)가 지원될 경우, 디바이스 드라이버(114)를 통해 제어될 수 있으며, 오퍼레이팅 시스템(Operating System, OS)(116)은 디바이스 드라이버(114) 등을 사용자 레벨(user level)에서 제어할 수 있는 환경을 제공할 수 있다.
관리 에이전트(118)는 정보 수집 및 제어 기능을 하며, 이러한 관리 에이전트(118)의 정보 수집 및 제어에 의한 전력 관리 정보, 예컨대 제 1 노드(100/1)의 배터리 및 전력에 대한 정보, 제 1 노드(100/1)의 성능 정보, 예컨대 프로세서의 사용량, 메모리 사용량, 네트워크 사용량 등으로 계산된 가용량 정보는 통신 인터페이스, 예컨대 이더넷(Ethernet)(112)을 통해 네트워크(200)로 전달될 수 있다.
한편, 도 1의 네트워크(200)는, 클러스터(100) 내의 임의의 노드, 예를 들면 제 1 노드(100/1)의 전력 관리 정보, 예컨대 제 1 노드(100/1)의 배터리 용량 및 전력량에 대한 정보, 제 1 노드(100/1)의 성능 정보, 예컨대 프로세서의 사용량, 메모리 사용량, 네트워크 사용량 등으로 계산된 가용량 정보를 전력 제어부(300)로 전달하는 역할을 한다.
또한, 네트워크(200)는, 전력 제어부(310)에서 결정된 전력 제한 값, 예컨대 전력 제한의 동적 작동을 위한 기본 값을 클러스터(100) 내의 임의의 노드, 예를 들면 제 1 노드(100/1)로 전달하는 역할을 한다.
전력 제어부(300)는 모니터링부(302), 히스토리 DB(Data Base)(304), 분석부(306), 최적화부(308), 전력 결정부(310) 등을 포함할 수 있다.
여기서, 모니터링부(302)는 네트워크(200)를 통해 전달되는 클러스터(100) 내의 임의의 노드, 예를 들면 제 1 노드(100/1)의 전력 관리 정보, 예컨대 제 1 노 드(100/1)의 배터리 및 전력에 대한 정보, 제 1 노드(100/1)의 성능 정보, 예컨대 프로세서의 사용량, 메모리 사용량, 네트워크 사용량 등으로 계산된 가용량 정보를 모니터링하는 역할을 할 수 있다.
히스토리 DB(304)에는 모니터링부(302)를 통해 모니터링되는 임의의 노드, 예를 들어 제 1 노드(100/1)의 전력 관리 정보 및 성능 정보가 임시 저장될 수 있다.
분석부(306)는 히스토리 DB(304)에 임시 저장되는 임의의 노드, 예를 들어 제 1 노드(100/1)의 전력 관리 정보 및 성능 정보를 분석하는 역할을 한다. 이때, 분석부(306)의 분석 량은 시간 통계 및 부하 통계에 해당될 수 있으며, 이는 실시간 전력 제어의 기준 데이터로 사용될 수 있다.
최적화부(308)는 분석부(306)를 통해 분석되는 전력 관리 정보 및 성능 정보를 최적화하여 전력 결정부(310)로 전달하는 역할을 한다.
전력 결정부(310)는 최적화부(308)를 통해 전달되는 최적화된 모니터링 전력, 성능 정보, 성능 히스토리 정보 등을 토대로 전력 제한 값을 결정할 수 있으며, 이렇게 결정되는 전력 제한 값은 네트워크(200)를 통해 최초 모니터링된 클러스터(100) 내의 노드, 예컨대 제 1 노드(100/1)로 전달될 수 있다.
사용자 단말(400)은 전력 제어부(300)에 연결되며, 분석부(306)를 통해 분석되는 전력 관리 정보 및 성능 정보의 분석 결과가 제공되거나, 사용자에 의해 설정되는 임의의 데이터를 전력 결정부(310)로 직접 입력할 수도 있다.
이하, 상술한 구성과 함께, 본 발명의 실시예에 따른 클러스터 시스템의 전 력 제어 방법에 대해 첨부한 도 3 내지 도 6의 흐름도를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 도 3은 본 실시예에 따른 클러스터 시스템의 전력 제어 방법, 구체적으로 실시간 동적 제어를 통한 전력 제어 과정의 흐름도이다.
도 3에 예시한 바와 같이, 단계(S300)에서는 전력 제어부(300)의 모니터링부(302)를 통해 클러스터(100) 내의 임의의 노드, 예를 들어 제 1 노드(100/1)의 전력 관리 정보 및 성능(서버의 가용량) 정보를 모니터링한다.
이후, 전력 제어부(300)는, 모니터링부(302)를 통해 모니터링된 제 1 노드(100/1)의 전력 관리 정보 및 성능 정보를 히스토리 DB(304)에 임시 저장할 수 있다(S302).
이렇게 히스토리 DB(304)에 임시 저장되는 제 1 노드(100/1)의 전력 관리 정보 및 성능 정보는 분석부(306)를 통해 분석될 수 있는데(S304), 예컨대 시간 통계 및 부하 통계에 따라 전력 관리 정보 및 성능 정보를 분석할 수 있을 것이다.
이후, 전력 제어부(300)는, 분석부(306)를 통해 분석되는 제 1 노드(100/1)의 전력 관리 정보 및 성능 정보를 최적화하고(S306), 최적화된 결과를 전력 결정부(310)로 제공하여 전력 제한 값을 결정한다(S308).
여기서, 상기 전력 제한 값을 결정하는 과정은, 시스템 최대 전력 제한 값과 시스템 최소 전력 제한 값을 설정하고, 상기 시스템 최대 전력 제한 값과 시스템 최소 전력 제한 값의 제한 폭 사이에서 동작되는 동작 전력 제한 값(driving point)으로 구분하여 설정하는 과정과, 상기 클러스터 시스템의 상기 동작 전력 제 한 값을 넘어 전력 제한 모드가 동작하고 있으나 상기 클러스터 시스템의 부하로 인해 상기 제한 폭 밑으로 상기 클러스터 시스템의 전력을 낮출 수 없는 경우, 기 설정 제한 폭까지 상기 동작 전력 제한 값을 올려주는 과정을 포함할 수 있다.
전력 제한 값이 결정되면, 본 실시예에 따른 전력 제한 모드를 수행하게 되는데(S310), 이러한 전력 제한 모드 수행 과정을 도 4를 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 4는 도 3의 전력 제한 모드 수행 과정을 예시한 흐름도로서, 먼저, 전력 제어부(300)는 모니터링부(302)를 통해 제 1 노드(100/1)의 배터리(100)의 용량을 충전하고 이를 모니터링한다(S400). 이러한 제 1 노드(100/1)에 대한 배터리 용량의 모니터링은, 제 1 노드(100/1) 내의 관리 에이전트(118) 및 통신 인터페이스(112), 네트워크(200) 등을 통해 구현될 수 있을 것이다.
이러한 배터리 용량의 모니터링 결과, 현재의 배터리 용량이 기 설정된 사용 한계 값 이상일 경우(S402), 상술한 전력 제한 모드를 수행하기 위하여 제 1 노드(100/1)의 전력 관리 정보 및 성능 정보를 모니터링하고(S404), 현재 제 1 노드(100/1)의 전력량이 단계(S308)에서 전력 결정부(310)를 통해 결정된 전력 제한 값 이상인지를 판단한다(S406).
단계(S406)의 판단 결과, 제 1 노드(100/1)의 현재의 전력량이 전력 제한 값 이상이면, 제 1 노드(100/1)의 서버 가용량을 모니터링한다(S408).
이러한 모니터링을 통한 정보를 이용하여 제 1 노드(100/1)를 선택하여 ACPI 상태 변화나 DVFS(Dynamic Voltage and Frequency Scaling)를 동작시킬 수 있 다(S410)(S412).
단계(S414)에서는, 다시 전력 제한 값 이상인지를 판단하고, 전력 제한 값 이상일 경우 제 1 노드(100/1)의 배터리를 지정된 시간 동안 온(on) 시킨다(S416)(S418).
지정된 시간 동안 상술한 전력 제한 모드가 수행된 이후, 현재 전력이 전력 제한 값 이상인지를 판단하고(S420), 전력 제한 값 이상이면 단계(S404)로 피드백(feed-back)할 수 있다.
이후, 지정된 시간 동안 배터리의 현재 용량과 상술한 기 설정된 사용 한계 값을 비교하고(S422), 배터리의 현재 용량이 기 설정된 사용 한계 값 미만이고 지정된 시간이 경과된 경우(S424)에는, 배터리를 오프(off) 시킬 수 있다(S426).
이후, 다시 현재 전력이 전력 제한 값 이상인지를 판단하고(S428), 전력 제한 값 이상이면 단계(S408)로 피드백 할 수 있으며, 전력 제한 값 미만이면 과정을 종료한다.
한편, 도 5은 본 실시예에 따른 클러스터 시스템의 전력 제어 방법에서 사용자 직접 입력을 통한 전력 제어 과정의 다른 실시 형태를 예시한 흐름도이다.
도 5에 예시한 바와 같이, 먼저 전력 제어부(300)는 모니터링부(302)를 통해 제 1 노드(100/1)의 배터리(100)의 용량을 충전하고 이를 모니터링한다(S500). 이러한 제 1 노드(100/1)에 대한 배터리 용량의 모니터링은, 제 1 노드(100/1) 내의 관리 에이전트(118) 및 통신 인터페이스(112), 네트워크(200) 등을 통해 구현될 수 있을 것이다.
이러한 배터리 용량의 모니터링 결과, 현재의 배터리 용량이 기 설정된 사용 한계 값 이상일 경우(S502), 상술한 전력 제한 모드를 수행하기 위하여 제 1 노드(100/1)의 전력 관리 정보 및 성능 정보를 모니터링하고(S504), 현재 제 1 노드(100/1)의 전력량이 단계(S308)에서 전력 결정부(310)를 통해 결정된 전력 제한 값 이상인지를 판단한다(S506).
단계(S406)의 판단 결과, 제 1 노드(100/1)의 현재의 전력량이 전력 제한 값 이상이면, 제 1 노드(100/1)의 서버 가용량을 모니터링한다(S508).
이러한 모니터링을 통한 정보를 이용하여 제 1 노드(100/1)를 선택하여 ACPI 상태 변화나 DVFS(Dynamic Voltage and Frequency Scaling)를 동작시킬 수 있다(S510)(S512).
단계(S514)에서는, 다시 전력 제한 값 이상인지를 판단하고, 전력 제한 값 이상일 경우 제 1 노드(100/1)의 배터리를 지정된 시간 동안 온(on) 시킨다(S516)(S518).
지정된 시간 동안 상술한 전력 제한 모드가 수행된 이후, 현재 전력이 전력 제한 값 이상인지를 판단하고(S520), 전력 제한 값 이상이면 단계(S504)로 피드백(feed-back)할 수 있다.
이후, 지정된 시간 동안 배터리의 현재 용량과 상술한 기 설정된 사용 한계 값을 비교하고(S522), 배터리의 현재 용량이 기 설정된 사용 한계 값 미만이고 지정된 시간이 경과된 경우(S524)에는, 배터리를 오프(off) 시킬 수 있다(S526).
이와 같이 배터리를 오프 시킨 후 다시 동작 전력 제한 값 이상인 경우인지 를 판단하고(S528), 동작 전력 제한 값 이상이면 동작 전력 제한 값 보다 전력을 낮출 수 있는지를 판단한다(S530).
제한 값 보다 전력을 낮출 수 있는 경우에는 단계(S508)로 피드백 하나, 제한 값 보다 전력을 낮출 수 없을 경우에는 단계(S532)로 진행하여 동작 전력 제한 값을 상향 조정한다.
단계(S534)에서는, 이렇게 상향 조정된 동작 전력 제한 값이 최대 전력 제한 값과 동일한지를 비교하는데, 상향 조정된 동작 전력 제한 값이 최대 전력 제한 값과 동일한 경우에는 현재 전력 상태를 관리자에게 공지하는 리포팅(reporting) 과정을 진행할 수 있다(S536).
이때, 상기 리포팅 과정은 사용자에게 수행 가능한 동작 전력 값을 제공하는 과정이며, 또한 사용자에게 현재 시스템의 전력 상태 및 과거 상태를 나타내는 종합적인 통계 정보를 제공하는 과정일 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 클러스터 시스템 내의 노드(또는 서버)의 전원부에 배터리를 장착하고, 이러한 배터리를 실시간 제어할 수 있도록 하며, 미리 설정된 전원의 제한 폭까지 전원이 상승하는 경우에 서버의 가용량 정도에 따라 지정된 시간 동안 배터리를 동작시켜 전원을 조절하는 것을 특징으로 한다. 이때, 조절된 전원의 가용량이 작을 경우, ACPI 제어를 이용하여 슬립 상태 또는 휴지 상태로 변경하여 전력 소모를 줄일 수 있게 하였으며, 시스템 가용량이 높을 경우에는 미리 설정된 시간 동안 배터리를 이용하여 순간 전원을 차단시켜 배터리가 동작하도록 구현한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 클러스터 시스템의 전력 제어 장치에 대한 구성 블록도,
도 2는 도 1의 클러스터(100) 내의 임의의 노드, 예를 들어 제 1 노드(100/1)의 상세 예시도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 클러스터 시스템의 전력 제어 방법, 구체적으로 실시간 동적 제어를 통한 전력 제어 과정의 흐름도,
도 4는 도 3의 전력 제한 모드 수행 과정을 구체적으로 예시한 흐름도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 클러스터 시스템의 전력 제어 방법에서 사용자 직접 입력을 통한 전력 제어 과정의 실시 형태를 예시한 흐름도.

Claims (20)

  1. 배터리가 장착된 다수의 노드들로 이루어진 클러스터와,
    상기 클러스터와 네트워크를 통해 연결되어 상기 클러스터의 전력 관리 정보 및 성능 정보를 모니터링하고, 모니터링되는 상기 클러스터의 전력 관리 정보 및 성능 정보에 따라 전력 제한 폭을 설정하여 시스템의 전력이 상기 전력 제한 폭까지 상승하였을 경우 상기 배터리를 온/오프 제어하여 상기 클러스터의 전력을 제한하는 전력 제어부를 포함하는
    클러스터 시스템의 전력 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 노드들 중 임의의 노드는,
    상기 배터리와,
    상기 배터리의 온/오프를 제어하는 배터리 제어기와,
    디바이스 드라이버를 통해 제어되는 하드웨어 장치와,
    상기 배터리에 대한 정보 수집 기능 및 상기 하드웨어에 대한 제어 기능을 수행하며, 상기 정보 수집 기능 및 상기 하드웨어에 대한 제어 기능에 의한 전력 관리 정보 및 성능 정보를 상기 전력 제어부로 전달하는 관리 에이전트를 포함하는
    클러스터 시스템의 전력 제어 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리는 무정전 전력 공급부(Uninterruptible Power Supply, UPS)인
    클러스터 시스템의 전력 제어 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 배터리는,
    상기 임의의 노드의 전력이 상기 전력 제한 폭까지 상승하는 경우, 상기 임의의 노드의 가용량 정도에 따라 기 설정된 시간 동안 동작됨으로써, 상기 임의의 노드의 전력을 낮추는
    클러스터 시스템의 전력 제어 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력 제어부는,
    네트워크를 통해 전달되는 상기 클러스터의 전력 관리 정보 및 성능 정보를 모니터링하는 모니터링부와,
    상기 모니터링부를 통해 모니터링되는 상기 클러스터의 전력 관리 정보 및 성능 정보를 임시 저장하는 히스토리 데이터베이스와,
    상기 히스토리 데이터베이스에 임시 저장되는 상기 클러스터의 전력 관리 정보 및 성능 정보를 분석하는 분석부와,
    상기 분석부를 통해 분석되는 상기 클러스터의 전력 관리 정보 및 성능 정보를 최적화하는 최적화부와,
    상기 최적화부를 통해 최적화된 상기 클러스터의 전력 관리 정보 및 성능 정보를 토대로 전력 제한 값을 결정하는 전력 결정부를 포함하는
    클러스터 시스템의 전력 제어 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 클러스터의 성능 정보는 상기 클러스터의 프로세서의 사용량, 메모리 사용량, 네트워크 사용량, 하드디스크 사용량으로 계산되는 가용량 정보인
    클러스터 시스템의 전력 제어 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 전력 결정부는,
    상기 클러스터 내의 모니터링 전력 및 성능 히스토리 정보를 통하여 상기 전력 제한 값을 제공하고 설정하는
    클러스터 시스템의 전력 제어 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 전력 결정부는,
    상기 클러스터 내의 임의의 노드의 배터리의 기능을 기 설정된 시간만큼 제어하여 상기 임의의 노드의 전력을 낮추는
    클러스터 시스템의 전력 제어 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 클러스터 시스템은 적어도 하나 이상의 데이터 센터인
    클러스터 시스템의 전력 제어 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 클러스터 시스템은 적어도 하나 이상의 컴퓨팅 시스템인
    클러스터 시스템의 전력 제어 장치.
  11. 네트워크를 통해 클러스터의 전력 관리 정보 및 성능 정보를 모니터링하는 과정과,
    모니터링되는 상기 클러스터의 전력 관리 정보 및 성능 정보를 데이터베이스화하는 과정과,
    데이터베이스화되는 상기 클러스터의 전력 관리 정보 및 성능 정보를 분석 및 최적화하는 과정과,
    상기 분석 및 최적화하는 과정에 의한 결과에 따라 상기 클러스터의 전력 제한 값을 결정하는 과정과,
    결정되는 상기 전력 제한 값에 따라 상기 클러스터에 대한 전력 제한 모드를 수행하는 과정을 포함하는
    클러스터 시스템의 전력 제어 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 전력 제한 값을 결정하는 과정은,
    상기 클러스터 시스템의 최대 전력 제한 값과 최소 전력 제한 값을 설정하고, 상기 최대 전력 제한 값 및 최소 전력 제한 값 사이에서 동작되는 동작 전력 제한 값(driving point)으로 구분하여 설정하는 과정과,
    상기 클러스터 시스템이 상기 동작 전력 제한 값을 넘어 전력 제한 모드가 동작하고 있으나 상기 클러스터 시스템의 부하로 인해 상기 전력 제한 폭 밑으로 상기 클러스터 시스템의 전력을 낮출 수 없는 경우, 기 설정 제한 폭까지 상기 동작 전력 제한 값을 올려주는 과정을 포함하는
    클러스터 시스템의 전력 제어 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 클러스터는 배터리를 갖는 적어도 하나의 노드로 이루어진
    클러스터 시스템의 전력 제어 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 전력 제한 모드를 수행하는 과정은,
    상기 적어도 하나의 노드의 배터리의 용량을 충전하고 이를 모니터링하는 제 1 과정과,
    모니터링되는 상기 배터리의 용량이 기 설정된 사용 한계 값 이상일 경우, 상기 전력 제한 모드를 수행하기 위하여 상기 적어도 하나의 노드의 전력 관리 정보 및 성능 정보를 모니터링하는 제 2 과정과,
    상기 적어도 하나의 노드의 전력량이 상기 전력 제한 값 이상인지를 판단하는 제 3 과정과,
    상기 적어도 하나의 노드의 전력량이 상기 전력 제한 값 이상이면, 상기 적어도 하나의 노드의 서버 가용량을 모니터링하는 제 4 과정과,
    상기 제 4 과정을 통한 정보를 이용하여 상기 적어도 하나의 노드를 선택하 여 ACPI 상태 변화나 DVFS를 동작시키는 제 5 과정과,
    상기 전력 제한 값 이상인지를 판단하여 이상일 경우 상기 적어도 하나의 노드의 배터리를 지정된 시간 동안 온(on)시키는 제 6 과정과,
    상기 지정된 시간 동안 상기 전력 제한 모드가 수행된 이후 현재 전력이 상기 전력 제한 값 이상인지를 판단하여 이상일 경우 상기 제 2 과정으로 피드백하는 제 7 과정과,
    상기 지정된 시간 동안 상기 배터리의 현재 용량과 상기 기 설정된 사용 한계 값을 비교하여 상기 배터리의 현재 용량이 상기 기 설정된 사용 한계 값 미만일 경우에 상기 배터리를 오프(off)시키는 제 8 과정을 포함하는
    클러스터 시스템의 전력 제어 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 전력 제한 모드를 수행하는 과정은,
    상기 배터리를 오프시킨 후 상기 동작 전력 제한 값 이상인 경우 상기 동작 전력 제한 값보다 전력을 낮출 수 있는지 판단하는 과정과,
    상기 제한 값보다 전력을 낮출 수 없을 경우 상기 동작 전력 제한 값을 상향 조정하는 과정과,
    상기 상향 조정된 동작 전력 제한 값이 최대 전력 제한 값과 같은지를 비교하는 과정과,
    상기 최대 전력 제한 값에 도달하였을 때 현재 전력 상태를 공지하는 리포팅 과정을 포함하는
    클러스터 시스템의 전력 제어 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 리포팅 과정은 사용자에게 현재 수행 가능한 동작 전력 값, 시스템의 전력 상태 및 과거 상태를 나타내는 종합적인 통계 정보를 제공하는 과정인
    클러스터 시스템의 전력 제어 방법.
  17. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 배터리는 무정전 전력 공급부인
    클러스터 시스템의 전력 제어 방법.
  18. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 배터리는,
    상기 적어도 하나의 노드의 전력이 기 설정된 전력 제한 폭까지 상승하는 경우, 상기 적어도 하나의 노드의 가용량 정도에 따라 기 설정된 시간 동안 동작됨으 로써, 상기 적어도 하나의 노드의 전력을 낮추는
    클러스터 시스템의 전력 제어 방법.
  19. 제 11 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 클러스터 시스템은 적어도 하나 이상의 데이터 센터인
    클러스터 시스템의 전력 제어 방법.
  20. 제 11 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 클러스터 시스템은 적어도 하나 이상의 컴퓨팅 시스템인
    클러스터 시스템의 전력 제어 방법.
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