KR20140058984A - 랙 장착형 서버의 전원 이중화 장치 - Google Patents

랙 장착형 서버의 전원 이중화 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20140058984A
KR20140058984A KR1020120125530A KR20120125530A KR20140058984A KR 20140058984 A KR20140058984 A KR 20140058984A KR 1020120125530 A KR1020120125530 A KR 1020120125530A KR 20120125530 A KR20120125530 A KR 20120125530A KR 20140058984 A KR20140058984 A KR 20140058984A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
power supply
server
connectors
rack
power
Prior art date
Application number
KR1020120125530A
Other languages
English (en)
Inventor
권원옥
김학영
Original Assignee
한국전자통신연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전자통신연구원 filed Critical 한국전자통신연구원
Priority to KR1020120125530A priority Critical patent/KR20140058984A/ko
Priority to US13/890,370 priority patent/US20140125128A1/en
Publication of KR20140058984A publication Critical patent/KR20140058984A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/26—Power supply means, e.g. regulation thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/10—Parallel operation of dc sources
    • H02J1/102—Parallel operation of dc sources being switching converters
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/26—Power supply means, e.g. regulation thereof
    • G06F1/30—Means for acting in the event of power-supply failure or interruption, e.g. power-supply fluctuations
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/001—Hot plugging or unplugging of load or power modules to or from power distribution networks
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/14—Mounting supporting structure in casing or on frame or rack
    • H05K7/1485—Servers; Data center rooms, e.g. 19-inch computer racks
    • H05K7/1488—Cabinets therefor, e.g. chassis or racks or mechanical interfaces between blades and support structures
    • H05K7/1492—Cabinets therefor, e.g. chassis or racks or mechanical interfaces between blades and support structures having electrical distribution arrangements, e.g. power supply or data communications

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Sources (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)

Abstract

본 발명의 랙 장착형 서버의 전원 이중화 장치는, 다수의 서버가 착탈 자유롭게 로딩되는 랙 장착형 서버의 전원 이중화 장치로서, 제 1 전원 공급 유닛의 출력 측에 병렬 연결된 제 1 및 제 2 커넥터가 구비된 제 1 서버와, 제 2 전원 공급 유닛의 출력 측에 병렬 연결된 제 3 및 제 4 커넥터가 구비된 제 2 서버와, 상기 제 1 커넥터와 제 3 커넥터 또는 상기 제 2 와 제 4 커넥터 사이를 연결하는 전원 연결 케이블을 포함할 수 있다.

Description

랙 장착형 서버의 전원 이중화 장치{APPARATUS FOR SUPPORTING POWER REDUNDANT OF RACK MOUNT SERVER}
본 발명은 랙 장착형 서버의 효율적인 전원 이중화 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 랙에 탑재되는 인접하는 랙 장착형 서버 간에 전원 공급을 공유(share)하는 기법을 통해 전원 장애 발생에 대비한 추가적인 전원 공급 장치(PSU : power supply unit)의 구비를 필요로 하지 않는 랙 장착형 서버의 전원 이중화 장치에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이, 데이터센터 등에 사용되는 서버는 고가의 메인 프레임에서 점차 저가형 랙 장착형 1U 혹은 2U 서버로 바뀌고 있으며, 서버의 전력소모도 CPU 및 메모리 등의 반도체 디바이스 기술과 운영체제의 전력관리 기술이 발전하면서 점차 낮아지고 있다. 특히, 서버가 동작하지 않는 무부하 상태(Idle)에서 서버의 전력소모 역시 크게 낮아지고 있다. 반면에, 서버에 장착되는 전원 공급 장치(PSU)의 전력 효율과 부하 용량은 점진적으로 높아지고 있다.
일반적으로, 랙 장착형 서버는 전면에 데이터 저장소가 위치하며, 중앙에 메인보드가, 후면에 전원 공급 장치(PSU)와 기타 I/O 커넥터들이 배치되는 형태를 갖는다.
즉, 전원 공급 장치는 외부의 AC 전원을 입력받아 서버가 사용하는 DC 출력전압(하나의 DC 전압 혹은 다수의 DC 전압)을 공급하며, 전원 켜짐신호(PSON), 전원 상태신호(PSOK), 부하 분산신호(Load Share) 등의 제어 신호가 입출력되며, 전원 모니터링을 위한 PMBUS를 사용할 경우 관련된 신호가 메인보드와 인터페이스 된다.
여기에서, 전원 공급 장치(PSU)의 출력 용량은 서버가 사용하는 정격 최대부하(PMAX)보다 큰 제품을 사용해야 되는데, 일반적으로 20%~30% 이상 여분 용량의 제품이 사용된다. 서버 정격최대부하(PMAX)는 서버에 장착할 수 있는 모든 장치를 부착하여 최대부하 상태의 소모 전력으로 측정 가능하다.
그러나, 일반적으로 현장에 사용되는 서버의 최대부하는 정격 최대부하(PMAX)보다 훨씬 낮은 부하 값을 갖는데, 이것은 현장에 사용되는 서버에 장착 가능한 모든 저장장치, 메모리, 냉각팬, I/O를 장착하여 동작하지 않기 때문이다. 뿐만 아니라 전원 안정을 위해 정격 최대부하(PMAX)보다 20%~30% 이상 큰 용량의 전원 공급 장치(PSU)를 장착하므로 실제 전원 공급 장치의 용량(PPSU)은 서버의 최대 소모전력(PS_MAX)의 2배가 넘는 큰 용량을 가지게 된다.
예컨대, 현재 일반적으로 사용되는 1U~2U 서버의 PSU 용량은 700W가 넘으나 실제 서버의 최대 소모 전력은 300W 미만이며, 서버가 무부하 상태(Idle)일 경우 소모 전력이 100W가 채 되지 않는다.
일반적으로, 서버의 후면에는 탈부착 가능한(Hot plugable) 혹은 고정된 전원 공급 장치(PSU)가 있으며, 전원 공급의 안정성을 위한 전원 이중화를 위해 두 개의 전원 공급 장치(PSU#1, PSU#2)가 장착된다.
따라서, 두개의 전원 공급 장치(PSU)가 모두 서버 전원을 공급하는데, 만약 하나의 전원 공급 장치(PSU)에서 오류(Power Fail)가 발생하게 되면, 정상적인 다른 전원 공급 장치(PSU)를 통해 서버 전원을 연속적으로 공급하게 되어 서버 전원공급의 문제 발생을 방지한다. 이러한 부가 전원 공급 방식은 N+1 형태(N=1,2,3 등으로 서버 전원이 공급되며 +1은 추가 전원 공급 장치의 개수) 혹은 다른 다양한 구성으로 전원 이중화를 제공 할 수 있다.
대한민국 공개특허 제2009-0039119호(공개일 : 2009. 04. 22.) 미국 공개특허 US/2009/0254768(공개일 : 2009. 10. 08)
그러나, 부가 전원 공급 장치를 사용하는 종래의 전원 이중화 장치의 경우 전원 공급의 안정성이 높아지는 장점을 갖는 반면에, 서버 마다 전원 이중화를 위해 추가의 전원 공급 장치를 장착해야만 하기 때문에 서버 비용이 증가하게 되는 단점을 갖는다.
또한, 종래의 전원 이중화 장치는 부가 전원의 사용 시에 최소 하나 이상의 전원 공급 장치가 추가로 동작하게 됨으로써 불필요하게 전력소모가 증가하기 되는 단점을 갖는다.
본 발명은, 일 관점에 따라, 다수의 서버가 착탈 자유롭게 로딩되는 랙 장착형 서버의 전원 이중화 장치로서, 제 1 전원 공급 유닛의 출력 측에 병렬 연결된 제 1 및 제 2 커넥터가 구비된 제 1 서버와, 제 2 전원 공급 유닛의 출력 측에 병렬 연결된 제 3 및 제 4 커넥터가 구비된 제 2 서버와, 상기 제 1 및 제 3 커넥터간, 상기 제 2 및 제 4 커넥터간, 상기 제 1 및 제 4 커넥터간, 상기 제 2 및 제 3 커넥터간 중 어느 하나 사이를 연결하는 전원 연결 케이블을 포함하는 랙 장착형 서버의 전원 이중화 장치를 제공한다.
본 발명의 상기 제 1 서버는, 상기 제 1 전원 공급 유닛과, 상기 제 1 및 제 2 커넥터가 구비된 제 1 전원 백플랜 보드와, 상기 제 1 전원 공급 유닛 또는 제 2 전원 공급 유닛을 통해 공급되는 전원에 의해 동작하는 메인 PCB가 탑재된 제 1 서버 메인 보드를 포함할 수 있다.
본 발명의 상기 제 2 서버는, 상기 제 2 전원 공급 유닛과, 상기 제 3 및 제 4 커넥터가 구비된 제 2 전원 백플랜 보드와, 상기 제 2 전원 공급 유닛 또는 제 1 전원 공급 유닛을 통해 공급되는 전원에 의해 동작하는 메인 PCB가 탑재된 제 2 서버 메인 보드를 포함할 수 있다.
본 발명의 상기 제 1 및 제 2 전원 백플랜 보드는, 상기 제 1 및 제 2 서버간의 입력신호, 제어신호 및 부하 분산신호를 병렬 연결시킬 수 있다.
본 발명의 상기 전원 연결 케이블은, 상기 제 1 및 제 3 커넥터간, 상기 제 2 및 제 4 커넥터간, 상기 제 1 및 제 4 커넥터간, 상기 제 2 및 제 3 커넥터간 중 어느 하나 사이를 플러그인 형태로 결합할 수 있다.
본 발명은, 다른 관점에 따라, 다수의 서버가 착탈 자유롭게 로딩되는 랙 장착형 서버의 전원 이중화 장치로서, 제 1 전원 공급 유닛의 출력 측에 병렬 연결된 제 1 및 제 2 커넥터가 구비된 제 1 서버와, 제 3 및 제 4 커넥터가 구비된 제 2 서버와, 상기 제 1 및 제 3 커넥터간, 상기 제 2 및 제 4 커넥터간, 상기 제 1 및 제 4 커넥터간, 상기 제 2 및 제 3 커넥터간 중 어느 하나 사이를 연결하는 전원 연결 케이블을 포함하는 랙 장착형 서버의 전원 이중화 장치를 제공한다.
본 발명의 상기 제 1 서버는, 상기 제 1 전원 공급 유닛과, 상기 제 1 및 제 2 커넥터가 구비된 제 1 전원 백플랜 보드와, 상기 제 1 전원 공급 유닛을 통해 공급되는 전원에 의해 동작하는 메인 PCB가 탑재된 제 1 서버 메인 보드를 포함할 수 있다.
본 발명의 상기 제 2 서버는, 상기 제 3 및 제 4 커넥터가 구비된 제 2 전원 백플랜 보드와, 상기 제 1 전원 공급 유닛을 통해 공급되는 전원에 의해 동작하는 메인 PCB가 탑재된 제 2 서버 메인 보드를 포함할 수 있다.
본 발명의 상기 제 1 및 제 2 전원 백플랜 보드는, 상기 제 1 및 제 2 서버간의 입력신호, 제어신호 및 부하 분산신호를 병렬 연결시킬 수 있다.
본 발명의 상기 전원 연결 케이블은, 상기 제 1 및 제 3 커넥터간, 상기 제 2 및 제 4 커넥터간, 상기 제 1 및 제 4 커넥터간, 상기 제 2 및 제 3 커넥터간 중 어느 하나 사이를 플러그인 형태로 결합할 수 있다.
본 발명은, 각 서버에 전원 공급 유닛의 출력 측에 병렬 연결된 두 개의 커넥터가 구비하고, 인접하는 서버 간의 커넥터를 전원 연결 케이블로 연결하여, 서버의 전원 공급 장치에 장애가 발생할 때 인접하는 서버의 전원 공급 장치로부터 전원을 공급받도록 함으로써, 추가적인 전원 공급 장치의 장착 없이도 전원 이중화를 실현하여 안정적인 전원 공급을 제공할 수 있다.
또한, 전원 이중화로 인한 전력효율의 감소를 억제함으로써, 랙 장착형 서버의 전력비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 랙 장착형 서버의 전원 이중화 장치의 후면 구성도,
도 2는 서버 간 전원 버스 공유를 설명하기 위한 서버의 메인 보드 및 전원 백플랜의 구조도,
도 3은 전원 백플랜 보드의 병렬 연결 배치도,
도 4a 내지 4c는 전원 공급 이중화 모드를 위해 다양한 개수의 랙 장착형 서버에 본 발명의 전원 이중화 장치를 적용한 예를 보여주는 구성도,
도 5a 내지 5c는 고 효율 모드를 위해 다양한 개수의 랙 장착형 서버에 본 발명의 전원 이중화 장치를 적용한 예를 보여주는 구성도,
도 6a 및 6b는 일반 서버와 고효율 모드 서버 간의 부하-효율 동작점의 비교 결과를 보여주는 그래프.
먼저, 본 발명의 장점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어지는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 여기에서, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명의 범주를 명확하게 이해할 수 있도록 하기 위해 예시적으로 제공되는 것이므로, 본 발명의 기술적 범위는 청구항들에 의해 정의되어야 할 것이다.
아울러, 아래의 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성 등에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들인 것으로, 이는 사용자, 운용자 등의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있음은 물론이다. 그러므로, 그 정의는 본 명세서의 전반에 걸쳐 기술되는 기술사상을 토대로 이루어져야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 랙 장착형 서버의 전원 이중화 장치의 후면 구성도로서, 세 개의 랙 장착형 서버(110, 120, 130)로 구성될 수 있다.
도 1을 참조하면, 제 1 랙 장착형 서버(110)는 제 1 전원 공급 유닛(112), 제 1 및 제 2 커넥터(114a, 114b), 메인 PCB가 탑재된 제 1 서버 메인 보드(도시 생략)를 포함하고, 제 2 랙 장착형 서버(120)는 제 2 전원 공급 유닛(122), 제 3 및 제 4 커넥터(124a, 124b), 메인 PCB가 탑재된 제 2 서버 메인 보드(도시 생략)를 포함하며, 제 3 랙 장착형 서버(130)는 제 3 전원 공급 유닛(132), 제 5 및 제 6 커넥터(134a, 134b), 메인 PCB가 탑재된 제 3 서버 메인 보드(도시 생략)를 포함할 수 있다.
그리고, 제 1 랙 장착형 서버(110)의 제 2 커넥터(114b)와 인접하는 제 2 랙 장착형 서버(120)의 제 4 커넥터(124b)가 전원 연결 케이블(115)에 의해 전기적으로 연결(접속)되고, 제 2 랙 장착형 서버(120)의 제 3 커넥터(124a)와 인접하는 제 3 랙 장착형 서버(130)의 제 5 커넥터(134a)가 전원 연결 케이블(125)에 의해 전기적으로 연결(접속)되는 구조를 갖는다. 여기에서, 제 2 커넥터(114b)와 제 4 커넥터(124b) 또는 제 3 커넥터(124a)와 제 5 커넥터(134a) 사이를 전기적으로 각각 연결하는 전원 연결 케이블(115, 125) 각각은 플러그인 형태로 결합될 수 있다.
본 실시 예의 전원 이중화 장치는, 전원 연결 케이블(115)로 제 2 및 제 4 커넥터(114b - 124b)간을 연결하는 상기와는 달리, 전원 연결 케이블(115)을 통해 제 1 및 제 3 커넥터(114a - 124a)간, 제 1 및 제 4 커넥터(114a - 124b)간, 제 2 및 제 3 커넥터(114b - 124a)간 중 어느 하나를 연결하는 배치구조로 변경할 수도 있으며, 전원 연결 케이블(125)로 제 3 및 제 5 커넥터(124a - 134a)간을 연결하는 상기와는 달리, 전원 연결 케이블(125)을 통해 제 4 및 제 6 커넥터(124b - 134b)간, 제 3 및 제 6 커넥터(124a - 34b)간, 제 4 및 제 5 커넥터(124b - 134a)간 중 어느 하나를 연결하는 배치 구조로 변경할 수도 있다.
그리고, 전원 연결 케이블을 통해 체인 결합되는 랙 장착형 서버는, 일예로서 도 2에 도시된 바와 같이, 전원 공급 유닛(PSU)을 통해 공급되는 전원에 의해 동작하는 메인 PCB(도시 생략)가 탑재된 서버 메인 보드(202), 한 쌍의 커넥터(208a, 208b)가 구비된 전원 백플랜 보드(204), 전원 공급 장치(206)가 구비되며, 전원 공급 장치(206)를 위한 전원 백플랜(210)은, 단지 하나의 PSU만 장착하는 것으로, DCIN, GND(접지), STBY(대기 전원), PSON(전원 켜짐신호), PSOK(전원 상태신호), PMBUS, 기타 신호(Etc), 부하 분산신호(load share) 등의 제어신호 입출력을 갖는다. 여기에서, PMBUS가 사용될 경우, 관련된 신호는 전원 백플랜 커넥터와 인터페이스 된다.
또한, 전원 연결 케이블(115, 125) 각각은, 일예로서 도 3에 도시된 바와 같이, DCIN, GND, STBY, PSON, PSOK, PMBUS, 기타 신호(Etc), 부하 분산신호(load share) 등의 제어신호를 병결 연결(랙 장착형 서버 간의 병렬 연결)시키는데, 이러한 제어신호들은 랙 장착형 서버의 제어부(도시 생략)로 입출력(인터페이스) 된다. 여기에서, DCIN은 +12V 또는 수십 내지 수백 V의 DC 전압이 사용될 수 있으며, 전원 연결 케이블을 통해 체인으로 연결되는 다른 서버들의 DCIN 전압과 동일한 전압이면 된다. 아울러, STBY는 어떠한 DC 전압이라도 가능하며, 전원 연결 케이블을 통해 체인으로 연결되는 다른 서버들의 STBY 전압과 동일한 전압이면 된다. 또한, 전원 연결 케이블(115, 125) 각각은 전원 버스 공유신호를 포함하며, 모든 전압의 전력이 충분히 흐를 수 있을 정도로 설계하는 것이 바람직하며, 전류 손실 등을 고려할 때 그 길이는 최대한 짧게 설계하는 것이 바람직하다.
따라서, 이러한 배치 구조를 갖는 본 실시 예의 전원 이중화 장치는 제 1 전원 공급 장치(112)에 장애가 발생할 경우 제 1 랙 장착형 서버(110)는 필요로 하는 동작 전원을 전원 연결 케이블(115)을 통해 인접하는 제 2 랙 장착형 서버(120)에 장착된 제 2 전원 공급 장치(122)로부터 제공받게 되고, 제 2 전원 공급 장치(122)에 장애가 발생할 경우 제 2 랙 장착형 서버(120)는 필요로 하는 동작 전원을 전원 연결 케이블(115)을 통해 인접하는 제 1 랙 장착형 서버(110)에 장착된 제 1 전원 공급 장치(112) 또는 전원 연결 케이블(125)을 통해 인접하는 제 3 랙 장착형 서버(130)에 장착된 제 3 전원 공급 장치(132)로부터 제공받게 되며, 제 3 전원 공급 장치(132)에 장애가 발생할 경우 제 3 랙 장착형 서버(130)는 필요로 하는 동작 전원을 전원 연결 케이블(125)을 통해 인접하는 제 2 랙 장착형 서버(120)에 장착된 제 2 전원 공급 장치(122)로부터 제공받게 된다.
도 4a 내지 4c는 전원 공급 이중화 모드를 위해 다양한 개수의 랙 장착형 서버에 본 발명의 전원 이중화 장치를 적용한 예를 보여주는 구성도이다.
도 4a를 참조하면, 본 실시 예의 전원 이중화 장치는 전원 연결 케이블을 통해 두 개의 랙 장착형 서버(410, 420)를 체인(전원 버스 공유)으로 연결된 배치 구조를 도시한 것으로, 제 1 전원 공급 장치(412)와 두 개의 커넥터(414a, 414b)가 구비된 제 1 랙 장착형 서버(410)와 제 2 전원 공급 장치(422)와 두 개의 커넥터(424a, 424b)가 구비된 제 2 랙 장착형 서버(420)가 전원 연결 케이블(415)을 통해 체인으로 연결되는데, 이러한 구조에서는 1+1 전원 리던던트(power redundant) 모드로 동작을 하게 된다. 여기에서, 제 1 및 제 2 랙 장착형 서버 각각은 동일한 최대 소비 전력과 동일한 용량의 PSU를 사용한다.
예컨대, PSU의 용량(PPSU)이 서버 최대 소모 전력(PS _ MAX)의 2배보다 더 클 경우(PPSU>2*PS _ MAX), 2개의 랙 장착형 서버(410, 420)에 전원 연결 케이블(415)을 연결하여 1+1 전원 이중화를 구성할 수 있으며, 이를 통해 하나의 PSU가 고장 나더라도 다른 PSU로 2대의 랙 장착형 서버가 동작 가능하게 된다.
도 4b를 참조하면, 본 실시 예의 전원 이중화 장치는 전원 연결 케이블을 통해 세 개의 랙 장착형 서버(410, 420, 430)를 체인(전원 버스 공유)으로 연결된 배치 구조를 도시한 것으로, 제 1 전원 공급 장치(412)와 두 개의 커넥터(414a, 414b)가 구비된 제 1 랙 장착형 서버(410)와 제 2 전원 공급 장치(422)와 두 개의 커넥터(424a, 424b)가 구비된 제 2 랙 장착형 서버(420)가 전원 연결 케이블(415)을 통해 체인으로 연결되고, 제 3 전원 공급 장치(432)와 두 개의 커넥터(434a, 434b)가 구비된 제 3 랙 장착형 서버(430)가 전원 연결 케이블(425)을 통해 제 2 랙 장착형 서버(420)와 체인으로 연결되는데, 이러한 구조에서는 2+1 전원 리던던트(power redundant) 모드로 동작을 하게 된다. 여기에서, 제 1 내지 제 3 랙 장착형 서버 각각은 동일한 최대 소비 전력과 동일한 용량의 PSU를 사용한다.
예컨대, 2배의 PSU의 용량(PPSU)이 서버 최대 소모 전력(PS _ MAX)의 3배보다 더 클 경우(2*PPSU>3*PS _ MAX), 3개의 랙 장착형 서버(410, 420, 430)에 전원 연결 케이블(415, 425)을 연결하여 1+2 전원 이중화를 구성할 수 있으며, 이를 통해 하나의 PSU가 고장 나더라도 다른 2개의 PSU로 3대의 랙 장착형 서버가 동작 가능하게 된다.
도 4c를 참조하면, 본 실시 예의 전원 이중화 장치는 전원 연결 케이블을 통해 네 개의 랙 장착형 서버(410, 420, 430, 440)를 체인(전원 버스 공유)으로 연결된 배치 구조를 도시한 것으로, 제 1 전원 공급 장치(412)와 두 개의 커넥터(414a, 414b)가 구비된 제 1 랙 장착형 서버(410)와 제 2 전원 공급 장치(422)와 두 개의 커넥터(424a, 424b)가 구비된 제 2 랙 장착형 서버(420)가 전원 연결 케이블(415)을 통해 체인으로 연결되고, 제 3 전원 공급 장치(432)와 두 개의 커넥터(434a, 434b)가 구비된 제 3 랙 장착형 서버(430)가 전원 연결 케이블(425)을 통해 제 2 랙 장착형 서버(420)와 체인으로 연결되며, 제 4 전원 공급 장치(442)와 두 개의 커넥터(444a, 444b)가 구비된 제 4 랙 장착형 서버(440)가 전원 연결 케이블(435)을 통해 제 3 랙 장착형 서버(430)와 체인으로 연결되는데, 이러한 구조에서는 3+1 전원 리던던트(power redundant) 모드로 동작을 하게 된다. 여기에서, 제 1 내지 제 4 랙 장착형 서버 각각은 동일한 최대 소비 전력과 동일한 용량의 PSU를 사용한다.
예컨대, 3배의 PSU의 용량(PPSU)이 서버 최대 소모 전력(PS _ MAX)의 4배보다 더 클 경우(3*PPSU>4*PS _ MAX), 4개의 랙 장착형 서버(410, 420, 430, 440)에 전원 연결 케이블(415, 425, 435)을 연결하여 1+3 전원 이중화를 구성할 수 있으며, 이를 통해 하나의 PSU가 고장 나더라도 다른 3개의 PSU로 4대의 랙 장착형 서버가 동작 가능하게 된다. 물론 이 경우는 5개 이상의 서버 연결도 가능하다. 이러한 방식으로 다양하게 서버 전원 이중화를 구성할 수 있다.
도 5a 내지 5c는 고 효율 모드를 위해 다양한 개수의 랙 장착형 서버에 본 발명의 전원 이중화 장치를 적용한 예를 보여주는 구성도이다.
본 발명은 부가 전원 동작 모드뿐만 아니라 고효율 동작 모드로 구성할 수도 있는데, 고 효율 동작 모드는 부가 전원 기능을 제공하지는 못하나 PSU 설치 개수를 줄일 수 있으며, PSU가 고효율에서 동작 가능하기 때문에 우수한 전력 효율을 실현할 수 있다.
도 5a를 참조하면, PPSU>2*PS _ MAX 경우 2개의 랙 장착형 서버(510, 520)를 전원 연결 케이블(515)로 연결하고, 하나의 PSU만을 설치할 수 있다.
즉, 본 실시 예의 전원 이중화 장치를 구성하는 제 1 랙 장착형 서버(510)에는 제 1 전원 공급 장치(512)와 두 개의 커넥터(514a, 514b)가 구비되고, 제 2 랙 장착형 서버(520)에는 PSU 없이 두 개의 커넥터(524a, 524b)만이 구비되며, 전원 연결 케이블(515)을 통해 제 1 랙 장착형 서버(510)의 커넥터(514a)와 제 2 랙 장착형 서버(520)의 커넥터(524a)를 연결시킨다.
예컨대, PPSU>2*PS _ MAX 경우 2개의 랙 장착형 서버(510, 520)에 전원 연결 케이블(515)을 연결하고, 둘 중 하나의 랙 장착형 서버에만 PSU를 하나만 설치하여 하나의 PSU로 2대의 랙 장착형 서버를 동작시킬 수 있다.
도 5b를 참조하면, 2*PPSU>3*PS _ MAX 경우 3개의 랙 장착형 서버(510, 520, 530)를 전원 연결 케이블(515, 525)로 각각 연결하고, 두 개의 PSU만을 설치할 수 있다.
즉, 본 실시 예의 전원 이중화 장치를 구성하는 제 1 랙 장착형 서버(510)에는 제 1 전원 공급 장치(512)와 두 개의 커넥터(514a, 514b)가 구비되고, 제 2 랙 장착형 서버(520)에는 제 2 전원 공급 장치(522)와 두 개의 커넥터(524a, 524b)가 구비되며, 제 3 랙 장착형 서버(530)에는 PSU 없이 두 개의 커넥터(534a, 534b)만이 구비되고, 전원 연결 케이블(515)을 통해 제 1 랙 장착형 서버(510)의 커넥터(514a)와 제 2 랙 장착형 서버(520)의 커넥터(524a)를 연결시키고, 전원 연결 케이블(525)을 통해 제 2 랙 장착형 서버(520)의 커넥터(524b)와 제 3 랙 장착형 서버(530)의 커넥터(534b)를 연결시킨다.
예컨대, 2*PPSU>3*PS _ MAX 경우 3개의 랙 장착형 서버(510, 520, 530)에 전원 연결 케이블(515, 525)을 각각 연결하고 PSU를 두개만 설치하여 2개의 PSU로 3대의 랙 장착형 서버를 동작시킬 수 있다.
도 5c를 참조하면, 3*PPSU>4*PS _ MAX 경우 4개의 랙 장착형 서버(510, 520, 530, 540)를 전원 연결 케이블(515, 525, 535)로 각각 연결하고, 세 개의 PSU만을 설치할 수 있다.
즉, 본 실시 예의 전원 이중화 장치를 구성하는 제 1 랙 장착형 서버(510)에는 제 1 전원 공급 장치(512)와 두 개의 커넥터(514a, 514b)가 구비되고, 제 2 랙 장착형 서버(520)에는 제 2 전원 공급 장치(522)와 두 개의 커넥터(524a, 524b)가 구비되며, 제 3 랙 장착형 서버(530)에는 제 3 전원 공급 장치(532)와 두 개의 커넥터(534a, 534b)가 구비되고, 제 4 랙 장착형 서버(540)에는 PSU 없이 두 개의 커넥터(544a, 544b)만을 구비되고, 전원 연결 케이블(515)을 통해 제 1 랙 장착형 서버(510)의 커넥터(514a)와 제 2 랙 장착형 서버(520)의 커넥터(524a)를 연결시키고, 전원 연결 케이블(525)을 통해 제 2 랙 장착형 서버(520)의 커넥터(524b)와 제 3 랙 장착형 서버(530)의 커넥터(534b)를 연결시키며, 전원 연결 케이블(535)을 통해 제 3 랙 장착형 서버(530)의 커넥터(534a)와 제 4 랙 장착형 서버(540)의 커넥터(544a)를 연결시킨다.
예컨대, 3*PPSU>4*PS _ MAX 경우 4개의 랙 장착형 서버(510, 520, 530, 540)에 전원 연결 케이블(515, 525, 535)을 각각 연결하고 PSU를 3개만 설치하여 3개의 PSU로 4대의 랙 장착형 서버를 동작시킬 수 있다.
도 6a 및 6b는 일반 서버와 고효율 모드 서버 간의 부하-효율 동작점의 비교 결과를 보여주는 그래프이다.
도 6a를 참조하면, 일반적인 PSU의 부하-효율 곡선을 나타내는 것으로, PSU의 최대 부하의 20%~30%에서 80%~90%까지 최대 효율을 나타내고, 20%~30% 이하 구간은 낮은 효율을 나타내며, 특히 10% 이하 구간은 매우 효율이 낮게 됨을 알 수 있다.
도 6b를 참조하면, 80%~90% 이상의 구간은 효율 감소가 크지 않으며, 고효율 동작 모드의 설명을 위해 현재 일반적으로 사용되는 1U 서버를 예를 들어 나타내고 있다. 즉, 700W 용량의 PSU, 무부하 소모 전력은 100W, 서버 최대 소모 전력은 250W의 서버이다. 이때, 기존의 서버는 A지점에서 B지점 사이의 효율을 가지게 된다. 즉, 최대 부하 경우 외에는 동작 효율이 높지 않음을 알 수 있고, 반면 본 발명에 따라 2개의 랙 장착형 서버에 1개의 PSU 구성하여 고효율 모드로 동작시킬 경우 C지점에서 D지점 사이의 효율을 가지게 됨을 알 수 있다. 즉, 대부분 최고 전력 효율로 랙 장착형 서버가 동작하기 때문에 전력비용이 감소된다.
일반적으로, 표준 랙에 1U 서버가 30대가 장착된다고 가정할 때, 본 발명을 사용할 경우 랙당 약 30대의 PSU 설치비용과 약 300W~1kW (30* 전원 이중화로 인한 서버 1대당 추가소모전력을 수십 Watt로 가정)의 소모 전력을 줄일 수 있을 것이다.
또한, 전원 이중화 기능을 사용하지 않는 고효율 동작 모드로 동작할 경우, 기존의 전원 이중화를 제공하지 않는 서버(하나의 서버에 하나의 PSU 장착)의 운용과 비교할 때, 본 발명은 다음과 같은 장점을 갖는다.
첫째, PSU 설치비용을 1/2 (PPSU>2*PS _ MAX) 혹은 1/3 (2*PPSU>3*PS _ MAX) 혹은 1/4(1/2 (3*PPSU>4*PS _ MAX)로 줄일 수 있다.
둘째, 고효율 동작 모드는 랙 장착형 서버의 동작을 항상 고효율 지점에서 동작하도록 조정해 주기 때문에 랙 장착형 서버의 운용전력을 줄일 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경 등이 가능함을 쉽게 알 수 있을 것이다. 즉, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것으로서, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 보호 범위는 후술되는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110, 120, 130 : 랙 장착형 서버
112, 122, 132 : 전원 공급 장치
114a, 114b, 124a, 124b, 134a, 134b : 커넥터
115, 125 : 전원 연결 케이블

Claims (10)

  1. 다수의 서버가 착탈 자유롭게 로딩되는 랙 장착형 서버의 전원 이중화 장치로서,
    제 1 전원 공급 유닛의 출력 측에 병렬 연결된 제 1 및 제 2 커넥터가 구비된 제 1 서버와,
    제 2 전원 공급 유닛의 출력 측에 병렬 연결된 제 3 및 제 4 커넥터가 구비된 제 2 서버와,
    상기 제 1 및 제 3 커넥터간, 상기 제 2 및 제 4 커넥터간, 상기 제 1 및 제 4 커넥터간, 상기 제 2 및 제 3 커넥터간 중 어느 하나 사이를 연결하는 전원 연결 케이블
    을 포함하는 랙 장착형 서버의 전원 이중화 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 서버는,
    상기 제 1 전원 공급 유닛과,
    상기 제 1 및 제 2 커넥터가 구비된 제 1 전원 백플랜 보드와,
    상기 제 1 전원 공급 유닛 또는 제 2 전원 공급 유닛을 통해 공급되는 전원에 의해 동작하는 메인 PCB가 탑재된 제 1 서버 메인 보드
    를 포함하는 랙 장착형 서버의 전원 이중화 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 서버는,
    상기 제 2 전원 공급 유닛과,
    상기 제 3 및 제 4 커넥터가 구비된 제 2 전원 백플랜 보드와,
    상기 제 2 전원 공급 유닛 또는 제 1 전원 공급 유닛을 통해 공급되는 전원에 의해 동작하는 메인 PCB가 탑재된 제 2 서버 메인 보드
    를 포함하는 랙 장착형 서버의 전원 이중화 장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 전원 백플랜 보드는,
    상기 제 1 및 제 2 서버간의 입력신호, 제어신호 및 부하 분산신호를 병렬 연결시키는
    랙 장착형 서버의 전원 이중화 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전원 연결 케이블은,
    상기 제 1 및 제 3 커넥터간, 상기 제 2 및 제 4 커넥터간, 상기 제 1 및 제 4 커넥터간, 상기 제 2 및 제 3 커넥터간 중 어느 하나 사이를 플러그인 형태로 결합하는
    랙 장착형 서버의 전원 이중화 장치.
  6. 다수의 서버가 착탈 자유롭게 로딩되는 랙 장착형 서버의 전원 이중화 장치로서,
    제 1 전원 공급 유닛의 출력 측에 병렬 연결된 제 1 및 제 2 커넥터가 구비된 제 1 서버와,
    제 3 및 제 4 커넥터가 구비된 제 2 서버와,
    상기 제 1 및 제 3 커넥터간, 상기 제 2 및 제 4 커넥터간, 상기 제 1 및 제 4 커넥터간, 상기 제 2 및 제 3 커넥터간 중 어느 하나 사이를 연결하는 전원 연결 케이블
    을 포함하는 랙 장착형 서버의 전원 이중화 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 서버는,
    상기 제 1 전원 공급 유닛과,
    상기 제 1 및 제 2 커넥터가 구비된 제 1 전원 백플랜 보드와,
    상기 제 1 전원 공급 유닛을 통해 공급되는 전원에 의해 동작하는 메인 PCB가 탑재된 제 1 서버 메인 보드
    를 포함하는 랙 장착형 서버의 전원 이중화 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 서버는,
    상기 제 3 및 제 4 커넥터가 구비된 제 2 전원 백플랜 보드와,
    상기 제 1 전원 공급 유닛을 통해 공급되는 전원에 의해 동작하는 메인 PCB가 탑재된 제 2 서버 메인 보드
    를 포함하는 랙 장착형 서버의 전원 이중화 장치.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 전원 백플랜 보드는,
    상기 제 1 및 제 2 서버간의 입력신호, 제어신호 및 부하 분산신호를 병렬 연결시키는
    랙 장착형 서버의 전원 이중화 장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 전원 연결 케이블은,
    상기 제 1 및 제 3 커넥터간, 상기 제 2 및 제 4 커넥터간, 상기 제 1 및 제 4 커넥터간, 상기 제 2 및 제 3 커넥터간 중 어느 하나 사이를 플러그인 형태로 결합하는
    랙 장착형 서버의 전원 이중화 장치.
KR1020120125530A 2012-11-07 2012-11-07 랙 장착형 서버의 전원 이중화 장치 KR20140058984A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120125530A KR20140058984A (ko) 2012-11-07 2012-11-07 랙 장착형 서버의 전원 이중화 장치
US13/890,370 US20140125128A1 (en) 2012-11-07 2013-05-09 Power redundancy apparatus for rack-mounted server

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120125530A KR20140058984A (ko) 2012-11-07 2012-11-07 랙 장착형 서버의 전원 이중화 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20140058984A true KR20140058984A (ko) 2014-05-15

Family

ID=50621675

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120125530A KR20140058984A (ko) 2012-11-07 2012-11-07 랙 장착형 서버의 전원 이중화 장치

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20140125128A1 (ko)
KR (1) KR20140058984A (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107102709B (zh) * 2017-04-28 2019-08-27 郑州云海信息技术有限公司 一种提高多服务器管理信号的可靠性装置
CN107704403B (zh) * 2017-09-28 2021-05-25 郑州云海信息技术有限公司 一种优化主背板信号传输的装置及方法
US20220095475A1 (en) * 2020-09-24 2022-03-24 Axellio Inc. Modular and Portable Data Center

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6153946A (en) * 1998-10-30 2000-11-28 Hewlett-Packard Company Method and apparatus for providing redundant power by connecting power supplies into a segment or ring
US6748413B1 (en) * 1999-11-15 2004-06-08 International Business Machines Corporation Method and apparatus for load balancing of parallel servers in a network environment
US20040264112A1 (en) * 2003-06-11 2004-12-30 Koehler Loren M. Intercoupling apparatus for server computer systems
US7542268B2 (en) * 2006-03-17 2009-06-02 Eaton Corporation Modular electronic systems and methods using flexible power distribution unit interface
DE102008008600B3 (de) * 2008-02-12 2009-09-24 Fujitsu Siemens Computers Gmbh Verfahren zur Stromversorgung eines Servers in einem Serverrack, Server, Anordnung mit zumindest zwei Servern und Serverrack
KR101255686B1 (ko) * 2009-07-23 2013-04-17 한국전자통신연구원 랙 장착형 컴퓨터
JP5540860B2 (ja) * 2010-04-20 2014-07-02 日本電気株式会社 サーバラック及びサーバラックの給電方法
US8238080B2 (en) * 2010-07-19 2012-08-07 Netapp, Inc. Scalable, redundant power distribution for storage racks
US8683251B2 (en) * 2010-10-15 2014-03-25 International Business Machines Corporation Determining redundancy of power feeds connecting a server to a power supply
TWI468915B (zh) * 2010-12-29 2015-01-11 Hon Hai Prec Ind Co Ltd 伺服器供電系統
US20120198252A1 (en) * 2011-02-01 2012-08-02 Kirschtein Phillip M System and Method for Managing and Detecting Server Power Connections
WO2012113807A1 (en) * 2011-02-22 2012-08-30 Dacentec Be Bvba A data centre rack comprising a power bar
US20130279111A1 (en) * 2012-04-19 2013-10-24 Cooper G. Lee Backplane design for miniature configurable communications data center

Also Published As

Publication number Publication date
US20140125128A1 (en) 2014-05-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7542268B2 (en) Modular electronic systems and methods using flexible power distribution unit interface
US8817464B2 (en) Server system
US6737763B2 (en) Intelligent load sharing with power limiting scheme for multiple power supplies connected to a common load
US7561411B2 (en) Uninterruptible power distribution systems and methods using distributed power distribution units
US9622373B1 (en) High voltage direct current power system for data centers
KR101255686B1 (ko) 랙 장착형 컴퓨터
US9092594B2 (en) Node card management in a modular and large scalable server system
US20110013348A1 (en) Apparatus and Method for Power Distribution to and Cooling of Computer Components on Trays in a Cabinet
JP5540860B2 (ja) サーバラック及びサーバラックの給電方法
US8446044B2 (en) Power conversion and distribution scheme for electronic equipment racks
US7486526B1 (en) Techniques for redundant computing from within a 1U form factor with improved serviceability and high availability characteristics
US8587929B2 (en) High density uninterruptible power supplies and related systems and power distribution units
US20100042860A1 (en) Rack power supply system and method of controlling rack power supply apparatus
US20160073541A1 (en) Separated server back plane
US20030112647A1 (en) System and method for distributed power supply supporting high currents with redundancy
US20070278020A1 (en) Power backup for single and multiple power grid systems
US20120134090A1 (en) Server computer set
KR20150049572A (ko) 랙 마운트 서버의 전원을 공유하기 위한 시스템 및 그 운영 방법
CN104460927A (zh) 一种4u高密度存储系统供电设备及方法
US7362572B1 (en) Techniques for redundant computing within a 1U form factor with improved resource partitioning and management
US20050071690A1 (en) Dynamic power redundancy using online current measurement
CN211959077U (zh) 计算机电源供应组件
CN104460944A (zh) 一种4u高密度存储系统供电设备及其方法
TWI453577B (zh) 機櫃電源裝置
KR20140058984A (ko) 랙 장착형 서버의 전원 이중화 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application