DE102007046002B4

DE102007046002B4 - Vorrichtung und Verfahren zum Verwalten von Leistung in einem Informationsverarbeitungssystem

Info

Publication number: DE102007046002B4
Application number: DE200710046002
Authority: DE
Inventors: Michael A. Brundridge; Alan Brumley
Original assignee: Dell Products LP
Current assignee: Dell Products LP
Priority date: 2006-09-26
Filing date: 2007-09-26
Publication date: 2011-11-17
Anticipated expiration: 2027-09-27
Also published as: US7831843B2; GB2442328A; SG141353A1; DE102007046002A1; US20080077817A1; FR2906907A1; TW200821816A; CN101154096B; GB0718711D0; CN101154096A; TWI360741B; IE20070664A1; BRPI0703650B1; BRPI0703650A; GB2442328B

Abstract

Ein Verfahren zum Steuern von Spannungsversorgungen in einem Informationsverarbeitungssystem umfasst das Messen eines Leistungsverbrauchs von jedem aus einer Mehrzahl von elektrischen Geräten in dem Informationsverarbeitungssystem und das Einstellen einer Anzahl von sich im Betrieb befindlichen Spannungsversorgungen wenigstens teilweise auf der Grundlage des gemessenen Leistungsverbrauchs von jeder der Mehrheit der elektrischen Gerte.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Vorrichtung und Verfahren in dem Gebiet von Informationsverarbeitungssystemen.
HINTERGRUND INFORMATION
Da der Wert und die Verwendung von Informationen beständig anwachsen, suchen Privatpersonen und Unternehmen nach zusätzlichen Möglichkeiten, um Informationen zu verarbeiten und zu speichern. Eine den Benutzern verfügbare Option ist ein Informationsverarbeitungssystem (IHS (information handling system)). Im Allgemeinen verarbeitet ein Informationsverarbeitungssystem, übersetzt, speichert und/oder überträgt Informationen oder Daten für geschäftliche, persönliche oder andere Zwecke, wobei den Benutzern ermöglicht wird, Nutzen aus dem Wert der Information zu ziehen. Da Technologie und Informationsverarbeitungsbedürfnisse und Erfordernisse zwischen verschiedenen Benutzern oder Anwendungen variieren, können Informationsverarbeitungssysteme ebenfalls variieren, hinsichtlich welche Information verarbeitet werden, wie die Informationen verarbeitet werden und wie viel Informationen verarbeitet, gespeichert oder überragen werden und wie schnell und wirkungsvoll die Informationen verarbeitet, gespeichert oder übertragen werden können. Die Unterschiede zwischen den Informationsverarbeitungssystemen erlauben es, dass Informationsverarbeitungssystem allgemein sind oder für einen speziellen Benutzer oder eine spezielle Anwendung konfiguriert sind, wie Verarbeitung von Finanztransaktionen, Reservierungen bei Fluglinien, Datenspeicherungen in Unternehmen oder weltweite Kommunikation. Informationsverarbeitungssysteme können zusätzlich eine Vielzahl von Hardware und Software Komponenten einschließen, die so ausgelegt werden können, dass sie Informationen verarbeiten, speichern und übertragen können und ein oder mehrere Rechnersysteme, Datenspeichersysteme und Netzwerksysteme umfassen können.
Die US 2005/0028017 A1 offenbart eine primäre und eine sekundäre Spannungsversorgung, die betriebsfähig sind, um elektrische Energie an zumindest ein elektrisches Gerät zu liefern. Eine Leistungsnachfrage des elektrischen Geräts wird bestimmt und ein effizienter Arbeitspunkt wird für die primäre Spannungsversorgung bestimmt. Eine oder mehrere der primären und der sekundären Spannungsversorgungen werden verwendet, um das elektrische Gerät mit elektrischer Energie zu versorgen auf der Grundlage, ob die primäre Spannungsversorgung, die an einem effizientern Arbeitspunkt arbeitet, betriebsfähig ist, um die Leistungsnachfrage des zumindest einen Geräts zu erfüllen.
Die Patentschrift US 5 483 656 offenbart ein Leistungsmanagementsystem, das den gesamten Betrag der Leistung, der von einem Bus von den Geräten, die mit dem Bus verbunden sind und dem Bus selber gezogen wird auf der Grundlage des individuellen Betriebsstatus jedes Geräts. Das Leistungsmanagementsystem verfolgt ferner den gesamten Betrag der Leistung, der an den Bus geliefert wird. Aus dieser Information bestimmt das Leistungsmanagementsystem, ob ein Leistungsüberschuss existiert, der genügend groß ist, um zu ermöglichen, ein zusätzliches Gerät zu betreiben oder um ermöglichen, dass ein gegenwärtig betriebenes Gerät mehr Leistung zieht. Leistungsnutzungsnachfragen, die von mit dem Bus verbundenen Geräten empfangen werden, werden durch das Leistungsmanagementsystem gewährt oder abgelehnt auf der Grundlage der verfügbaren Leistung. Zusätzlich ist das Leistungsmanagementsystem in der Lage für das Nutzen mehrerer Geräte eine Reihenfolge aufzustellen, um den Geräten zu ermöglichen, dass jedes Gerät arbeitet, während die gesamte gezogene Leistung in einem akzeptablen Rahmen bleibt. Das System liefert eine effiziente Nutzung eines beschränkten Leistungsbetrags, um den Betrieb von mehr Geräten als in herkömmlicher Weise mit einem Bus zu ermöglichen. Das System kann ferner Spannungsversorgungsgeräte durch Soft-Einschaltbefehlen aktivieren, die nicht angeschlossen sind, um den gesamten verfügbaren Leistungsbetrag zu erhöhen.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Erfindung löst daher die Aufgabe, den Wirkungsgrad von mehreren parallelen Spannungsversorgungen in einem Informationsverarbeitungssystem zu maximieren.
In einem Aspekt umfasst ein Verfahren zum Steuern von Spannungsversorgungen in einem Informationsverarbeitungssystem das Messen eines Leistungsverbrauchs von jeder der Mehrzahl der elektrischen Geräte in dem Informationsverarbeitungssystem. Die Anzahl der sich in Betrieb befindlichen Spannungsversorgungen wird wenigstens teilweise auf der Grundlage des gemessenen Leistungsverbrauchs von jeder der Mehrzahl der elektrischen Geräte angepasst.
In einem weiteren Aspekt umfasst ein Informationsverarbeitungssystem eine Mehrzahl von elektrischen Geräten. Eine Mehrzahl von Spannungsversorgungen ist elektrisch mit der Mehrzahl der elektrischen Geräte verbunden. Ein elektrischer Leistungssensor wirkt mit jedem der Mehrzahl der elektrischen Geräte zusammen, um einen Leistungsverbrauch von jedem der Mehrzahl der elektrischen Geräte zu messen. Ein Satz von Anweisungen ist in einem Speicher des Informationsverarbeitungssystems gespeichert, der, wenn er durch einen Prozessor ausgeführt wird, eine Anzahl von sich in Betrieb befindlichen Spannungsversorgungen wenigstens teilweise auf der Grundlage des gemessenen Leistungsverbrauchs von jedem der Mehrzahl der elektrischen Geräte anpasst.
In noch einem weiteren Aspekt enthält ein computerlesbares Medium einen Satz von ausführbaren Anweisungen, der, falls er durch ein Informationsverarbeitungssystem ausgeführt wird ein Verfahren zum Steuern der Spannungsversorgungen des Informationsverarbeitungssystems durchführt. Das Verfahren umfasst das Messen eines Leistungsverbrauchs von jedem der Mehrzahl der elektrischen Geräte in dem Informationsverarbeitungssystem. Die Anzahl der sich in Betrieb befindlichen Spannungsversorgungen wird angepasst, wenigstens teilweise auf der Grundlage des gemessenen Leistungsverbrauchs von jedem der Mehrzahl der elektrischen Geräte.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Zum detaillierten Verständnis der veranschaulichenden Ausführungsformen sollte Bezug genommen werden auf die nachfolgende detaillierte Beschreibung, die in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen betrachtet wird, in denen gleiche Elemente die gleichen Bezugszeichen aufweisen, wobei:
1 ist eine schematische Darstellung, die ein nichtbeschränkendes Beispiel eines Informationsverarbeitungssystems wie etwa einen Netzwerk-Server darstellt;
2 ist ein Blockdiagramm, das ein nichtbeschränkendes Beispiel von funktionalen Komponenten einer Ausführungsform des Informationsverarbeitungssystems von 1 darstellt; und
3 ist ein Flussdiagramm, das ein nichtbeschränkendes Beispiel eines Verfahrens zum Verwalten der Leistungseffizienz in einer redundanten Spannungsversorgungskonfiguration in einem Informationsverarbeitungssystem darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Für die Zwecke dieser Offenbarung kann ein Informationsverarbeitungssystem irgendein Mittel oder eine Anordnung von Mitteln umfassen, die betriebsfähig sind, um irgendeine Form von Information, Intelligenz oder Daten für geschäftliche, wissenschaftliche, zum Steuern oder für andere Zwecke zu berechnen, klassifizieren, verarbeiten, senden, empfangen, abfragen, hervorbringen, schalten, speichern, anzeigen, bekanntmachen, nachweisen, aufnehmen, vervielfältigen, bearbeiten oder benutzen. Ein Informationsverarbeitungssystem kann beispielsweise ein Personal Computer, ein Netzwerkspeichergerät, ein Netwerk-Server oder irgendein anderes geeignetes Gerät sein und kann in Größe, Form, Leistungsfähigkeit, Funktionsweise und Preis variieren. Das Informationsverarbeitungssystem kann einen Direktzugriffspeicher (RAM) umfassen, eine oder mehrere Verarbeitungsressourcen, wie etwa eine zentrale Prozessoreinheit (CPU) oder Steuerungslogik in Hardware oder Software, Festwertspeicher (ROM) und/oder andere Arten von nichtflüchtigem Speicher. Zusätzliche Bestandteile des Informationsverarbeitungssystems können ein oder mehrere Plattenlaufwerke, einen oder mehrere Netzwerkanschlüsse für die Kommunikation mit externen Geräten beinhalten, ebenso wie verschiedene Ein- und Ausgabegeräte (I/O devices), wie etwa eine Tastatur, eine Maus und einen Videobildschirm. Das Informationsverarbeitungssystem kann ebenfalls einen oder mehrere Busse umfassen, die betriebsfähig sind, um Nachrichten zwischen den verschiedenen Hardware Komponenten zu übertragen.
Elektronische Ausrüstung erfordert eine Quelle von elektrischer Leistung. Eingangsleistung, die Wechselspannungsleistung und/oder Gleichspannungsleistung sein kann, kann in wenigstens eine Gleichspannung umgewandelt werden auf einen Pegel, der von der elektronischen Ausrüstung verwendet werden kann. In großen elektronischen Systemen, wie beispielsweise Computer-Server-Systemen können mehrere Spannungsversorgungen mit parallelen Ausgängen verwendet werden. Zusätzlich können redundante Spannungsversorgungen verwendet werden, um einen kontinuierlichen Betrieb, selbst bei dem Ausfall von einer oder mehrerer Spannungsversorgungen sicherzustellen.
Der Wirkungsgrad von Spannungsversorgungen, wie sie üblicherweise in Server-Applikationen eingesetzt werden, ändert sich als eine Funktion des Betrags der bereitgestellten Leistung, wobei der beste Wirkungsgrad bei oder in der Nähe der maximalen Arbeitsleitung der Spannungsversorgung auftritt. Falls eine Spannungsversorgung nicht bei oder in der Nähe ihres maximalen Wirkungsgrades arbeitet, verschwendet sie Energie und ist weniger kosteneffizient zu betreiben. Die elektrischen Energiekosten können ein großer Teil der Betriebskosten für solche Anlagen werden. Zusätzlich kann der Betrieb von Spannungsversorgungen bei geringerem als ihrem Spitzenwirkungsgrad zur Erzeugung von zusätzlicher Wärme innerhalb des elektronischen Systems fuhren, die abgeführt werden muss.
Unter Bezugnahme auf 1 zeigt ein nichtbeschränkendes Beispiel ein Informationsverarbeitungssystem 1, das als ein Netzwerk-Server-System konfiguriert ist, das mehrere Server-Module 11, auch Blades genannt, umfasst. Wie hierin verwendet, kann ein Netzwerk-Server-System, das auch ein Server-System genannt wird, ein oder mehrere Informationsverarbeitungssysteme umfassen, die anderen Informationsverarbeitungssystemen auch Clients genannt über ein Kommunikationsnetzwerk Dienstleistungen zur Verfügung stehen. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck Server Blade, auch Blade genannt, auf einen in sich geschlossenen Server, der für eine große Dichte ausgelegt ist. Ein Standard, in einem Gestell aufgebauter Server oder ein in sich geschlossener Server kann alle notwendigen Komponenten enthalten und benötigt nur noch eine elektrische Anschlussleitung und ein Netzwerkkabel um funktionsfähig zu sein. Im Gegensatz dazu können von den Server Blades viele Komponenten aus Platz-, Leistungs- oder anderen Gründen weggelassen werden, wohingegen jedes Blade alle funktionalen Komponenten aufweist, um als ein Informationsverarbeitungssystem betrachtet zu werden. Ein Server Blade, wie er hierin verwendet wird, kann ein Informationsverarbeitungssystem sein, das auf einer Karte aufgebaut ist, die in einen Einbauplatz in einem Gehäuse 10 eingesteckt wird. Beispielsweise kann das Gehäuse 10 zahlreiche vertikale Einbauplätze umfassen, die mehrere Server Blades 11 aufweisen, die mit den veranschaulichten Einbauplätzen verbunden sind. Alternativ kann sich das Gehäuse 10 sich in vertikaler Richtung erstrecken und kann horizontale Einbauplätze (nicht gezeigt) aufweisen in welche Blades eingesteckt werden können. Das Blade Gehäuse kann weitere Dienstleistungen bereitstellen wie etwa Leistungsversorgung, Kühlung, Vernetzung, Festplattenspeicher, verschiedene Verbindungen und eine Verwaltung, die von jedem Blade geteilt werden. Die Server Blades 11 können als ein modulares Informationsverarbeitungssystem betrachtet werden. Eine Kombination von Server Blades kann auch als Informationsverarbeitungssystem betrachtet werden.
Das Gehäuse 10 kann eine Rückwandleiterplatte 15 enthalten mit Bussen und/oder Kommunikationsleitungen, die die Einbauplätze in dem Gestell verbinden. Zusätzlich kann ein Gehäusemanagementkontroller 12 in das Gestell eingesteckt sein zum Verwalten und Überwachen der Ressourcen innerhalb des Gehäuses, zum Bereitstellen von Managementwarnungen oder Alarmen zum Empfangen von Verwaltungsanweisungen und/oder zum Durchführen von anderen Verwaltungsfunktionen, die den Server Blades 11 zugeordnet sind. Das Chassis 10 kann ebenfalls viele weitere Arten von Komponenten oder Module enthalten, wie beispielsweise mehrere gemeinsam benutzte Spannungsversorgungen 14, gemeinsam benutzte Speichergeräte 13, die Festplattenlaufwerke enthalten, Eingabe/Ausgabe (I/O) Blades (nicht gezeigt) für optische oder andere Arten von Ein-/Ausgaben, usw. Mehrere Gehäuse 10 können in einem vertikalen Gehäuse (nicht gezeigt) angeordnet sein für hochdichte Netzwerk- und/oder Rechenanwendungen.
Zusätzlich unter Bezugnahme auf 2, wobei ein Blockdiagramm einige der funktionalen Komponenten einer nichtbeschränkenden Ausführungsform eines Netzwerk-Servers von 1 zeigt. Die folgende Diskussion richtet sich an Komponenten und Funktionen eines einzelnen Blades 11 mit dem Verständnis, dass jedes Blade 11 ähnlich ist. Elektrische Energie eines Energieversorgungsnetzes 20 eines Energieversorgungsunternehmens ist parallel mit Spannungsversorgungssubsystemen 21 verbunden. Elektrische Leistung von einem Energieversorgungsnetz 20 eines Energieversorgungsunternehmens kann Wechselspannungsleistung, Gleichspannungsleistung oder eine Kombination von Wechselspannungs- und Gleichspannungsleistung umfassen. Das Spannungsversorgungssubsystem 21 wandelt die Netzleistung in wenigstens eine geeignete Gleichspannung um und stellt die Gleichspannung den verschiedenen Komponenten bereit, beispielsweise den Server Blades 11 und dem Gehäusemanagementkontroller 12 über den Leistungsbus 22. Wie gezeigt, kann eine Mehrzahl von Spannungsversorgungen 14 parallel geschaltet sein. Die Spannungsversorgungen 14 können intelligente Spannungsversorgungen sein, die einen Spannungsversorgungskontroller 15 umfassen, die Schaltkreise und einen Prozessor 52 aufweisen, der mit einem Speicher 53 verbunden ist, worin Daten und Anweisungen gespeichert sind, um den Betrieb der Spannungsversorgung 14 zu steuern. In einer Ausführungsform kann der Spannungsversorgungskontroller 15 Firmware enthalten, die Steuerungsanweisungen und Daten bezüglich des Betriebs und des Lastwirkungsgrades der Spannungsversorgung 14 aufweist unter Verwendung eines bekannten Protokolls. Ein solches Protokoll kann das von der Industrie unterstützte Power Supply Management Interface (PSMI) (Spann ungsversorgungs-Management-Schnittstelle) sein, das durch die Server System Initiative veröffentlicht wurde, eine Industrie-Initiative, um Designspezifikationen für gemeinsame Server Hardware bereit zu stellen, wie etwa „PSMI Design Guide Rev. 2.12 – Power Supply Management Interface.” Alternativ ist beabsichtigt, dass jede geeignete öffentliche oder proprietäre (firmeneigene) Schnittstelle, die bereits bekannt ist oder in Zukunft entwickelt wird, die geeignete Steuerungsfunktionen und Wirkungsgraddaten bereitstellt, kann benutzt werden.
Elektrische Energie von dem Leistungsbus 22 durchströmt den Leistungssensor 30 auf jedem Blade 11 und ist mit dem DC/DC Regler 31 verbunden. Der Leistungssensor 30 misst die gegenwärtig verbrauchte Leistung auf jedem Blade 11. Jeder geeignete Leistungssensor kann verwendet werden. Jeder Fachmann wird anerkennen, dass jedes Blade 11 verwendet werden kann, um verschiedene Prozesse und Anwendungen von jedem anderen Blade 11 zu verarbeiten, in solch einem Fall kann jedes Blade 11 einen verschiedenen Betrag elektrischer Energie verbrauchen. Signale, die mit der Leistungsverbrauchsmessung verbunden sind, werden an den Blade Managementkontroller 37 übertragen, um in der Leistungssteuerung verwendet zu werden, die, wie unten beschrieben, jedem Blade 11 zugeordnet ist. Jedes Server Blade 11 kann wenigstens eine CPU 34 umfassen. Jede geeignete CPU kann für die vorliegende Erfindung verwendet werden. In einer Ausführungsform können mehrere CPUs 34 auf einem Blade 11 angesiedelt sein. Jede beliebige Anzahl von CPUs 34 kann auf dem Blade 11 vorhanden sein.
Der Speicher 33 ist auf jedem Blade 11 ansässig und kann in Datenkommunikation mit den Prozessoren 34 stehen, die auf demselben Blade ansässig sind. Der Speicher 33 kann flüchtigen Direktzugriffsspeicher und/oder nichtflüchtigen Speicher umfassen. Andere Systemschaltungen 32 können elektronische Schalter, Hardware Überwachungsschaltungen und irgendwelche anderen Schaltungen umfassen; die erforderlich sind, um die Funktionsfähigkeit des Blades 11 aufrechtzuerhalten.
Der Blade Managementkontroller 37 ist auf dem Blade 11 ansässig. Der Blade Managementkontroller 37 umfasst Schaltungen und Firmware zum Steuern des Managements der Funktionen des Blades, einschließlich einer Drosselschaltung 44 zum Steuern der Prozessorverarbeitungsgeschwindigkeit. Zusätzlich wird ein leiterplattenintegriertes Blade Leistungsmanagement durch die Verwendung von programmierten Anweisungen gesteuert, einschließlich des Leistungsalgorithmus 35. Ferner wird die Kommunikation zwischen dem Blade und anderen Geräten, wie etwa einem Gehäuse-Managementkontroller 12 durch die Blade Managementschnittstelle 36 gesteuert. Der Blade Managementkontroller 37 verwendet den Leistungsalgorithmus 35, um die verbrauchte Leistung zu überwachen und um anzuzeigen, wenn zusätzliche Leistung erforderlich sein sollte. Beispielsweise kann der Leistungsverbrauch auf einem Blade beständig überwacht werden durch Verwendung des Leistungssensors 30, um einen mittleren Leistungsverbrauch über ein vorbestimmtes Zeitintervall zu bestimmen. Alternativ kann ein maximaler Leistungsverbrauch über ein vorbestimmtes Intervall bestimmt werden. Der Blade Managementkontroller 37 kann weiterhin eine Drosselschaltung 44 enthalten, die verwendet werden kann, um die CPU 34 auf einen niedrigeren Leistungsverbrauch zurück zu drosseln, indem die CPU Taktfrequenz verringert wird. Betrachtet man beispielsweise den Fall, in dem ein Blade ein Anwachsen der Inanspruchnahme detektiert, die zu einem Leistungsverbrauch führen würde, der die zugeteilte Leistung einschließlich des Servicefaktors übersteigt. Falls die zusätzliche Leistung nicht verfügbar ist, würde das Erlauben an das Blade den höheren Verbrauch zu akzeptieren, eine Überstrombedingung hervorrufen können, die die Spannungsversorgung abschalten könnte. Solch ein Vorgang könnte sich durch das System fortsetzen und ein katastrophales Abschalten des gegenwärtigen Systems verursachen und zusätzlicher Systeme, falls sie versuchen, die zusätzliche Last aufzunehmen. Um diesen Vorgang auszuschließen, verringert die Drosselschaltung 44 sofort die CPU Taktfrequenz und informiert den Blade Managementkontroller 37. Der Blade Managementkontroller kann wiederum zusätzliche Leistung von dem Gehäusemanagementkontroller 12 anfordern. Falls zusätzliche Leistung verfügbar ist, wird die zugewiesene Leistung für das Gerät erhöht und die Taktfrequenz kann auf ihren nominalen Wert zurückgesetzt werden. Der Gehäusemanagementkontroller 12 umfasst die Schaltungen 47, die CPU 46 und den Speicher 45, der Anweisungen zum Verwalten der Betriebssteuerung der verschiedenen in dem Gehäuse 10 installierten Komponenten enthält, einschließlich, aber ohne darauf beschränkt zu sein, den Server Blades 11, den Spannungsversorgungen 14, den Speichergeräten 13 und Kommunikationen zwischen dem Gehäuse 10 und anderen Informationsverarbeitungssystemen. In einem Beispiel können Anweisungen in dem Speicher 45 Geräteleistungsanforderungen 40 empfangen, können die Anforderungen mit dem zugeteilten Systemleistungsbudget vergleichen und können die verschiedenen Geräte, auf der Basis der Anweisungen zugeteilter Leistung, modifizieren. Zusätzliche Anweisungen, die in dem Speicher 45 gespeichert sind, werden unten diskutiert.
Im Betrieb variiert die elektrische Leistung, die benötigt wird, um das oben beschriebene System zu betreiben in Abhängigkeit von dem Volumen der rechen- und transaktionsbasierten Aufgaben, die von dem System behandelt werden. Die Last kann ebenfalls im Laufe des Tages variieren. Beispielsweise kann ein Server der Makler-Geschäftsvorgänge durchführt während der Geschäftszeiten eine wesentlich höhere Nutzung aufweisen und mehr Leistung erfordern, jedoch ist er in anderen Zeiten wenig ausgelastet. Es ist möglich Leistung wie gefordert bereitzustellen und die bereitstellenden Spannungsversorgungen bei oder in der Nähe ihres maximalen Betriebswirkungsgrades zu halten. Im Wesentlichen haben alle Komponenten, die dem Server System 1 zugeordnet sind, einen bekannten Leistungsverbrauch. Um sie effizient zu betreiben, wird ein Leistungszuweisungsbudget mit geschätztem Leistungsverbrauch der verschiedenen Komponenten des Systems aufgestellt. Eine Leistungszuweisung auf der Grundlage der geschätzten Leistung kann wesentlich größer sein, als die gegenwärtig tatsächlich, während einer mittleren Belastung des Server Systems verbrauchten Leistung. Während des Betriebs stellt der Leistungsmessungssensor 30 dem Blade Managementkontroller 37, der wie oben beschrieben, auf jedem Blade 11 angebracht ist, die tatsächlich von jedem Blade 11 verbrauchte Leistung bereit. Der Blade Managementkontroller 37 steuert die Leistungszuweisung an jedes der Geräte auf Blade 11 auf der Grundlage der Leistungszuweisung des Gehäusemanagementkontrollers 12. Die Leistungsverbrauchsdaten werden von dem Blade Managementkontroller 37 auf jedem Blade 11 verwendet, um zu versuchen die Spannungsversorgungen 14 effizient zu betreiben. Wie oben beschrieben kann der mittlere Leistungsverbrauch geringer sein, als die zugewiesene Leistung, was in einem Überschuss an zugewiesener Leistung an ein spezielles Gerät resultiert.
In einem Betriebsbeispiel ist die einem Gerät zugewiesene Leistung, wie etwa dem Blade 11 mit einem Sicherheitsfaktor eingestellt, sodass die eingestellte Arbeitsfähigkeitskennzahl (working power number) geringer ist als die ursprüngliche Zuweisung. Beispielsweise fordert Blade 11 500 Watt von dem Gehäusemanagementkontroller 12 an und bekommt diese zunächst zugewiesen. Der Blade Managementkontroller kann die zugewiesene Leistung mit einem Sicherheitsfaktor multiplizieren, beispielsweise 0,9 und verwendet 450 Watt als die Nenn-Blade-Arbeitsleistungszahl (nominal blade working power) und stellt 50 Watt als Sicherheitsmarge bereit. Der Sicherheitsfaktor kann in dem Bereich von 0,8–0,95 liegen. Die Sicherheitsmarge liefert einen Leistungspuffer, der dabei hilft zu vermeiden, dass Stromstöße die zugewiesene Leistung übersteigen bevor Abhilfemaßnahme initiiert werden können. Falls beispielsweise während des Betriebs festgestellt wird, dass der tatsächliche Leistungsverbrauch 450 Watt übersteigt, wird das Blade sofort zurückgedrosselt und zusätzliche Leistung von dem Gehäusemanagementkontroller 12 angefordert. Falls die Leistung verfügbar ist, wird die Leistung dem Blade 11 zugewiesen. Der Betrag der angeforderten Leistung, beispielsweise zusätzliche 10%, wird der ursprünglichen Leistungszuweisung hinzugerechnet. In diesem Beispiel ist die neue Leistungszuweisung 550 Watt und die neue Sicherheitsschwelle ist 495 Watt mit einer Sicherheitsmarge von 55 Watt. Falls die zugewiesene Leistung noch immer nicht ausreicht, kann der Anforderungszyklus wiederholt werden. In einer Ausführungsform kann der Betrag der geforderten Leistung anpassungsfähig größer gemacht werden bis genügend Leistung zugewiesen ist.
In einem anderen Betriebsbeispiel fordert das Blade 11 zusätzliche Leistung von dem Gehäusemanagementkontroller 12 an. Die zusätzliche Leistung kann bei Betrachtung des Leistungsbudgets ohne Einschalten von zusätzlichen Spannungsversorgungen nicht verfügbar sein, wodurch sich die mittlere Belastung über die Spannungsversorgungen zu einem weniger effizienten Arbeitspunkt verringert. Der Gehäusemanagementkontroller wird zuerst den Blade Managementkontroller 37 von jedem Blade abfragen, um festzustellen, ob die von den Blades verbrauchte Leistung geringer als ihre zugewiesene Leistung ist. Falls ein spezielles Blade weniger als seine zugewiesene Leistung verbraucht, kann der Gehäusemanagementkontroller 12 fordern, dass das Blade einen Teil der zugewiesenen Leistung an das Systemleistungsbudget zurückgibt. Beispielsweise kann ein zweites Blade im Mittel 300 Watt von seinen zugewiesenen 500 Watt verbrauchen. Der Gehäusemanagementkontroller erlaubt dem zweiten Blade eine mittlere Leistung, die mit einem Sicherheitsfaktor, beispielsweise 1,3 multipliziert ist, zu behalten und fordert, dass die verbleibenden 110 Watt wieder dem Systemleistungsbudget zugestanden werden. Der Servicefaktor kann in dem Bereich von 1,1–1,35 liegen. Andere Situationen können dazu führen, dass der Gehäusemanagementkontroller wieder Leistung zurückfordert. Beispielsweise kann der Gehäusemanagementkontroller feststellen, dass die zugewiesene Leistung verursacht, dass mehr Spannungsversorgungen eingeschaltet sind als die tatsächlich von dem Gehäuse gezogene Leistung erfordert, wodurch der Wirkungsgrad verringert wird. Der Gehäusemanagementkontroller kann Geräte auffordern, wie etwa Blades 11 ihre Leistungszuweisungen bis zu einem Punkt zu verringern, bei dem wenigstens eine Spannungsversorgung abgeschaltet werden kann, wodurch der Wirkungsgrad der verbleibenden aktivierten Spannungsversorgungen ansteigt.
Zusätzlich unter Bezugnahme auf die 3 zeigt ein Flussdiagramm ein nichtbeschränkendes Beispiel der vorliegenden Offenbarung zum effizienten Verwalten und Zuweisen von Leistungen in einem Informationsverarbeitungssystem, wie etwa dem in den 1 und 2 beschriebenen Server System. Der Prozess ist in Prozesssequenzen A–G aufgebrochen worden. Alle Sequenzen A–G starten in dem logischen Block 101. In der Sequenz A kann ein Gerät, wie etwa ein Server Blade 11 ein plötzliches Anwachsen der Durchsatzleistung erfahren, wodurch mehr Leistung erforderlich wird. Falls der Betrag der geforderten Leistung größer als der durch den Sicherheitsfaktor eingestellten zugewiesenen Leistung ist, fordert der Blade Managementkontroller 37 auf diesem speziellen Blade 11 den Managementkontroller 12 im logischen Block 102 auf, diesem speziellen Blade mehr Leistung zuzuweisen und geht zur Sequenz B über. In der Sequenz B empfängt der Gehäusemanagementkontroller 12 die Anforderung nach mehr Leistung, vergleicht die angeforderte Leistung mit dem zugewiesenen Leistungsbudget und bestimmt in dem logischen Block 103, ob genügend zusätzliche Leistung der Spannungsversorgungen 14 verfügbar ist. Falls genügend Leistung verfügbar ist, wird sie dem Gerät zugewiesen und die zugewiesene Leistung wird von dem gesamten verfügbaren Leistungsbudget abgezogen. Der Prozess kehrt bei Block 106 zum Start zurück und erwartet eine weitere Änderung der Leistung.
In der Sequenz C ist nicht genügend Leistung, wie in dem logischen Block 103 bestimmt, verfügbar. Der Gehäusemanagementkontroller 12 fragt jedes Gerät wie etwa die anderen Blades 11 und die Datenspeichergeräte 13 ab, um in dem logischen Block 113 zu bestimmen, ob die gegenwärtig von jedem Gerät verbrauchte Leistung geringer als die dem Gerät gegenwärtig in dem zugewiesenen Leistungsbudget zugewiesene Leistung ist. Wie vorhin diskutiert, kann jedes Gerät eine mittlere Leistung messen, die von dem Gerät verbraucht wurde. Falls von einem Gerät weniger Leistungen verbraucht wird, kann der Gehäusemanagementkontroller in dem logischen Block 114 berechnen, ob der Unterschied in der verbrauchten Leistung gegenüber der zugewiesenen Leistung, die auch als Überschussleistung bezeichnet wird, die Leistungsanforderung des logischen Blocks 102 befriedigt, ohne die Notwendigkeit eine zusätzliche Spannungsversorgung 14 zu aktivieren. Falls genügend Leistung, ohne die Notwendigkeit zur Aktivierung einer zusätzlichen Spannungsversorgung vorhanden ist, wird, in dem logischen Block 115, die Leistung von dem Gerät angefordert. In dem logischen Block 130 wird die Leistung dem Leistungsbudget zurückgegeben und die Sequenz kehrt durch 131 zu dem logischen Block 103 zurück, um zu bestimmen, ob diese Aktion die erforderliche Leistung befriedigt.
In der Sequenz D, werden beide, der Fall in dem es keine Geräte gibt, die weniger als die ihnen in dem logischen Block 113 zugeordnete Leistung verwenden und der Fall, bei dem selbst ein Unterschied zwischen der zugewiesenen und der gegenwärtigen Leistung nicht ausreicht, in dem logischen Block 116 bestimmt die Logik, ob zusätzliche Spannungsversorgungen verfügbar sind. Falls Spannungsversorgungen verfügbar sind, werden sie in dem logischen Block 117, wie erforderlich, aktiviert. Die zusätzliche Leistungskapazität wird dem gesamten Leistungskapazitätsbudget in dem logischen Block 118 hinzugefügt und die Sequenz kehrt durch 119 zu dem logischen Block 103 zurück, um zu bestimmen, ob diese Aktion die Leistungsanforderung befriedigt. Wenn die Anforderung erfüllt wird, bewegt sich die Sequenz, wie angezeigt, entlang dem Pfad B. Wenn die Anforderung nicht erfüllt wird, zweigt sie nochmals zur Sequenz C zurück.
In der Sequenz E sind keine zusätzlichen Spannungsversorgungen verfügbar. Die Leistungsanforderung wird in dem logischen Block 121 verneint und ein Alarm/Anzeige wird in dem logischen Block 122 an die Managementkonsole (nicht gezeigt) geschickt. Die Sequenzen B, C, D und E werden iterativ durchlaufen in dem Versuch die aktivierten Spannungsversorgungen bei dem optimalen Wirkungsgrad zu halten.
Die Sequenzen F und G sind auf Ereignisse gerichtet bei denen die Leistungsanforderungen wesentlich durch Entfernen oder Abschalten von Geräten verringert wurden. Die Sequenz F stellt in dem logischen Block 107 fest, wenn ein Gerät entfernt oder abgeschaltet wurde. Die Leistung, die solch einem Gerät zugewiesen war, wird wieder zu dem Systemleistungsbudget hinzu addiert. Die Logik stellt dann fest, ob das Abschalten einer Spannungsversorgung den gesamten Leistungswirkungsgrad verbessern würde. Falls das Abschalten der Spannungsversorgung den gesamten Leistungswirkungsgrad nicht verbessern würde, kehrt das System in dem logischen Block 112 zum Start zurück. Falls das Abschalten einer Spannungsversorgung den Wirkungsgrad verbessern würde, wird in dem logischen Block 110 die Versorgung abgeschaltet und in dem logischen Block 111 wird die Leistungskapazität der abgeschalteten Versorgung von dem verfügbaren Systemleistungsbudget entfernt. Das System kehrt in dem logischen Block 112 zum Start zurück und erwartet eine weitere Leistungsanforderung.
In einer anderen Ausführungsform kann die vorliegende Offenbarung in einen Satz von Anweisungen in einem computerlesbaren Medium eingebettet sein, das umfasst: ROM, RAM, CD, DVD, eine Festplatte, ein Flash Speichergerät oder irgendein anderes computerlesbares Medium, bereits bekannt oder unbekannt, das, wenn es ausgeführt wird ein Informationsverarbeitungssystem beispielsweise das Informationsverarbeitungssystem 1 veranlasst ein Verfahren der vorliegenden Offenbarung zu implementieren. Beispielsweise enthält in einer veranschaulichenden Ausführungsform ein computerlesbares Medium einen Satz von ausführbaren Anweisungen, die bei ihrer Ausführung durch das Informationsverarbeitungssystem 1 ein Verfahren zum Verwalten der Leistung in dem Informationsverarbeitungssystem 1 ausführen. Das Verfahren umfasst das Ausführen eines Programms, sodass Hardware und Firmware des Informationsverarbeitungssystems 1, wie oben beschrieben, eine logische Sequenz, wie in A–G veranschaulicht, ausführen, um den Wirkungsgrad der Spannungsversorgungen des Informationsverarbeitungssystems 1 zu verwalten.
Obwohl die vorliegende Offenbarung oben mit Bezug auf Module beschrieben worden sind, die Leiterplatterintegrierte Prozessoren aufweisen, sollte verstanden werden, dass sie vorliegende Offenbarung Hardware Implementierungen in dedizierten Schaltkreisen, Sensoren und/oder Firmware umfassen kann, die auf verschiedenen Gehäusemodulen vorhanden sein können, wie etwa Speichermodule zum Bestimmen und/oder zum Steuern der Leistungsverteilung von solchen Modulen.
Das oben beschriebene System ist mit Bezug auf Spannungsversorgungen beschrieben worden, die darauf gespeicherte Wirkungsgraddaten aufweisen. Es ist beabsichtigt, dass die vorliegende Offenbarung auch Systeme umfasst, bei denen die Wirkungsgraddaten der Spannungsversorgung einer vorbestimmten Spannungsversorgung in einem Speicher des Server Systems gespeichert ist, wie etwa in dem Gehäusemanagementkontroller 12.

Claims

Ein Verfahren zum Steuern von Spannungsversorgungen in einem Informationsverarbeitungssystem, aufweisend: a. Empfangen einer Leistungsanforderung von einem ersten elektrischen Gerät in dem Informationsverarbeitungssystem, wobei das Informationsverarbeitungssystem eine Anzahl in Betrieb befindlicher Spannungsversorgungen aufweist; b. Bestimmen, ob genügend Leistung vorhanden ist, um die Leistungsanforderung zu befriedigen; c. Bestimmen einer Überschussleistung, die an das Informationsverarbeitungssystem geliefert wird, wobei die Überschussleistung eine Differenz zwischen einem Leistungsbetrag ist, der einer Mehrzahl elektrischer Gerät in dem Informationsverarbeitungssystem zugewiesen ist und einem Leistungsbetrag, der von der Mehrzahl elektrischer Geräte verbraucht wird, durch Berechnen eines mittleren Leistungsverbrauchs jedes Geräts über eine Zeitdauer und Multiplizieren des mittleren Leistungsverbrauchs mit einem Servicefaktor; und d. Bereitstellen der Leistung dem ersten elektrischen Gerät unter Verwendung der Anzahl in Betrieb befindlicher Spannungsversorgungen, wenn die Überschussleistung, die Leistungsanforderung erfüllen kann.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend Vergrößern der Anzahl in Betrieb befindlicher Spannungsversorgungen wenn die Überschussleistung die geforderte Leistung nicht befriedigen kann.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl der elektrischen Geräte eine Mehrzahl von Netzwerk Server Blades umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Daten, die sich auf eine Last und einen Wirkungsgrad der Spannungsversorgung beziehen, in einem Speicher gespeichert sind, wobei der Speicher aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus einem Speicher in der Spannungsversorgung und einem Speicher in dem Gehäusemanagementkontroller, der dem Informationsverarbeitungssystem zugeordnet ist, besteht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Servicefaktor einen Bereich von 1,1 bis 1,3 umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend das Auffordern eines jeden elektrischen Gerätes eine Überschussleistung wieder einem Leistungsbudget des Informationsverarbeitungssystems einzuräumen.
Verfahren nach Anspruch 3, weiterhin aufweisend das Reduzieren der Taktfrequenz einer zentralen Verarbeitungseinheit von wenigstens einem der Mehrzahl der Netzwerk Server Blades, um eine Überstrombedingung zu verhindern.
Ein Informationsverarbeitungssystem aufweisend: a. eine Mehrzahl elektrischer Geräte; b. eine Anzahl in Betrieb befindlicher Spannungsversorgungen, die elektrisch mit der Mehrzahl der elektrischen Geräte verbunden sind; c. einen Gehäusemanagementkontroller, der mit der Mehrzahl elektrischer Geräte und der Anzahl in Betrieb befindlicher Spannungsversorgungen verbunden ist, wonach Empfangen einer Leistungsanforderung von einem anfordernden Geräts der Gehäusemanagementkontroller konfiguriert ist zum: d. Bestimmen, ob genügend Leistung vorhanden ist, um die Leistungsanforderung zu befriedigen; e. Bestimmen einer Überschussleistung, die an das Informationsverarbeitungssystem geliefert wird, wobei die Überschussleistung eine Differenz zwischen einem Leistungsbudget, der von der Mehrzahl der elektrischen Geräte verbraucht wird, durch Berechnen eines mittleren Leistungsverbrauchs jedes Geräts über eine Zeitdauer und Multiplizieren des mittleren Leistungsverbrauchs mit einem Servicefaktor; und f. nur Anweisen der Anzahl in Betrieb befindlicher Spannungsversorgungen dem anfordernden Gerät Leistung bereit zustellen, wenn die überschüssige Leistung die Leistungsanforderung befriedigen kann.
Informationsverarbeitungssystem nach Anspruch 8, wobei der Gehäusemanagementkontroller ferner konfiguriert ist, um zumindest eine zusätzliche Spannungsversorgung einzuschalten, wenn die Überschussleistung die Leistungsanforderung nicht befriedigen kann.
Informationsverarbeitungssystem nach Anspruch 8, wobei die Mehrzahl der elektrischen Geräte eine Mehrzahl von Modulen umfasst.
Informationsverarbeitungssystem nach Anspruch 10, wobei die Mehrzahl der Module Server Blades umfasst.
Informationsverarbeitungssystem nach Anspruch 8, wobei jede der Anzahl der Spannungsversorgungen einen Spannungsversorgungskontroller aufweist, der einen Prozessor umfasst, der mit einem Speicher verbunden ist, der einen Satz von darin gespeicherten Anweisungen aufweist, zum wenigstens teilweisen Steuern des Betriebs der Spannungsversorgung.
Informationsverarbeitungssystem nach Anspruch 12, wobei Daten, die mit einer Last und einem Wirkungsgrad der Spannungsversorgung verbunden sind, in einem Speicher gespeichert sind, der aus einer Gruppe ausgewählt wird, die besteht aus: einem Speicher in der Spannungsversorgung und einem Speicher in dem Gehäusemanagementkontroller, der mit dem Informationsverarbeitungssystem verbunden ist.
Informationsverarbeitungssystem nach Anspruch 8, wobei der Gehäusemanagementkontroller die Anzahl in Betrieb befindlicher Spannungsversorgungen einstellt, sodass jede in Betrieb befindliche Spannungsversorgung belastet ist, um die Betriebseffizienz jeder Spannungsversorgung zu optimieren.
Ein computerlesbares Medium, das einen Satz von ausführbaren Anweisungen enthält, der bei der Ausführung durch ein Informationsverarbeitungssystem ein Verfahren zum Steuern von Spannungsversorgungen in einem Informationsverarbeitungssystem durchführt, aufweisend: a. Empfangen einer Leistungsanforderung von einem ersten Gerät in dem Informationsverarbeitungssystem, wobei das Informationsverarbeitungssystem eine Anzahl in Betrieb befindlicher Spannungsversorgungen aufweist; b. Bestimmen, ob genügend Leistung vorhanden ist, um die Leistungsanforderung zu befriedigen; c. Bestimmen einer Überschussleistung, die an das Informationsverarbeitungssystem geliefert wird, wobei die Überschussleistung eine Differenz zwischen einem Leistungsbetrag, der einer Mehrzahl elektrischer Geräte in dem Informationsverarbeitungssystem zugewiesen ist und einem Leistungsbetrag, der von der Mehrzahl elektrischer Geräte in dem Informationsverarbeitungssystem zugewiesen ist und einem Leistungsbetrag, der von der Mehrzahl elektrischer Geräte verbrauchst wird, durch Berechnen eines mittleren Leistungsverbrauchs jedes Geräts über eine Zeitdauer und Multiplizieren des mittleren Leistungsverbrauchs mit einem Servicefaktor; und d Bereitstellen der Leistung dem ersten elektrischen Gerät unter Verwendung der Anzahl in Betrieb befindlicher Spannungsversorgungen, wenn die Überschussleistung, die Leistungsanforderung befriedigen kann.
Computerlesbares Medium nach Anspruch 15, weiterhin aufweisend Vergrößern der Anzahl in Betrieb befindlicher Spannungsversorgungen, wenn die Überschussleistung die geforderte Leistung nicht befriedigen kann.
Computerlesbares Medium nach Anspruch 15, wobei jede der Spannungsversorgungen Firmware aufweist, die darin gespeicherte Daten aufweist, die mit einer Last und einem Wirkungsgrad der Spannungsversorgung in Bezug stehen.
Computerlesbares Medium nach Anspruch 15, wobei die Mehrzahl elektrischer Geräte eine Mehrzahl von Netzwerk Server Blades umfasst.