TW201621663A - 機櫃伺服器系統及其電源管理方法 - Google Patents

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一種機櫃伺服器系統，其包含複數個伺服器模組、至少一機櫃管理控制器與一電源供應模組。各伺服器模組具有一基板管理控制器，藉以監控各伺服器模組之一伺服器開啟資訊，使上述複數個伺服器模組產生並傳送出複數個監控信號。機櫃管理控制器用以接收該些監控信號，藉以獲取伺服器開啟資訊，據以運算出一伺服器開啟數量，並依據伺服器開啟數量產生包含一電源開啟數量之控制信號。電源供應模組包含多個電源供應單元，用以在接收控制信號後開啟電源供應單元。

Description

機櫃伺服器系統及其電源管理方法
本發明係有關於一種機櫃伺服器系統，尤指一種可自動依據伺服器開啟數量控制電源開啟數量之機櫃伺服器系統。
隨著科技日新月異的進步，網路在現代人生活中扮演著不可或缺的角色，人們普遍利用網路進行資訊的溝通與交流，例如是使用社交軟體或社交網站進行溝通與互動，而網路的建構體系中，伺服器為提供網路服務的重要設備，且一般來說，網路體系會包含有複數個伺服器，藉以達到可運算大筆資料之目的。
其中，上述複數個伺服器一般係會裝設於機櫃(rack)以構成機櫃伺服器系統中，藉以方便管理人員管理，且上述伺服器均電性連接有風扇與電源供應單元(Power Supply Unit,PSU)，其中，隨著伺服器功能的增加，伺服器的工作負荷也隨之增加，也因此上述之電源供應單元之供電是否可確實負荷整個機櫃伺服器系統也是現今管理重點之一，其中，現有管理電源供應單元之供電，普遍係直接將電源供應單元全開來供給電力於上述 伺服器，然而，由於在非尖峰時刻的狀況下不會將所有伺服器都開機使用，因此，全開電源供應單元會造成電力不必要的浪費，並造成電源供應單元轉換效率差之問題，此外，經常性的啟用電源供應單元也會造成其使用壽命降低之問題。
另外，在一般非尖峰時刻狀況下，由於伺服器一般僅會開啟部份數量而不會全部開啟，因此業者普遍僅會先開啟部分電源供應單元來供給電力於伺服器，然而，當進入尖峰時刻時需開啟較多之伺服器，而由於電源供應單元無法負荷大量伺服器，因此管理人員需要手動啟動電源供應單元而造成管理人員管理的麻煩而不具效率。因此，現有控制電源供應單元供電之系統仍有改善之空間。
有鑒於現有技術之機櫃伺服器系統中，由於電源供應單元供電之管理效率較差，因而造成轉換效率低、使用壽命短以及管理不具效率之問題。緣此，本發明主要係提供一種機櫃伺服器系統及其電源管理方法，主要係透過自動偵測伺服器開機數量來選擇控制開啟電源供應單元之數量，也解決先前技術之問題。
基於上述目的，本發明所採用之主要技術手段係提供一種機櫃伺服器系統，其包含複數個伺服器模組、至少一機櫃管理控制器、一電源供應模組、複數個風扇控制板(Fan Control Board,FCB)以及複數個機櫃風扇控制板 (Rack Fan Control Board,RFCB)。各伺服器模組具有一基板管理控制器，藉以監控各伺服器模組之一伺服器開啟資訊，使上述複數個伺服器模組產生並傳送出複數個監控信號。機櫃管理控制器電性連接於基板管理控制器與該些電源供應單元，用以接收該些監控信號，藉以獲取該些伺服器模組之伺服器開啟資訊，據以運算出對應於該些伺服器模組之一伺服器開啟數量，並依據伺服器開啟數量產生一包含電源開啟數量(M個)之控制信號。電源供應模組包含總數量個(N個)電源供應單元，並且係電性連接於機櫃管理控制器，藉以在接收控制信號後，開啟N個中的M個上述電源供應單元。風扇控制板(Fan Control Board,FCB)係透過一智慧平台管理介面(Intelligent Platform Management Interface,IPMI)電性連接於該些伺服器模組之基板管理控制器，機櫃風扇控制板(Rack Fan Control Board,RFCB)係透過一透過一I2C(Inter-Integrated Circuit)介面電性連接於該些風扇控制板，並透過一通用非同步收發傳輸器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter,UART)通信連接於機櫃管理控制器。其中，該些伺服器模組係將監控信號經由該些風扇控制板與該些機櫃風扇控制板傳送至機櫃管理控制器，且M小於等於N。
本發明所採用之主要技術手段係還提供一種電源管理方法，係應用於一機櫃伺服器系統，機櫃伺服器系統包含複數個伺服器模組、至少一機櫃管理控制器以及一電源供應模組，各伺服器模組包含一基板管理控制器，機 櫃管理控制器係電性連接於該些伺服器模組，電源供應模組係電性連接於機櫃管理控制器，並包含總數量個(N個)電源供應單元，電源管理方法係基板管理控制器監控各伺服器模組之一伺服器開啟資訊，使上述複數個伺服器模組產生並傳送出複數個監控信號；接著機櫃管理控制器接收該些監控信號，藉以獲取該些伺服器模組之伺服器開啟資訊，據以運算出對應於該些伺服器模組之一伺服器開啟數量，並依據伺服器開啟數量產生包含電源開啟數量(M個)之控制信號；最後接收控制信號，藉以開啟N個中的M個上述電源供應單元。其中，M不大於N。
其中，上述機櫃伺服器系統及其電源管理方法之附屬技術手段之較佳實施例中，各伺服器模組係在開啟中時發送出該些監控信號。
藉由本發明所採用之機櫃伺服器系統及其電源管理方法之主要技術手段後，由於是偵測伺服器開機數量來選擇控制開啟電源供應單元之數量，因此可確實依據實際需要之用電量來啟閉電源供應單元，進而可提高電源供應單元之轉換效率，並可增加電源供應單元之使用壽命。
此外，由於可在伺服器模組開啟過程中即發送出監控信號，因此可自動地即時增加電源供應單元之開啟數量，進而防止超出原電源供應單元數量之負荷，因而可省去管理人員管理上的麻煩。
本發明所採用的具體實施例，將藉由以下之實施例及圖 式作進一步之說明。
1‧‧‧機櫃伺服器系統
11‧‧‧伺服器模組
111‧‧‧基板管理控制器
112‧‧‧輸入輸出板
113‧‧‧硬碟背板
114‧‧‧母板
12‧‧‧風扇控制板
121‧‧‧擴展器
122‧‧‧儲存器
13‧‧‧機櫃風扇控制板
14‧‧‧機櫃管理控制器
15‧‧‧電源供應模組
151‧‧‧電源供應單元
100‧‧‧處理器模組
200‧‧‧電源轉換模組
S1‧‧‧電力
S2‧‧‧電力
S3‧‧‧監控信號
S4‧‧‧控制信號
第一圖係顯示本發明較佳實施例之機櫃伺服器系統之方塊示意圖；第二圖係顯示本發明較佳實施例之伺服器與風扇控制板之方塊示意圖；以及第三圖係顯示本發明較佳實施例之電源管理方法之流程示意圖。
由於本發明所提供之機櫃伺服器系統，其組合實施方式不勝枚舉，故在此不再一一贅述，僅列舉一較佳實施例來加以具體說明。
請一併參閱第一圖至第三圖，第一圖係顯示本發明較佳實施例之機櫃伺服器系統之方塊示意圖，第二圖係顯示本發明較佳實施例之伺服器與風扇控制板之方塊示意圖，第三圖係顯示本發明較佳實施例之電源管理方法之流程示意圖，如圖所示，機櫃伺服器系統1(以下簡稱機櫃伺服器系統1)係包含複數個伺服器模組11(圖中僅標示一個)、複數個風扇控制板(Fan Control Board,FCB)12(圖中僅標示一個)、複數個機櫃風扇控制板(Rack Fan Control Board,RFCB)13(圖中僅標示一個)、至少一機櫃管理控制器(Rack Management Controller,RMC)14(本發明較佳實施例僅列舉一個， 實務上可為更多)以及複數個電源供應模組15。
該些伺服器模組11係為一伺服器，且各伺服器模組11皆包含一基板管理控制器(Baseboard Management Controller,BMC)111，另外，如第二圖所示，實際上伺服器模組11更包含其他如輸入輸出板(I/O Board)111、硬碟背板(HDD BP)112、母板(motherboard)113、蓄電池等軟韌硬體之元件，且伺服器模組11還電性連接於一處理模組100，此處理模組100例如是盒裝處理器(Processor In a Box,PIB)，且處理模組100可整合於伺服器模組11或是風扇控制板12，而由於此乃現有之技術，因此不再贅述。
該些風扇控制板12係經由處理器模組100通信連接於基板管理控制器111，並電性連接有電源轉換模組(DC Canister)200，而此電源轉換模組200例如可為電源分佈版(Power Distribution Board,PDB)，且可整合於風扇控制板12或機櫃風扇控制板13中。進一步來說，風扇控制板12係透過一智慧平台管理介面(Intelligent Platform Management Interface,IPMI)通信連接於基板管理控制器111，但在其他實施例中可為無線通信連接，另外，風扇控制板12可包含有處理模組、擴展器(I/O Expander)121、如電子抹除式可複寫唯讀記憶體(Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory,EEPROM)之儲存器122、感測器等硬體元件，並可藉由一通用非同步收發傳輸器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter,UART)通信連接於 上述之輸入輸出板與硬碟背板，而此乃現有之技術，因此不再贅述。
機櫃風扇控制板13係通信連接於該些風扇控制板12，具體來說，其係藉由一I2C(Inter-Integrated Circuit)介面通信連接於風扇控制板12，此外，機櫃風扇控制板13可包含一處理模組(圖未示)，此處理模組例如可為一微控制器(Micro Control Unit,MCU)，但不限於此，任何具有處理功能之電路皆不脫離本發明之範圍。另外，機櫃風扇控制板13可更包含如電子抹除式可複寫唯讀記憶體、感測器等硬體元件，此乃屬於現有之技術，因此不再贅述。
機櫃管理控制器14係通信連接於該些機櫃風扇控制板13，具體來說，機櫃管理控制器14係透過通用非同步收發傳輸器而通信連接於該些機櫃風扇控制板13，且機櫃管理控制器14可包含處理器(如微控制器)、儲存模組(如現有之記憶體)、感測器等硬體元件，而由於此乃現有之技術，因此不再予以贅述。
電源供應模組15係包含總數量個(N個)電源供應單元(Power Supply Unit,PSU)151，並且係電性連接於機櫃管理控制器14，舉例來說，本發明較佳實施例中，N為6，而在其他實施例中可為10，但不限於此。在此值得一提的是，本發明較佳實施例中，機櫃管理控制器14之儲存模組可儲存有伺服器模組11之物理實體位置、識別名稱、網路位址以及耗電量等資訊，並且同時也儲存有電源供應模組15之物理實體位置、識別名稱、 網路位址與供電量等資訊。
其中，本發明實際運作中，該些伺服器模組11所具有之基板管理控制器111係可監控各伺服器模組11之一伺服器開啟資訊，使上述複數個伺服器模組11產生並傳送出複數個監控信號S3，而上述伺服器開啟資訊可包含各伺服器模組11之物理實體位置、識別名稱、網路位址以及所需耗電量，也就是說，監控信號S3中即包含前述之伺服器開啟資訊。此外，在此需要一提的是，該些伺服器模組11係經由風扇控制板12與機櫃風扇控制板13傳送出監控信號S3，也就是說，監控信號S3會經由風扇控制板12與機櫃風扇控制板13，而在監控信號S3轉發的過程中，風扇控制板12與機櫃風扇控制板13之處理模組可對監控信號S3進行一處理程序，且此處理程序可為編碼、解碼之轉譯等程序，進而符合各介面之通訊協定，但本發明較佳實施例係仍定義為監控信號S3。
機櫃管理控制器14接收該些監控信號S3後，係獲取該些伺服器模組11之伺服器開啟資訊，據以運算出對應於該些伺服器模組11之一伺服器開啟數量，並依據伺服器開啟數量產生一包含電源開啟數量(M個)之控制信號S4，也就是說，機櫃管理控制器14之處理模組可依據伺服器開啟資訊而得知哪些伺服器模組11需要開啟、已開啟或需要關閉，進而運算出最後伺服器開啟數量，而機櫃管理控制器14係可依據此伺服器開啟數量再運算出需要開啟多少電源供應模組15，其中，在本發 明較佳實施例中，係假定有M個電源供應模組15需要被開啟，因此其係產生並傳送出包含電源開啟數量(M個)之控制信號S4。
電源供應模組15在接收控制信號S4後，開啟N個電源供應單元151中的M個上述電源供應單元151，也就是說，M不大於N，而未開啟之電源供應單元151之數量定義為P個，進一步來說，如下表所示，由於本發明較佳實施例之N為6或10，而N=M+P，因此其係視實務狀況調整M之數量與P之數量。此外，在其他實施例中，下表之實務狀況可預先儲存於機櫃管理控制器14之儲存模組中，亦即可為預設，但在本發明較佳實施例中係不預設而是依照實際狀況來自動控制調整。
另外，如上表所述，狀況一係可假設為有21台至40台伺服器模組11開啟的狀況下，狀況二係可假設為有41台至60台伺服器模組11開啟的狀況下，狀況三則可為61台至80台伺服器模組11開啟的狀況下，狀況四則可設定為其他狀況，係視實務設計而定，而以上表之伺服器模組11開啟狀況之電量控制(throttling setting)如下表所示：啟用電量 備用電量
其中，上述資料的單位可為現有一般使用之供電量單位，例如瓦特，且其同樣係藉由機櫃管理控制器14來控制，以防止伺服器模組11在資料大量處理下造成多餘電力的消耗，而啟用電量即為M個電源供應單元151之提供總電量，備用電量則是P個電源供應單元151之提供總電量。此外，上述P個電源供應單元151除了可以關閉的形式存在外，也可處於開啟的狀態，但P個電源供應單元151係與伺服器模組11斷開而無法將電力提供至伺服器模組11，其係可藉由電晶體開關選擇性地導通或斷開。
較佳地，各伺服器模組11係在開啟中時發送出該些監控信號S3，具體來說，本發明定義之開啟中係指伺服器模組11本身仍為關機狀態，而在尖峰時刻時開啟而進入開機檢查狀態(僅進入BIOS的設定程序等開機檢查過程)之時段。因此本發明較佳實施例中，可即時因應伺服器模組11的即時開啟而隨時調整電源供應單元151的開啟數量，以防止超出原電源供應單元數量之負荷。
此外，被開啟之電源供應單元151所提供的電力會經由機櫃管理控制器14與機櫃風扇控制板13傳送至電源轉換模組200，使得電源轉換模組200轉換電力(例如是 380V轉換為12V、3.5V等)，並將轉換後的電力經處理器模組100傳送至伺服器模組11。
另外，請參閱第三圖，第三圖係顯示本發明較佳實施例之電源管理方法之流程示意圖，如第三圖所示，本發明較佳實施例之電源管理方法步驟包含：步驟S101：基板管理控制器111監控各伺服器模組11之一伺服器開啟資訊，使該些伺服器模組11產生並傳送出複數個監控信號S3；步驟S102：機櫃管理控制器14接收該些監控信號S3，藉以獲取該些伺服器模組11之伺服器開啟資訊，據以運算出對應於該些伺服器模組11之一伺服器開啟數量，並依據伺服器開啟數量產生包含電源開啟數量(M個)之控制信號S4；以及步驟S103：接收控制信號S4，藉以開啟總數量個(N個)中的電源開啟數量(M個)電源供應單元151。
綜合以上所述，本發明之精神在於偵測伺服器開機數量來選擇控制開啟電源供應單元之數量，因此可確實依據實際需要之用電量來啟閉電源供應單元，進而可提高電源供應單元之轉換效率，並可增加電源供應單元之使用壽命。此外，由於也可自動地即時調整電源供應單元的開啟數量，因此可確實省去管理人員之管理麻煩，進而增加管理效率。
藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描 述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。
1‧‧‧機櫃伺服器系統
11‧‧‧伺服器模組
111‧‧‧基板管理控制器
12‧‧‧風扇控制板
13‧‧‧機櫃風扇控制板
14‧‧‧機櫃管理控制器
15‧‧‧電源供應模組
151‧‧‧電源供應單元
S3‧‧‧監控信號
S4‧‧‧控制信號

Claims (4)

  1. 一種機櫃伺服器系統，包含：複數個伺服器模組，各伺服器模組具有一基板管理控制器(Baseboard Management Controller,BMC)，藉以監控各伺服器模組之一伺服器開啟資訊，使上述複數個伺服器模組產生並傳送出複數個監控信號；至少一機櫃管理控制器(Rack Management Controller,RMC)，係電性連接於該基板管理控制器，用以接收該些監控信號，藉以獲取該些伺服器模組之該伺服器開啟資訊，據以運算出對應於該些伺服器模組之一伺服器開啟數量，並依據該伺服器開啟數量產生一包含電源開啟數量(M個)之控制信號；以及一電源供應模組，係包含總數量個(N個)電源供應單元(Power Supply Unit,PSU)，並且係電性連接於該機櫃管理控制器，藉以在接收該控制信號後，開啟N個中的M個上述電源供應單元；複數個風扇控制板(Fan Control Board,FCB)，係透過一智慧平台管理介面(Intelligent Platform Management Interface,IPMI)電性連接於該些伺服器模組之該基板管理控制器；以及複數個機櫃風扇控制板(Rack Fan Control Board,RFCB)，係透過一透過一I2C(Inter-Integrated Circuit)介面電性連接於該些風扇控制板，並透過一通用非同步收發傳輸器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter,UART) 通信連接於該機櫃管理控制器；其中，該些伺服器模組係將該監控信號經由該些風扇控制板與該些機櫃風扇控制板傳送至該機櫃管理控制器，且M不大於N。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之機櫃伺服器系統，其中，各伺服器模組係在開啟中時發送出該些監控信號。
  3. 一種電源管理方法，係應用於一機櫃伺服器系統，該機櫃伺服器系統包含複數個伺服器模組、至少一機櫃管理控制器以及一電源供應模組，各伺服器模組包含一基板管理控制器，該機櫃管理控制器係電性連接於該些伺服器模組，該電源供應模組係電性連接於該機櫃管理控制器，並包含總數量個(N個)電源供應單元，該電源管理方法包含以下步驟：(a)該基板管理控制器監控各伺服器模組之一伺服器開啟資訊，使上述複數個伺服器模組產生並傳送出複數個監控信號；(b)該機櫃管理控制器接收該些監控信號，藉以獲取該些伺服器模組之該伺服器開啟資訊，據以運算出對應於該些伺服器模組之一伺服器開啟數量，並依據該伺服器開啟數量產生該包含電源開啟數量(M個)之控制信號；以及(c)接收該控制信號，藉以開啟N個中的M個上述電源供應單元； 其中，M不大於N。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之電源管理方法，其中，各伺服器模組係在開啟中時發送出該些監控信號。
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