KR20160092721A - 전력 관리 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전력 관리 시스템에 관한 것으로, 상기 시스템은 기 설정된 사용 용도에 따른 동작을 수행하는 서버; 상기 서버의 전력을 측정하는 전력 측정 장치; 입력되는 제어에 따라 상기 서버를 제어하는 로드 밸런서; 및 외부로부터 입력되는 요청에 응답하여 전력 소비 모델을 구축하고, 서버 부하를 예측하고, 구축된 전력 소비 모델 및 예측된 서버 부하를 바탕으로, 재가동 서버 또는 저전력 모드 전환 서버를 선정하고, 선정된 서버를 기 설정된 동작 모드에 따라 제어하는 전력 관리 서버를 포함한다.

Description

전력 관리 시스템 {Power management system}
본 발명은 전력 관리 시스템에 관한 것으로, 상세하게는 부하 예측의 오차를 최소화할 수 있고, 부하의 소비 전력을 저비용으로 측정할 수 있는 전력 관리 시스템에 관한 것이다.
서버의 전력 절감을 위해 대다수의 데이터 센터는 전력 관리 정책을 시행하고 있다. 전력 관리 정책은 서버의 부하에 따라 서버 동작 모드를 변경하는 방식을 일컫는다.
전력 관리 정책에서 사용되는 대표적인 방법은 동작 전압 및 주파수 스케일링(Dynamic Voltage ＆ Frequency Scaling, DVFS or DVS)으로, 서버의 성능 요구사항에 따라 동적으로 프로세서의 동작 주파수를 조정하는 방법으로, 이미 널리 사용되고 있을 뿐만 아니라 이에 대한 응용 연구 역시 많이 진행되고 있다.
DVFS는 서버 성능과 소비전력은 상호 절충(trade-off)의 관계를 가진다는 것을 이용하는 것으로, 고성능 컴퓨팅이 요구되지 않을 때 서버 시스템 전력 소비량의 상단 부분을 차지하는 CPU의 동작 주파수를 낮추어 전력 소비량을 줄인다.
전력 관리 정책의 다른 방법으로, 데이터 센터의 목적 및 환경에 따라 서버 클러스터의 일부분의 전원을 일시적으로 차단하는 방법이 있다. 이를 응용하여 요청이 일정량에 도달할 때까지 모든 클러스터의 전원을 차단하고 일정량에 도달하면 모든 서버를 재가동하여 최대한 빠르게 작업을 수행한 후 다시 전원을 차단하기를 반복하는 방법도 존재한다.
앞서 언급한 기술들을 전력 관리 정책으로 적용하기 위해서는 두 가지 전제가 필요한데, 하나는 앞으로 일어난 서버의 부하를 예측 가능해야 한다는 것이고, 다른 하나는 부하에 따른 소비 전력을 측정 가능해야 한다는 것이다.
이때, 부하 예측은 주로 과거의 이력으로부터 추정할 수 있으나, 루틴에서 벗어나는 이벤트가 발생하면 예측 값에 큰 오차가 발생한다. 부하에 따른 소비 저력 역시 정확하게 측정하려면 고가의 장비를 사용해야 한다는 단점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 부하 예측의 오차를 최소화할 수 있고, 부하의 소비 전력을 저비용으로 측정할 수 있는 전력 관리 시스템을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 전력 관리 시스템은, 기 설정된 사용 용도에 따른 동작을 수행하는 서버; 상기 서버의 전력을 측정하는 전력 측정 장치; 입력되는 제어에 따라 상기 서버를 제어하는 로드 밸런서; 및 외부로부터 입력되는 요청에 응답하여 전력 소비 모델을 구축하고, 서버 부하를 예측하고, 구축된 전력 소비 모델 및 예측된 서버 부하를 바탕으로, 재가동 서버 또는 저전력 모드 전환 서버를 선정하고, 선정된 서버를 기 설정된 동작 모드에 따라 제어하는 전력 관리 서버를 포함한다.
본 발명에 따르면, 요청별 전력 소비 모델을 구축하고, 인지된 요청과 상황 정보를 기반으로 서버 부하를 예측하고, 구축된 전력 소비 모델과 에측된 서버 부하를 바탕으로 서비스 품질을 예측할 수 있다.
또한, 예측된 서비스 품질을 시 설정된 목표 서비스 품질과 비교하여, 비교 결과를 바탕으로 서버를 재가동하거나, 서버의 동작 주파수를 낮추거나, 서버의 전원을 차단함으로써, 효율적인 서버 전력 관리를 달성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 관리 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 관리 서버의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전력 관리 방법에 따라 전력을 관리하는 과정을 도시한 플로우챠트이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 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 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 실시 예들을 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 실시 예에서의 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.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 전력 관리 시스템의 구조 및 기능에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명해 보기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 관리 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전력 관리 시스템(100)은 전력 관리 서버(110), 전력 측정 장치(120), 로드 밸런서(130) 및 서버(140)를 포함한다.
도 1에 도시된 전력 관리 시스템(100)은 본 발명의 사상을 설명하기 위한 기본적인 구성들을 포함하며, 도 1에 도시되지 않은 구성이 전력 관리 시스템(100)에 더 추가될 수 있음은 물론이다.
상기 전력 관리 서버(110)는 외부로부터 입력되는 요청에 응답하여 전력 소비 모델을 구축하고, 서버 부하를 예측하고, 요청, 전력 소비 모델 및 서버 부하를 바탕으로, 서버의 동작 모드를 결정하고, 결정된 동작 모드에 따라 서버의 동작을 제어한다.
상기 전력 측정 장치(120)는 서버(140)의 전력을 측정하여, 전력 관리 서버(110)로 제공하고, 상기 로드 밸런서(130)는 전력 관리 서버(110)의 제어에 따라 서버(140)를 제어한다.
상기 서버(140)는 기 설정된 사용 용도에 따른 동작을 수행하며, 전력 관리 서버(110) 혹은 로드 밸런서(130)의 제어에 따라 설정되는 전력 관리 모드로 동작한다.
상기 전력 측정 장치(120), 로드 밸런서(130) 및 서버(140)는 전력 관리 시시템의 목적, 적용 환경 등에 따라 다양하게 설정될 수 있는 것으로, 이들 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이상에서는 본 발명의 실시 예에 따른 전력 관리 시스템의 구성 및 기능에 대해서 살펴보았다. 이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 전력 관리 서버(110)의 상세 구성 및 기능에 대해서 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 관리 서버의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 관리 서버(110)는 요청 분석부(111), 전력 소비 모델 구축부(112), 부하 정보 분석부(113), 동작 모드 결정부(114) 및 서버 전력 제어부(115)를 포함한다.
상기 요청 분석부(111)는 다양한 전송 경로(ex. 인터넷)를 통해 외부로부터 입력되는 요청을 수집하여 분석한다. 이때, 상기 요청은 요청 종류, 패턴 등을 포함하며, 요청 분석부(111)는 입력된 요청에 포함된 요청 종류, 패턴 등을 분석하여 얻은 분석 결과를 전력 소비 모델 구축부(112) 및 부하 정보 분석부(113)로 전송한다.
이때, 상기 요청은 새로운 서버를 구성하거나 추가를 위해 작업자에 의해 발생된 것일 수 있다.
상기 전력 소비 모델 구축부(112)는 요청 분석부(111)로부터 전송되는 분석 결과를 수신하고, 서버의 부하와 서버의 전력 소비를 측정하여 요청별 전력 소비 모델을 구축한다.
이때, 상기 전력 소비 모델 구축부(112)는 전력 측정 장치(120)에 의해 측정된 소비 전력을 제공받고, 제공받은 소비 전력을 회귀 분석하여 전력 소비 모델을 구축할 수 있다.
상기 전력 소비 모델 구축부(112)에 의해 구축된 전력 소비 모듈은 동작 모드 결정부(114)로 전송된다.
또한, 상기 전력 소비 모델 구축부(112)는, 소프트웨어 단의 모델이 구축되어 있는 경우, 전력 측정 장치(120)로부터 소비 전력을 제공받지 않고서도, 요청에 따른 소비 전력을 예측할 수 있다.
상기 부하 정보 분석부(113)는 요청, 부하 정보 및 패턴 정보뿐만 아니라 이벤트 정보를 종합하여 서버 부하를 예측하며, 부하 정보 분석부(113)에 의해 예측된 서버 부하는 동작 모드 결정부(114)로 전송된다.
이때, 상기 이벤트 정보로서는 국경일, 일광 절약 시간, 세일 이벤트 등 서버 사용 용도에 따라 영향을 주는 다양한 이벤트를 포함하며, 이러한 이벤트들은 서버 관리자가 기 입력하거나 인터넷을 통해 수집될 수 있다.
상기 동작 모드 결정부(114)는, 전력 소비 모델 구축부(112)에 의해 구축된 전력 소비 모델 및 부하 정보 분석부(113)에 의해 예측된 서버 부하를 바탕으로, 예상되는 서비스 품질을 추출한다.
여기서, 상기 서비스 품질의 예로 서버의 수행 시간, 지연 시간, 응답 시간, 다동률, 비용(전력 소비량) 등이 있다.
또한, 상기 동작 모드 결정부(114)는 추출된 예상 서비스 품질이 서버 관리자가 기 설정한 목표 서비스 품질 범위에 미달되면 재가동 서버를 선정한다.
이때, 재가동 서버를 선정하는 경우, 상기 동작 모드 결정부(113)는 전력 예측 모델을 참조하여 가장 효율이 높은 서버를 우선 선택한다.
반대로, 추출된 예상 서비스 품질이 서버 관리자가 기 설정한 목표 서비스 품질 범위보다 높으면 상기 동작 모드 결정부(113)는 비용 절감을 위해 저전력 모드 전환 서버를 선정한다.
즉, 상기 동작 모드 결정부(113)는, 추출된 예상 서비스 품질과 목표 서비스 품질을 비교한 결과에 따라, 제어할 서버를 선정하고, 선정된 서버의 동작 모드를 결정한다.
상기 동작 모드 결정부(113)에 의해 결정된 서버별 동작 모드는 서버 전력 제어부(115)로 전송되고, 서버 전력 제어부(115)가 기 설정된 서버별 동작 모드 시의 제어 동작을 수행하여 서버를 제어한다.
이때, 추출된 예상 서비스 품질이 목표 서비스 품질보다 높아 서버를 저전력 모드로 동작하도록 제어하는 경우, 예상 서비스 품질과 목표 서비스 품질 사이의 차이 또는 사용자의 선호에 따라 서버의 동작 주파수를 낮추는 방법을 적용할 수 있다.
또한, 더 많은 비용을 줄이기 위해, 로드 밸런서(130)를 제어하여 서버의 전원을 차단하는 방법을 적용할 수 있다.
즉, 상기 동작 모드 결정부(114)는 서버의 동작 주파수를 변경하도록 구현될 수 있으며, 로드 밸런서(130)가 서버의 전원을 차단하도록 동작시키기 위한 명령을 로드 밸런서(130)로 전송할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시 예에 따른 전력 관리 시스템의 구성 및 기능에 대해서 살펴보았다. 이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 전력 관리 방법에 대해서 단계적으로 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전력 관리 방법에 따라 전력을 관리하는 과정을 도시한 플로우챠트이다.
먼저, 본 발명의 전력 관리 방법에 따르면, 전력 관리를 위한 요청을 수집 및 분석한다(S310). 이때, 요청은 요청 종류, 패턴 등을 포함하며, 단계 S310에서는 수집된 요청에 포함된 요청 종류, 패턴 등을 분석하여 분석 결과를 생성한다.
단계 S310에 따라 요청을 분석한 후, 분석 결과를 바탕으로 요청별 서버의 부하와 서버의 전력 소비를 측정하여 요청별 전력 소비 모델을 구축한다(S320).
또한, 요청, 부하 정보, 패턴 정보 및 이벤트 정보를 종합하여 서버 부하를 예측한다(S330).
이후, 단계 S320에 따라 구축된 전력 소비 모델과 단계 S330에 따라 예측된 서버 부하를 바탕으로, 서비스 품질을 예상한다(S340).
이후, 단계 S340에 따라 예상된 서비스 품질을 기 설정된 목표 서비스 품질과 비교하여, 예상된 서비스 품질이 목표 서비스 품질 이상인지를 판단한다(S350).
단계 S350에 따른 판단 결과, 예상 서비스 품질이 목표 서비스 품질 미만인 것으로 판단되면(S350-No), 재가동 서버를 선정한다(S360). 이때, 재가동 서버를 선정하는 경우, 전력 예측 모델을 참조하여 가장 효율이 높은 서버를 우선 선택한다.
한편, 단계 S350에 따른 판단 결과, 예상 서비스 품질이 목표 서비스 품질 이상인 것으로 판단되면(S350-Yes), 저전력 모드 전환 서버를 선정한다(S370).
단계 S350 내지 S370에 따라 제어 대상 서버를 선정하면, 재가동 서버 혹은 저전력 모드 전환 서버로 선정된 서버를 기 설정된 제어 모드에 따라 제어한다(S380).
이때, 단계 S350 내지 S370에 따른 과정에서 저전력 모드 전환 서버로 선정된 서버를 제어하는 경우, 예상 서비스 품질과 목표 서비스 품질 사이의 차이 또는 사용자의 선호에 따라 서버의 동작 주파수를 낮추거나 서버의 전원을 차단하는 방법을 이용할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따르면, 요청별 전력 소비 모델을 구축하고, 인지된 요청과 상황 정보를 기반으로 서버 부하를 예측하고, 구축된 전력 소비 모델과 예측된 서버 부하를 바탕으로 서비스 품질을 예측할 수 있다.
또한, 예측된 서비스 품질을 시 설정된 목표 서비스 품질과 비교하여, 비교 결과를 바탕으로 서버를 재가동하거나, 서버의 동작 주파수를 낮추거나, 서버의 전원을 차단함으로써, 효율적인 서버 전력 관리를 달성할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 전력 관리 시스템을 실시 예에 따라 설명하였지만, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 범위 내에서 여러 가지의 대안, 수정 및 변경하여 실시할 수 있다.
따라서, 본 발명에 기재된 실시 예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 전력 관리 시스템 110, 200 : 전력 관리 서버
111 : 요청 분석부 112 : 전력 소비 모델 구축부
113 : 부하 정보 분석부 114 : 동작 모드 결정부
115 : 서버 전력 제어부 120 : 전력 측정 장치
130 : 로드 밸런서 140 : 서버
210 : 요청 분석부 230 : 전력 소비 모델 구축부
250 : 부하 정보 분석부 270 : 동작 모드 결정부
290 : 서버 전력 제어부

Claims (1)

  1. 전력 관리 시스템에 있어서,
    기 설정된 사용 용도에 따른 동작을 수행하는 서버;
    상기 서버의 전력을 측정하는 전력 측정 장치;
    입력되는 제어에 따라 상기 서버를 제어하는 로드 밸런서; 및
    외부로부터 입력되는 요청에 응답하여 전력 소비 모델을 구축하고, 서버 부하를 예측하고, 구축된 전력 소비 모델 및 예측된 서버 부하를 바탕으로, 재가동 서버 또는 저전력 모드 전환 서버를 선정하고, 선정된 서버를 기 설정된 동작 모드에 따라 제어하는 전력 관리 서버;
    를 포함하는 전력 관리 시스템.
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