TWI596466B

TWI596466B - 可分區的功率調節器

Info

Publication number: TWI596466B
Application number: TW103110076A
Authority: TW
Inventors: 彼得安德魯瓦內斯; 史考特Ｔ克里斯譚森; 維多利亞多林; 彼得韓森
Original assignee: 慧與發展有限責任合夥企業
Priority date: 2013-04-03
Filing date: 2014-03-18
Publication date: 2017-08-21
Also published as: WO2014163634A1; CN105247441A; EP2981872A1; US20160073543A1; TW201504798A; EP2981872A4

Description

可分區的功率調節器

本發明係關於可分區的功率調節之系統和方法。

資料中心是一種設施，其用以放置電腦網路、電腦系統以及關聯構件，諸如：電信與儲存系統。資料中心可包括冗餘或備用電源供應器、冗餘資料通訊連接、環境控制(例如：空調、滅火、等等)以及安全裝置。資料中心設計、結構以及操作可根據來自鑑定合格專業團體的標準文件。

資料中心可佔有一棟建築物的一個房間、一個或多個樓層、或整棟建築物。在資料中心之中的設備可為安裝在架櫃中的伺服器之形式。各個安裝於架上的伺服器包括一個或多個電源供應器。資料中心還可包括刀鋒(blade)系統。一種刀鋒系統包括一個或多個刀鋒伺服器，其為安裝在一個外殼之中，外殼包括數個槽，一個槽是用於各自的一個刀鋒伺服器。以此方式，外殼、或底架(chassis)可容納多個刀鋒伺服器，其安裝在單一個板上。底架可從其為與該底架有關聯的一個或多個電源供應器來得到作為整體的功率。

在一特點中，本發明係提供一種用於可分區的功率調節之系統，其包含：一個電源供應器；一個刀鋒系統，其中一個或多個刀鋒伺服器消耗來自該電源供應器的功率；及一個控制器，其中該控制器將該一個或多個刀鋒伺服器之各者分組成為一個或多個區，且功率是根據一個功率設限策略而由各個區所消耗，該功率設限策略包括利用一個裝置且藉由判定一個工作週期之功率調節。

在本發明的另一特點中，其係提供一種用於可分區的功率調節之方法，其包含：將一個或多個刀鋒伺服器分配到複數個節點的各個節點；確定用於該複數個節點的各個節點之一個功率設限策略；且基於該功率設限策略來調節送到各個節點之功率，其中該功率設限策略之一個功率消耗上限被實施。

在本發明的又一特點中，其係提供一種有形、非暫時的電腦可讀取媒體，其包含碼以指導一個處理器，用以：將一個或多個刀鋒伺服器分配到複數個節點的各個節點；確定用於該複數個節點的各個節點之一個功率設限策略；且基於該功率設限策略來調節送到各個節點之功率。

100‧‧‧系統

102‧‧‧刀鋒伺服器

103‧‧‧匯流排

104‧‧‧底架底板

106‧‧‧電力子系統

108‧‧‧冷卻子系統

110‧‧‧週邊設備

112‧‧‧控制器

114‧‧‧網路介面控制器(NIC)

120‧‧‧系統

122‧‧‧電源供應器

124‧‧‧刀鋒系統

126‧‧‧控制器

200‧‧‧方法

202、204、206‧‧‧方法200的步驟

300‧‧‧電腦可讀媒體

302‧‧‧處理器

304‧‧‧電腦匯流排

306‧‧‧分配模組

308‧‧‧設限模組

310‧‧‧調節模組

某些實例被描述於以下詳細說明且參考圖式，其中：圖1A是一種系統的方塊圖；圖1B是另一種系統的方塊圖；圖2是一種用於可分區的功率調節之方法的處理流程圖；圖3是顯示其調節功率之有形、非暫時的電腦可讀媒體的方塊圖。

如上文所論述，一個或多個刀鋒伺服器可被容納在一種刀鋒系統的底架中。功率、冷卻、網路連結、以及對於週邊裝置的存取是典型透過底架而被提供到該等刀鋒伺服器。該底架還可置放電源供應器、冷卻裝置、電力連接、資料互連、以及其與該等刀鋒伺服器相通的週邊I/O裝置。在操作期間，各個刀鋒伺服器消耗自一個或多個電源供應器到底架的功率。

在一個資料中心內的功率消耗可依循種種的策略來管理。在一個資料中心內的功率消耗之限制可被稱作為功率設限(capping)。典型而言，功率設限策略是針對於在用於架安裝式伺服器、刀鋒伺服器、以及單節點與多節點的底架刀鋒系統之底架層級的功率使用。一個上限(cap)是指一種限制，俾使一個功率上限是在功率上的一個限制且一個功率消耗上限是在功率消耗上的一個限制。一個節點是指在一個刀鋒系統內之一個群組的一個或多個刀鋒伺服器。在一些實例中，各個節點是在底架內的一個匣。群組設限可經實行，然而，群組設限應用到架或底架層級的顆粒度而並未到刀鋒伺服器層級的顆粒度。

本文所述的實例概括關於用於在底架外殼內之可分區的功率調節之技術。更明確而言，本文所述的系統及方法是關於在底架外殼內以種種等級的顆粒度來調節功率消耗。再者，各個刀鋒伺服器可被分組成為一個節點或一個區，且底架功率可於每個刀鋒的等級、每個節點的等級、或每個區的等級而作調節。結果，一個功率上限可針對於在刀鋒系統內的各個刀鋒伺服器、節點、或區而被設定。

圖1A是一種系統100的方塊圖。系統100可為一種刀鋒系統。在一些實例中，該種刀鋒系統可被包括在一個底架內。甚者，在一些實例中，該種刀鋒系統是一種多租戶的系統，且各個租戶的刀鋒伺服器是根據功率消耗而分組。系統100包括複數個刀鋒伺服器102。在實例中，該等刀鋒伺服器102亦可被稱作為一個刀鋒系統。各個刀鋒伺服器102可包括一個或多個處理器、記憶體、儲存器、以及網路介面。舉例來說，各個刀鋒伺服器102可包括一個處理器，其適以執行所儲存的指令。該處理器可為一個單核心處理器、多核心處理器、計算叢集、或任何數目個其他組態。各個刀鋒伺服器102可透過一個匯流排103而被連接到一個底架底板104。匯流排103可為一組的互連。底架底板104提供各個刀鋒伺服器102存取到其透過匯流排103所耦合到底架的資源。

尤其，該種系統包括一個電力子系統106，其將電力供應到系統100。電力系統106可被用以將電力供應到該等刀鋒伺服器102之各者。在一些實例中，電力系統106是單一個電源供應器。此外，在一些實例中，電力系統106是一組冗餘的電源供應器，其中，一個或多個備用電源供應器是用以確保電力之連續供應到系統100。該種系統還由一個冷卻子系統108所冷卻。冷卻子系統108可包括由一個或多個控制器所操作的風扇。冷卻子系統108亦可為一種液體冷卻式系統。

一個或多個週邊設備110可被包括在系統100之中。週邊設備110包括其可連同該等刀鋒伺服器102所運用的任何構件。舉例來說，週邊設備110包括儲存裝置(諸如：硬碟機)、儲存區域網路(SAN,storage area network)、以及輸入/輸出(I/O,input/output)裝置。在一些實例中，各個刀鋒伺服器102可包括內建的記憶體裝置，其儲存可由各個刀鋒裝置之處理器所執行的指令。內建的記憶體裝置可包括隨機存取記憶體(RAM,random access memory)、唯讀記憶體(ROM,read only memory)、快閃(flash)記憶體、或任何其他適合的記憶體系統。

在一些實例中，I/O裝置可包括一個鍵盤與一個指向裝置，其中，該指向裝置可尤其包括一個觸控板或觸控螢幕。此外，I/O裝置可為一種觸控螢幕，其包括經呈現在觸控螢幕上的一個虛擬鍵盤。I/O裝置還可被外部連接到系統100，或I/O裝置可在系統100的內部。週邊設備110還可包括一個顯示器，其適以呈現系統100的輸出。在實例中，顯示器可為在系統100的外部之一種顯示螢幕。此外，在實例中，顯示器與I/O裝置可被結合成為一個觸控螢幕。

系統100還包括一個控制器112，其用以控制各個刀鋒伺服器102。在一些實例中，刀鋒系統的底架被用以將各個刀鋒伺服器經由一組的互連而路由到控制器112。此外，在一些實例中，各個節點被路由到控制器112。在此種方案中，當對於各個節點有多個刀鋒伺服器，僅有一個訊號為從該節點而路由到控制器112。該節點可作用為匣，各個刀鋒伺服器致能處理器、網路連結、以及記憶體功能性。以此方式，節流(throttling)可為以每個節點有多刀鋒伺服器而為一種節點的層級。然而，在一些實例中，單一個刀鋒伺服器102可起始一個請求以對於整個節點來節流。控制器112還可被用以管理各個刀鋒伺服器102，且可包括管理裝置邏輯。控制器112亦可為一種複雜可程式邏輯裝置(CPLD,complex programmable logic device)或微控制器。在一些實例中，管理裝置邏輯將一個或多個節點分配到一個或多個設限區。一個設限區是其為受到相同的功率上限之一組的節點。控制器112還可被用以將各個刀鋒伺服器的功率消耗為個別設限。再者，控制器112可運用以每個節點為基礎或每個區為基礎而將一種刀鋒系統底架之內的功率消耗設限。結果，使用可分區的功率調節可將功率設限策略向下修改到單一個刀鋒伺服器的顆粒度。功率設限策略可為一種動態技術，用以調節其為使用系統硬體與韌體所實施的功率消耗。以此方式，一種功率設限策略並非為取決於一種作業系統或應用。在一些實例中，使用者可修改該種功率設限策略。再者，在一些實例中，功率設限策略可基於針對於區際(inter-zone)的功率調節或區內(intra-zone)的功率調節之規則而被自動修改。雖然，本文所述之此種技術的說明使用一種以區為基礎或節點為基礎來用於功率設限，本揭露內容還可為以刀鋒伺服器為基礎來用於功率設限。

控制器112可實施一組的規則以致能區際的功率調節。針對於區際的功率調節之規則可基於在種種區之間的關係而設限於跨區的功率。控制器112還可實施一組的規則以致能區內的功率調節，其中在各區之內的元件的功率消耗被個別設限。在各區之內的元件包括一個或多個節點，各個節點包括一個或多個刀鋒伺服器。控制器112還可實施一種功率設限策略。

在一些實例中，各個刀鋒伺服器102是運用一組的互連而路由到控制器112。控制器112能夠動態地將各個刀鋒伺服器102指定到一個節點。在一些實例中，響應於一個請求，控制器112可提供反饋，其包括經分配在系統100之中的節點之識別以及哪一些節點為屬於哪一些區之指示。反饋還可包括哪一些刀鋒伺服器為屬於哪一些區之指定。該等節點與刀鋒伺服器之分配可由使用者所修改。在一些實例中，要修改一區的能力可透過一種授權組織所實施。尤其，使用者可在使用者已經得到允許修改區分配之授權後而修改該區分配。

系統100還包括一個網路介面控制器(NIC,network interface controller)114。在一些實例中，NIC 114可為其整合到各個刀鋒伺服器102之中的一個或多個NIC。此外，在一些實例中，NIC 114被整合到底板104之中。NIC 114可被用以將系統100連接到諸如網際網路的網路。在實例中，NIC 114可實施一種遠端登錄(telnet)協定、傳輸控制協定(TCP,transmission control protocol)、網際網路協定(IP,internet protocol)、或任何其他的網路連結通訊協定。

圖1B是另一種系統120的方塊圖。一個電源供應器122可被用以將電力供應到該等刀鋒伺服器102之各者。在一些實例中，該電源供應器是如在圖1A所示之電力系統106的一個構件。系統120還包括一個刀鋒系統124。刀鋒系統124可包括如在圖1A所示之一個或多個刀鋒伺服器102。

系統120還包括一個控制器126，其為用以控制刀鋒系統124與電源供應器122。在一些實例中，控制器126是如在圖1A所示之控制器112。該控制器可將刀鋒系統124的一個或多個刀鋒伺服器分組成為一個或多個區。功率是根據由該控制器所實施的一個功率設限策略而由各區所消耗。功率設限策略可包括功率調節，其運用一種裝置且藉由判定一個工作週期。該裝置可為運用一個通用輸入/輸出裝置、一個網路連結裝置、一個功率控制裝置、或其任何組合。各個裝置可被用以調整來自電源供應器所輸出的功率，俾使到各個節點、刀鋒、或區的功率被調節。此外，由控制器126所判定的工作週期可運用諸如脈衝寬度調變或脈衝期間調變之任何的調變技術所判定。

要瞭解的是，圖1A與1B的方塊圖是無意指示系統100與系統120要包括分別在圖1A與1B所示的所有構件。再者，系統100與系統120可包括並未在圖1A與1B所示的任何數目個附加構件，視特定實施之設計細節而定。

圖2是一種用於可分區的功率調節之方法200的處理流程圖。在方塊202，一個或多個刀鋒伺服器可被分配到一個節點。在一些實例中，複數個節點的各個節點可被分配到一個設限區，其中各個節點包括至少一個刀鋒伺服器。各個設限區可根據一個功率設限策略而基於類似的功率上限來將節點分組。該一個或多個刀鋒伺服器可響應於來自一個控制器的請求而被分配到該節點，且該請求可由一組規則所導出。在實例中，該等規則可被用以確定對於各個刀鋒伺服器的一個特定區指定。

在方塊204，對於該複數個節點的各個節點之一個功率設限策略被確定。在實例中，一個功率上限被確定。該功率上限是對於各區所確定的一個最大功率位準。在一些實例中，該功率設限策略可包括一組規則，其可被應用以調節到該組一個或多個節點的各個節點的功率。

在方塊206，到該組一個或多個節點的各個節點的功率是基於該功率設限策略來調節。在一些實例中，到各個節點的功率可運用一個工作週期來調節，其中該工作週期是對於各個節點所判定以便基於該功率上限來調節由各個節點所消耗的功率。對於一個節點的工作週期可在當該節點的功率消耗已經下降到小於對於該節點的功率上限而被移除或調整。再者，在一些實例中，到各個節點的功率還可運用一種網路連結裝置、功率控制裝置、與類似者所調節以修改來自一種電力系統的功率輸出。

在一些實例中，功率設限區之附加致使一個使用者(諸如：底架管理者)能使用諸多的輸入以局部的性能成本來提供設限。性能成本可例如為關聯於各區之內的構件的時脈頻率，該等構件為諸如中央處理單元(CPU,central processing unit)、圖形處理單元(GPU,graphics processing unit)、或記憶體裝置。舉例來說，底架管理者可使用諸如熱資料、預期功率消耗、底架組態、以及期望的服務等級之輸入以設限於由在一個底架內的各區所消耗的功率。結果，底架管理者可基於感測器輸入資料而運用種種技術以執行一種功率設限策略的功率消耗上限。此等技術包括而不限於一種循環(round robin)方案以提高在整個底架上的性能，而且發展一種授權的環境，其中諸區具有附屬於其的加權值以供優先處理。在一些實例中，優先處理可包括對於各區之可變功率分配，其中，當對於按照功率設限方案的可用功率有爭論時，具有較高值的區接收較高的優先。可變功率分配可視對於底架操作所取得的授權或服務同意之型式而定。

圖3是顯示其調節功率之有形、非暫時的電腦可讀媒體300的方塊圖。電腦可讀媒體300可透過一個電腦匯流排304而為由一個處理器302所存取。再者，電腦可讀媒體300可包括碼，其用以指導處理器302來實行此種方法的步驟。

本文所論述的種種軟體構件可被儲存在有形、非暫時的電腦可讀媒體300之上，如在圖3所指出。舉例來說，一個分配模組306可被裝配以指導處理器302來將一個或多個刀鋒伺服器分配到複數個節點之中的一個節點。在實例中，複數個節點的各個節點可被分配到一個設限區，其中各個節點包括至少一個刀鋒伺服器。一個設限模組308可被裝配以指導處理器302來確定用於該複數個節點的各個節點之一個功率設限策略。在實例中，一個功率上限被確定，其為對於各區所確定的一個最大功率位準。再者，一組規則可被應用以基於該功率上限來調節到該組一個或多個節點的各個節點的功率。一個調節模組310可被裝配以指導處理器302而基於該功率設限策略來調節到各個節點的功率。

要瞭解的是，圖3無意指出上文所論述的所有軟體構件為在一切情況下而均要被包括在有形、非暫時的電腦可讀媒體300之內。再者，並未在圖3所示之任何數目個附加的軟體構件均可被包括在有形、非暫時的電腦可讀媒體300之內，視特定實施而定。舉例來說，一種授權可用以致能根據一種功率設限策略的一個設限區之修改。

儘管本技術可容許種種的修改與替代的形式，上文所論述的示範實例僅為舉例而被顯示。要瞭解的是，本技術不想要受限於本文揭露的特定實例。誠然，本技術包括其屬於在隨附申請專利範圍的真正精神與範疇之內的所有替代、修改、與等效者。