TW201902073A - 伺服器系統、伺服器裝置以及其供電備援方法 - Google Patents

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Abstract

一種伺服器系統、伺服器裝置以及其供電備援方法。伺服器系統包括多個伺服器以及電力控制器。每個伺服器包括交流電源供應器以及直流電源供應器。每個伺服器的直流電源供應器透過纜線相互連接。電力控制器與所述伺服器相互通訊。當特定伺服器偵測到與其所屬的交流電源供應器並未正常運作時,所述電力控制器通知其他伺服器並告知所需的電力,且所述特定伺服器控制其所屬的所述直流電源供應器以藉由所述纜線來獲得所述其他伺服器所提供的電力,從而維持所述特定伺服器的運作。

Description

伺服器系統、伺服器裝置以及其供電備援方法
本發明是有關於一種電腦設備的供電技術,且特別是有關於將各個伺服器中設置互連的直流電源供應器的一種伺服器系統、伺服器裝置以及其供電備援方法。
數據的傳輸與存取皆是由數量龐大的硬體裝置(如,伺服器或網路交換機)來進行,從而實現大數據的實作以及應用。為了避免現今的伺服器或網路交換器因其交流電源供應器突然損毀而無法運作,目前經常會在單個伺服器或單個網路交換器當中設計兩套可相互備援的交流電源供應器。
然而,伺服器或網路交換器並未因為具備兩套交流電源供應器而使其交流電轉直流電的轉換效率獲得提升,反而在這兩套交流電源供應器皆正常運作的情況下將無謂地增加電量耗損以及伺服器設備的重量。此外,由於電路複雜度跟設備體積的關係,交流電源供應器的重量、體積跟成本遠大於直流電源供應器。因此,如何能夠提升伺服器或網路交換器當中的電源轉換效率、或是在降低伺服器重量的同時仍然能夠保有電源相互備援的功能,則是目前伺服器供電技術的一大方向。
本發明提供一種伺服器系統、伺服器裝置以及其供電備援方法,可藉由互連的直流電源供應器來實現電源備援功能,降低伺服器的建置成本以及重量,並提升交流電轉直流電的電源轉換效率。
本發明實施例的伺服器系統包括多個伺服器以及電力控制器。每個伺服器包括交流電源供應器以及直流電源供應器。交流電源供應器用以接收外部交流電並轉換為每個伺服器的電力。每個伺服器的所述直流電源供應器透過纜線相互連接。電力控制器與所述伺服器相互通訊。當特定伺服器偵測到與其所屬的交流電源供應器並未正常運作時,所述電力控制器通知其他伺服器並告知所需的電力,且所述特定伺服器控制其所屬的所述直流電源供應器以藉由所述纜線來獲得所述其他伺服器所提供的電力,從而維持所述特定伺服器的運作。
本發明實施例的伺服器裝置包括交流電源供應器、直流電源供應器以及伺服器主板。交流電源供應器用以接收外部交流電並轉換為所述伺服器裝置的電力。直流電源供應器透過纜線與其他伺服器的直流電源供應器相互連接。伺服器主板包括伺服器處理器。伺服器處理器耦接至所述交流電源供應器以及所述直流電源供應器。所述伺服器處理器偵測所述交流電源供應器是否正常運作。當偵測到所述交流電源供應器並未正常運作時,所述伺服器處理器通知其他伺服器並告知所述伺服器主板所需的電力,且控制所述直流電源供應器以藉由所述纜線來獲得所述其他伺服器所提供的電力,從而維持所述伺服器主板的運作。
本發明實施例所述伺服器系統的供電備援方法中,所述伺服器系統包括多個伺服器,每個伺服器包括交流電源供應器以及直流電源供應器,且每個伺服器的所述直流電源供應器透過纜線相互連接。所述供電備援方法包括下列步驟:獲得所述伺服器所對應的冗餘供電量;當特定伺服器所屬的所述交流電源供應器並未正常運作時,通知其他伺服器並告知所需的電力;以及,控制特定伺服器所屬的所述直流電源供應器以藉由所述纜線來獲得所述其他伺服器所提供的電力,從而維持所述特定伺服器的運作,其中所述其他伺服器藉由所述冗餘供電量來透過所述纜線供電給所述特定伺服器的所述直流電源供應器。
基於上述,本發明實施例所述的伺服器系統、伺服器裝置以及其供電備援方法係在各個伺服器中設置單個交流電源供應起以及單個直流電源供應器,且將每個伺服器中的直流電源供應器藉由纜線相互連接。電力控制器可收集各個伺服器的主板的耗電瓦數以及所屬交流電源供應器的供電瓦數,藉以得知每個伺服器的冗餘供電量。如此一來,當其中一個伺服器的交流電源供應器未正常運作(如,損毀而無法供電)時,電力控制器可迅速地依據其他伺服器的冗餘供電量進行供電分配並告知這些其他伺服器,而交流電源供應器並未正常運作的伺服器便可藉由直流電源供應器之間的纜線來獲得所需電力。藉此,本發明實施例可藉由互連的直流電源供應器來實現電源備援功能,降低伺服器的建置成本以及重量,並提升交流電轉直流電的電源轉換效率。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂,下文特舉實施例,並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1是依照本發明一實施例的一種伺服器系統100的功能方塊圖。圖1中的伺服器系統100包括多個伺服器(如,兩個伺服器110-1及110-2)以及電力控制器120。伺服器亦可以被稱為是伺服器裝置。於本實施例中,電力控制器120可以是伺服器110-1及110-2共同所在的機櫃的機櫃控制器,也就是所謂的『集中式機櫃管理』。於符合本發明的其他實施例中,電力控制器120亦可以是這些伺服器110-1、110-2中選擇其中之一來作為此機櫃的供電管理,也就是說這些伺服器110-1、110-2皆具備部分的機櫃供電管理功能,也就是所謂的『分散式機櫃管理』。本實施例的伺服器主板150-1、150-2及電力控制器120先行連接至網路交換機(switch),以透過網路交換機之網路介面相互通訊。換句話說,網路交換機會將所有連接到其上的設備(如,伺服器110-1、110-2以及電力控制器120)透過網路介面相互連接並使這些設備能夠相互傳輸資訊。於符合本發明的其他實施例中,伺服器110-1、110-2以及電力控制器120之間也可以藉由專屬的資訊匯流排相連以相互通訊、傳遞資訊。伺服器110-1及110-2可以是數據中心當中的運算主機或儲存主機。
特別說明的是,本實施例所述的每個伺服器至少分別包括單個交流電源供應器以及直流電源供應器,且每個直流電源供應器相互連接。詳細來說,如圖1所示,伺服器110-1包括交流電源供應器130-1、直流電源供應器140-1以及伺服器主板150-1,伺服器110-2包括交流電源供應器130-2、直流電源供應器140-2以及伺服器主板150-2。伺服器主板150-1、150-2分別包括伺服器處理器170-1、170-2。伺服器處理器170-1、170-2分別耦接交流電源供應器130-1、130-2以及直流電源供應器140-1、140-2。交流電源供應器130-1、130-2分別用以接收外部交流電並轉換為每個伺服器110-1、110-2中伺服器主板150-1、150-2所需的電力。每個伺服器110-1、110-2的直流電源供應器140-1、140-2則透過纜線160相互連接。
於本發明另一實施例中,纜線160中還可具備匯流排功能。換句話說,纜線160除了傳遞直流電以外還可讓直流電源供應器140-1、140-2相互通訊。交流電源供應器130-1、130-2的電路結構比直流電源供應器140-1、140-2來的複雜,且交流電源供應器130-1、130-2中具備較重且體積龐大的整流器以將交流電轉換為直流電。因此,本發明實施例在各個伺服器中不放置用於備援的另一套交流電源供應器,相對地改由在這個伺服器中額外設置透過纜線相互連接的直流電源供應器,並藉由本發明實施例所述的供電備援方法來實現電源備援功能。
在圖1的範例中,交流電源供應器130-1、130-2皆可提供550W的供電量,而伺服器主板150-1、150-2的耗電瓦數則為200W。上述供電量或耗電瓦數可依應用本實施例者任意調整,只要每個伺服器中交流電源供應器的供電量大於伺服器主板的耗電量即可,且每個伺服器中交流電源供應器的供電量以及伺服器主板的耗電量將依據需求而相互不同。由於圖1範例中僅具備兩個伺服器110-1、110-2作為伺服器系統100,為了使交流電源供應器130-1、130-2可同時乘載另一個伺服器中的伺服器主板,本發明實施例選用大於400W(200W*2)的550W交流電源供應器,藉以讓交流電源供應器具備可用來支援其他伺服器之用的冗餘供電量,從而實現本發明實施例。若伺服器系統中具備更多的伺服器(例如,3個或以上數量的伺服器),亦可選用較550W低瓦數的交流電源供應器,藉以讓各個伺服器中的交流電源供應器可較為平均地負擔供電備援的壓力。
圖2是依照本發明一實施例的伺服器系統的供電備援方法的流程圖,圖2的供電備援方法可適用於圖1的伺服器系統100。請同時參照圖1及圖2,於步驟S210中,電力控制器120獲得每個伺服器110-1、110-2所對應的冗餘供電量。詳細來說,電力控制器120可從每個伺服器110-1、110-2中獲得交流電源供應器130-1、130-2的供電瓦數(如,550W)以及伺服器110-1、110-2的耗電瓦數(如,伺服器主板150-1、150-2的耗電量200W),藉以得知每個伺服器110-1、110-2對應的冗餘供電量(如,550W-200W=350W)。
於步驟S220中,電力控制器120可藉由多種方式來偵測各個伺服器130-1、130-2中的交流電源供應器130-1、130-2是否正常運作。於部分實施例中,電力控制器120可直接地透過交流電源供應器130-1、130-2定時提供的電源良好信號來判斷各個交流電源供應器130-1、130-2是否正常運作。或是,電力控制器120可間接地透過伺服器處理器170-1、170-2的通知來得知是否有交流電源供應器130-1、130-2並未正常運作。若各個交流電源供應器130-1、130-2皆正常運作,則電力控制器120將會反覆執行步驟S220以維持供電備援功能的正常運作。
相對地,若有某一個伺服器(稱為,特定伺服器,在此以110-1作為舉例)當中的交流電源供應器130-1並未正常運作(如,損毀而無法供電)時,便從步驟S220進入步驟S230,伺服器處理器170-1將會告知電力控制器120發生電源異常情況,電力控制器120便會通知其他伺服器(如,伺服器110-2),並且同時向其他伺服器(伺服器110-2)告知特定伺服器110-1中伺服器主板150-1所需的電力為200W,且電力200W不大於伺服器110-2的冗餘供電量350W。因此,於步驟S240中,特定伺服器170-1中伺服器處理器170-1將會控制所屬的直流電源供應器140-1以藉由纜線160來獲得其他伺服器110-2所提供的電力,從而維持特定伺服器110-1(尤其是伺服器110-1中伺服器主板150-1)的運作。另一方面,伺服器110-2藉由冗餘供電量(350W)來透過纜線160供電給特定伺服器110-1的直流電源供應器140-1。換句話說,伺服器110-2便可將交流電源供應器130-2的冗餘供電量350W藉由直流電源供應器140-2以及纜線160傳送到特定伺服器110-1的直流電源供應器140-1。
當步驟S230至步驟S240的供電備援功能完成後,便進入步驟S250,電力控制器120會將特定伺服器110-1中的交流電源供應器130-1並未正常運作的情況作為警告信息通知使用者或是中央管理伺服器,藉以讓使用者或數據中心的管理人員能夠盡速排除此情況。
與習知技術相較,若兩個伺服器皆具備兩套交流電源供應器,且每個伺服器中伺服器主板的耗電瓦數為200W且直流電源供應器的供電瓦數為250W的話,則電源轉換耗損的數值約為200W乘以0.0895(交流電源供應器的常態性耗電參數)乘以2(兩台伺服器)的數值約為35.8W。相對地,若是在圖1的伺服器系統100皆為正常運作的情況下,由於直流電源供應器的常態性耗電參數較低,因此電源轉換耗損的數值約為200W乘以0.07(直流電源供應器的常態性耗電參數)乘以2(兩台伺服器)的數值為28W。藉此,可看出本發明實施例所述伺服器系統100將可降低約為7.8W(35.8W-28W)的電能轉換耗損,約提升21.7%(7.8W/35.8W)之交流電轉直流電轉換效率。
圖3是依照本發明另一實施例的一種伺服器系統300的功能方塊圖。圖1伺服器100與圖3伺服器300之間的差異在主要在於,圖3伺服器300具備4個伺服器310-1~310-4來做為舉例說明本發明實施例。伺服器系統300包括多個伺服器310-1~310-4以及電力控制器320。每個伺服器310-1~310-4分別包括交流電源供應器AC1~AC4、直流電源供應器DC1~DC4、以及伺服器主板350-1~350-4。直流電源供應器DC1~DC4藉由纜線360相互連接。為了方便說明,圖3中的伺服器主板350-1~350-4將伺服器處理器省略,並設定交流電源供應器AC1~AC4的供電瓦數為550W,設定伺服器主板350-1~350-4的耗電瓦數為200W。
請同時參照圖2及圖3,在步驟S210中,電力控制器320獲得伺服器310-1~310-4所對應的冗餘供電量為350W(550W-200W)。於步驟S220中,偵測交流電源供應器AC1~AC4是否正常運作。在此假設特定伺服器310-2中的交流電源供應器AC2並未正常運作(標示為NG)。當偵測到交流電源供應器AC2並未正常運作時,則從步驟S220進入步驟S230以及步驟S240,電力控制器320便向其他伺服器310-1、310-3~310-4通知特定伺服器310-2所需的電力為200W。或是,為了增加伺服器310-2的額外耗電情況,所需電力可適度增加,如將所需電力增加至220W。此時,每個伺服器310-1、310-3~310-4的交流電源供應器AC1、AC3~AC4可提升其供電量到295W,致使295W乘以3的瓦數885W大於4個伺服器310-1~310-4中伺服器主板350-1~350-4所需的耗電瓦數880W(220W*4)。並且,於步驟S250中,電力控制器320將特定伺服器310-2中的交流電源供應器AC2並未正常運作的情況作為警告信息通知使用者或是中央管理伺服器,藉以讓使用者或數據中心的管理人員能夠盡速排除此情況。
綜上所述,本發明實施例所述的伺服器系統、伺服器裝置以及其供電備援方法係在各個伺服器中設置單個交流電源供應器以及單個直流電源供應器,且將每個伺服器中的直流電源供應器藉由纜線相互連接。電力控制器可收集各個伺服器的主板的耗電瓦數以及所屬交流電源供應器的供電瓦數,藉以得知每個伺服器的冗餘供電量。如此一來,當其中一個伺服器的交流電源供應器未正常運作(如,損毀而無法供電)時,電力控制器可迅速地依據其他伺服器的冗餘供電量進行供電分配並告知這些其他伺服器,而交流電源供應器並未正常運作的伺服器便可藉由直流電源供應器之間的纜線來獲得所需電力。藉此,本發明實施例可藉由互連的直流電源供應器來實現電源備援功能,降低伺服器的建置成本以及重量,並提升交流電轉直流電的電源轉換效率。
雖然本發明已以實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明的精神和範圍內,當可作些許的更動與潤飾,故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧伺服器系統
110-1、110-2‧‧‧伺服器
120‧‧‧電力控制器
130-1、130-2、AC1~AC4‧‧‧交流電源供應器
140-1、140-2、DC1~DC4‧‧‧直流電源供應器
150-1、150-2、350-1~350-4‧‧‧伺服器主板
160、360‧‧‧纜線
170-1、170-2‧‧‧伺服器處理器
S210~S250‧‧‧步驟
圖1是依照本發明一實施例的一種伺服器系統的功能方塊圖。 圖2是依照本發明一實施例的伺服器系統的供電備援方法的流程圖。 圖3是依照本發明另一實施例的伺服器系統的功能方塊圖。

Claims (10)

  1. 一種伺服器系統,包括: 多個伺服器,每個伺服器包括: 交流電源供應器,用以接收外部交流電並轉換為每個伺服器的電力;以及 直流電源供應器,每個伺服器的所述直流電源供應器透過纜線相互連接;以及 電力控制器,與所述伺服器相互通訊, 其中,當特定伺服器偵測到與其所屬的交流電源供應器並未正常運作時,所述電力控制器通知其他伺服器並告知所需的電力,且所述特定伺服器控制其所屬的所述直流電源供應器以藉由所述纜線來獲得所述其他伺服器所提供的電力,從而維持所述特定伺服器的運作。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的伺服器系統,其中所述伺服器為運算主機或儲存主機。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的伺服器系統,其中所述電力控制器為該些伺服器的其中之一,或是為所述伺服器所在的機櫃的機櫃控制器。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的伺服器系統,其中所述電力控制器獲得各個伺服器的所述交流電源供應器的供電瓦數以及所述伺服器的耗電瓦數,藉以得知各個伺服器的所述交流電源供應器的冗餘供電量,並且, 當所述特定伺服器所屬的所述交流電源供應器並未正常運作時,所述電力控制器藉由所述其他伺服器的所述冗餘供電量來透過所述纜線供電給所述特定伺服器。
  5. 一種伺服器裝置,包括: 交流電源供應器,用以接收外部交流電並轉換為所述伺服器裝置的電力; 直流電源供應器,透過纜線與其他伺服器的直流電源供應器相互連接;以及 伺服器主板,包括伺服器處理器,所述伺服器處理器耦接至所述交流電源供應器以及所述直流電源供應器, 其中所述伺服器處理器偵測所述交流電源供應器是否正常運作, 當偵測到所述交流電源供應器並未正常運作時,所述伺服器處理器通知其他伺服器並告知所述伺服器主板所需的電力,且控制所述直流電源供應器以藉由所述纜線來獲得所述其他伺服器所提供的電力,從而維持所述伺服器主板的運作。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的伺服器裝置,其中所述伺服器裝置為運算主機或儲存主機。
  7. 如申請專利範圍第5項所述的伺服器裝置,其中所述伺服器處理器藉由電力控制器以通知所述其他伺服器,並向所述其他伺服器告知所述伺服器主板所需的電力。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的伺服器裝置,其中所述電力控制器為所述其他伺服器的其中之一,或是為所述伺服器裝置所在的機櫃的機櫃控制器。
  9. 一種伺服器系統的供電備援方法,其中所述伺服器系統包括多個伺服器,每個伺服器包括交流電源供應器以及直流電源供應器,每個伺服器的所述直流電源供應器透過纜線相互連接,所述供電備援方法包括: 獲得所述伺服器所對應的冗餘供電量; 當特定伺服器所屬的所述交流電源供應器並未正常運作時,通知其他伺服器並告知所需的電力,所述電力不大於所述其他伺服器的所述冗餘供電量;以及 特定伺服器所屬的所述直流電源供應器藉由所述纜線來獲得所述其他伺服器所提供的電力,從而維持所述特定伺服器的運作,其中所述其他伺服器藉由所述冗餘供電量來透過所述纜線供電給所述特定伺服器的所述直流電源供應器。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的供電備援方法,獲得所述伺服器所對應的所述冗餘供電量包括: 從每個伺服器中獲得所述交流電源供應器的供電瓦數以及所述伺服器的耗電瓦數,藉以得知各個伺服器所對應的所述冗餘供電量。
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