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JP2013031358A - ラックサーバシステム及びそれに適用可能な動作方法 - Google Patents

ラックサーバシステム及びそれに適用可能な動作方法 Download PDF

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Abstract

【課題】ラックサーバシステム及びそれに適用可能な動作方法を提供する。
【解決手段】ラックサーバシステムは、バッテリバックアップユニット(BBU)及び少なくとも1つのサーバを有する。動作方法は、サーバとBBUが互いに通信を行うステップ、BBUがサーバに対し、サーバがBBUの状態を判定するための状態情報及び前の自己放電試験情報を提供するステップ、及びBBUからサーバに電力を供給し、入力電力が遮断された場合に、BBUの状態情報に従って、サーバの負荷を調整するステップを含む。
【選択図】図1

Description

本開示は概してラックサーバシステムに関し、特にラックサーバシステム及びそれに適用可能な動作方法に関する。
種々の用途においてブレードサーバが広く使用されている。動作の便宜上、ラックサーバシステムは、1つのラックシステム内に複数のブレードサーバを含む。
ラックサーバシステムのブレードサーバは、完全な機能を有する1つのコンピュータとしての役割を果たす。言い換えると、ブレードサーバは、そのコアコンポーネント(CPU、マザーボード、ランダムアクセスメモリ(RAM)及びハードディスク等)に加えて、電源装置及び放熱デバイスのような周辺デバイスを有する。
ACグリッド電力が不安定である場合には、サーバの動作が不安定になり(シャットダウン等)、サーバ内に格納したデータが破損する可能性さえもある。電力供給に異常がある場合にデータ損失及び電子装置の損傷を回避するために、無停電電力系統(UPS)が使用され、サーバの内部構成要素が効率的に保護され、サーバの耐用年数及び精度が保証される。しかしながら、既存のUPSの信頼性は依然として十分なものではない。
そこで、コストを下げ、効率を高め、かつ安定性を高めるために、バッテリバックアップユニット(BBU)が、UPSに代えて/支援するためにラックサーバシステムに設けられる。
しかしながら、BBUのバッテリモジュールが故障しているか、又はメンテナンス若しくは点検のために取り外されている間に、ACグリッド電力が不安定/異常/遮断状態になった場合には、BBUによって供給される電力が不十分であることに起因して、ラックサーバシステムの動作安定性が影響を受けることになる。
その上、BBUの正常な動作を維持するために、或る期間毎にバッテリ自己放電試験が実行され、BBUのバッテリがその放電曲線に従って正常であるか否かの判定が行われる。バッテリ自己放電試験の間にACグリッド電力が不安定/異常/遮断状態になった場合には、BBUから供給される電力が不十分であることに起因して、ラックサーバシステムの動作安定性が影響を受けることになる。
さらに、現在の慣行では、BBUのメンテナンスの間、ラックサーバシステムの電源は通常切られ、このことは使用者及び/又は管理者にとって不都合である。
また、特許文献1は、バッテリ放電コンディショニングサイクル中に電流放電を調整するための方法及びシステムを開示している。メモリ制御回路を利用してメモリシステムとの間のデータの転送を制御するための方法及びシステムが開示されている。バックアップバッテリ及び制御回路を備えたメモリ制御回路が提供されている。バックアップバッテリの放電サイクルを通じて、バッテリヘルスが特定される。バックアップバッテリから生成された電源が、非電力損状態中のメモリ制御回路の正常な動作中にメモリ制御カードの回路部に与えられる。メモリ制御回路の非電力損状態中にバックアップバッテリから供給される電力は、バッテリヘルス放電サイクル中の正常なメモリコントローラーカード動作の一部として、メモリ制御回路の少なくとも第1の回路によって利用される。システムがバッテリヘルスサイクルを実行していないとき、第1の回路は正常なシステム電力を受信する。メモリ制御回路はRAIDカードとすることができる。第1の回路はメモリ回路とすることができる。メモリ制御カードの回路部のための電力源をバックアップバッテリと通常のシステム電力との間で切り替えることによって、バッテリヘルス放電サイクル中にバックアップバッテリ放電レートを調整することができる。
米国特許第8,129,946号
本開示はラックサーバシステム及びその動作方法を対象とする。ラックサーバシステムのバッテリバックアップユニット(BBU)が、並列に接続され、かつ独立して動作する複数のBBUサブシステムを有する。それゆえ、BBUサブシステムの1つが故障しているか、又は取り外されるときに、ACグリッド電力が遮断された場合であっても、他のBBUサブシステムが、サーバの正常な動作を維持するための電力をサーバに供給する。
本開示の一実施形態によれば、ラックサーバシステムに適用可能な動作方法が提供される。前記ラックサーバシステムは、バッテリバックアップユニット(BBU)及び少なくとも1つのサーバを有する。前記動作方法は、前記サーバと前記BBUとの間で通信するステップ、前記BBUが前記サーバに、該サーバが前記BBUの状態を判定するための状態情報及び前の自己放電試験情報を提供するステップ、及び、入力電力が遮断されたときに、前記BBUから前記サーバに電力を供給し、前記BBUの前記状態情報に従って前記サーバの負荷を調整するステップ、を有する。
本開示の他の実施形態によれば、バッテリバックアップユニット(BBU)と、少なくとも1つのサーバと、を有するラックサーバシステムが提供される。前記少なくとも1つのサーバは前記BBUに結合される。前記サーバ及び前記BBUは互いに通信する。前記BBUは、前記サーバが前記BBUの状態を判定するための状態情報及び前の自己放電試験情報を前記サーバに提供する。入力電力が遮断されたときに、前記BBUは前記サーバに電力を供給し、前記サーバは前記BBUの前記状態情報に従って自身の負荷を調整する。
上述した概略的な説明及び以下の詳細な説明はともに例示的かつ説明的なものに過ぎず、請求項に記載されているように、開示する実施の形態に限定するものではないことが理解されるべきである。
本開示の一実施形態によるラックサーバシステムの機能図である。 本開示の一実施形態によるBBUのブロック図である。 本開示の一実施形態によるサーバ及びBBUの制御フローチャートである。
図1は、本開示の一実施形態によるラックサーバシステムの機能図を示す。図1に示されるように、ラックサーバシステム100は、変圧器110、ジェネレータ120、配電ユニット(PDU)130、AC/DC電源装置160、少なくとも1つのサーバ140及びバッテリバックアップユニット(BBU)150を含む。ここでは、サーバ140の数は限定されない。本開示のこの実施形態では、変圧器110、ジェネレータ120、PDU130、及びAC/DC電源装置160の数、機能及び動作は限定されない。
本開示のこの実施形態において、ACグリッド電源が遮断状態/不安定状態になった場合には、BBU150がサーバ140に電力を供給する。その後、AC/DC電源装置160へのAC電力の供給のためにジェネレータ120が起動され、AC/DC電源装置がAC電力をDC電力に変換し、さらに、そのDC電力をサーバ140に供給する。すなわち、本開示のこの実施形態では、BBU150が電力を供給する期間は基本的に、ACグリッド電源が不安定であることを検出した時点から、ジェネレータ120が正常に起動された時点までをカバーする。
図2を参照すると、本開示の一実施形態によるBBU150のブロック図が示される。図2に示されるように、BBU150はBBUサブシステム200A及び200Bを含む。図2において、BBU150は、例示として2つのBBUサブシステムを含む。しかしながら、本開示の他の可能な実施形態では、BBUは1以上のBBUを有してもよく、これも本開示の趣旨の範囲内にある。
本開示のこの実施形態では、BBU150はBBUサブシステム200A及び200Bを含む。BBUサブシステムの1つが(故障、バッテリの耐用年数問題又は交換等に起因して)取り外されたときでも、別のBBUサブシステムは依然として正常に動作する。したがって、BBUサブシステムのメンテナンス又は交換はBBUにほとんど影響を及ぼさない。すなわち、BBUサブシステムの1つが故障しているか、又は取り外されるときに、ACグリッド電力が遮断危険状態/不安定状態になる場合には、別のBBUサブシステムが電力を供給し、ラックサーバシステムの正常な動作を維持する。
さらに、ラックサーバシステムのバッテリモジュールの数を出力電力に応じて決定してもよく、ラックサーバシステムのシステム構成及びコストをより柔軟に変更できる。すなわち、高い出力電力が望まれる場合には、ラックサーバシステムは、より多くのバッテリモジュールを有してもよく、逆の場合も同じである。
BBUサブシステム200A及び200Bはそれぞれ、複数のバッテリモジュール210及び複数のDC/DCコンバータ220を含む。図2では例示として1つのBBUサブシステムが5つのバッテリモジュール210を含むが、本開示はそれには限定されない。本開示のこの実施形態では、1つのバッテリモジュール210が、1つのDC/DCコンバータ220とともに動作する。DC/DCコンバータ220は、バッテリモジュール210のDC出力電圧を、サーバ140によって必要とされるDC電圧に変換する。また、詳述する都合上、1つのバッテリモジュール210及び1つのDC/DCコンバータ220は1つのBBUモジュールとして言及される。
BBUサブシステムは、マイクロコントローラ(μp)、電圧検出器、ブロッキング回路のような他の構成要素を更に有することができ、それは本開示の趣旨の範囲内にある。例示的なものであり、限定的ではないが、バッテリモジュール210のエネルギー貯蔵デバイスとしてリチウムバッテリが用いられ、BBUが小型化される。
BBUサブシステムは並列に接続することができる。本開示のこの実施形態では、モジュール化設計によって、設計者によるバッテリモジュールの保護が可能なヒューズの選択がより容易になる。単一のDC/DCコンバータ220は通常、低い電圧/電流を出力するので、所望のヒューズを見つけるのは容易である。
また、本開示のこの実施形態では、DC/DCコンバータ220は更に、外部電圧変化による悪影響から、バッテリモジュール210を保護する。
図2を例にとることにする。BBUサブシステムを取り外す目的の1つは、その中に配置されているBBUモジュールが故障している可能性がより高いために、該BBUモジュールを除去することである。また、その中に配置されたBBUモジュールを交換するために、BBUサブシステム200A又は200Bは取り外すことができる。それゆえ、本開示のこの実施形態では、BBU150は複数のBBUサブシステムを含み(図2では、例示として2つのBBUサブシステム200A及び200Bが用いられるが、本開示の実施形態はそれに限定されない)、その利点は、BBUのいずれか1つのBBUモジュールが故障し交換されるとき、BBUモジュールの交換中にBBUサブシステムが取り外されても、BBU150が依然として正常に動作するという点にある。
図3を参照すると、本開示の一実施形態によるサーバ側及びBBU側の制御フローチャートが示される。S310A及び310Bにおいて、サーバ及びBBUは互いに通信する。S315において、BBUは自らの状態情報及び前の自己放電試験情報(前の自己放電試験の試験時間等)をサーバに与える。
バッテリモジュールの充電/放電状態を得るために、BBUは、バッテリモジュールの放電曲線が得られるよう、バッテリモジュールを放電するための期間毎にバッテリモジュールに対し自己放電試験を実行する。その放電曲線に基づいて、バッテリモジュールが正常であるか又は故障しているかが確認される。バッテリモジュールが不適切もしくは故障している場合には、BBUはその情報を記録し、またこの情報をBBUサブシステムの内部メモリ(図示せず)に格納してもよい。BBUによって与えられる状態情報は、バッテリモジュールのいくつが適切であるか、いくつが不適切であるか、及びいくつが故障しているか等である。基本的に、自己放電試験は、全てのバッテリモジュールが試験されるまで、一度に1つのバッテリモジュールに対して実行される。
また、本開示のこの実施形態では、BBUサブシステムのバッテリモジュールの1つに対して自己放電試験が実行されるときに、ACグリッド電力が偶発的に遮断される場合にも、このBBUサブシステムの他のバッテリモジュールが依然として正常に電力を供給し、他の正常なBBUサブシステム(もしあれば)もサーバに正常に電力を供給する(すなわち、BBU150はサーバに電力を正常に供給する)。したがって、サーバの動作は、ACグリッド電力の遮断による影響を受けない。本開示のこの実施形態では、BBUサブシステムは複数のバッテリモジュールを有する。1以上のバッテリモジュールが故障しているか、又は不適切であるとき、BBU150及びサーバは、その情報を記録してもよい。したがって、1又は複数のバッテリモジュールが故障しているか、又は不適切であっても、サーバの動作は影響を受けない。
また、BBUが1つのBBUサブシステムしか有しないと仮定する。BBUサブシステムのバッテリモジュールの1つにおいて自己放電試験が実行されるときに、ACグリッド電力が偶発的に遮断された場合には、そのBBUサブシステムは、試験中のバッテリモジュールに対する自己放電試験を直ちに中止し、他のバッテリモジュールがサーバに正常に電力を供給する。したがって、サーバの動作はACグリッド電力の遮断による影響を受けない。
S320において、サーバは、BBUの状態(いずれか1つのBBUサブシステムが取り外されている/故障しているか否か、バッテリモジュールの状態等)を判定できるよう、BBUから、BBU状態情報及び前の自己放電試験情報を読み出し、記録する。図2を例にとると、BBUは2つのBBUサブシステムを有する。BBUによって与えられる情報が、この情報が一方のBBUサブシステムにのみ関連付けられていることを示す場合には、これは、BBUサブシステムの他方が取り外されているか、又は故障している可能性があることを意味する。
S325において、BBUサブシステム又はBBUモジュールが取り外されていると仮定すると、新たなBBUサブシステム又は新たなBBUモジュールがBBUの中に取り付けられる。又は、BBUサブシステム若しくはBBUモジュールが故障していると仮定すると、故障したBBUサブシステム若しくはBBUモジュールが取り外され、新たなBBUサブシステム若しくは新たなBBUモジュールがBBUの中に取り付けられる。
S330において、新たなBBUサブシステム又は新たなBBUモジュールの充電が完了した後に、該新たなBBUサブシステム又は新たなBBUモジュールが、自らの状態情報をサーバに送信する。本開示のこの実施形態では、BBUシステム、BBUサブシステム又はBBUモジュールが、充電が完了したか否かを判定する。例えば、BBUのマイクロコントローラ、BBUサブシステムのマイクロコントローラ、又はBBUモジュールのマイクロコントローラが、バッテリモジュールの充電が完了したか否かを判定する。さらに、その状態情報をBBU内に格納してもよい。
S335において、サーバは、新たなBBUサブシステム又は新たなBBUモジュールの状態情報を受信し、記録する。本開示のこの実施形態では、S325−335は必須のステップではない。すなわち、BBUの全てのBBUサブシステムが正常である場合には、S325−335は省略してもよい。
S340において、ACグリッド電力が遮断されたとき、BBUがサーバに電力を供給する。S345において、ACグリッド電力が遮断されたとき、サーバは、BBUによって供給される電力を受信し、BBUの状態情報に従って、サーバ負荷を調整する。本開示のこの実施形態では、ACグリッド電力が遮断されたか否かは、BBUのみ、サーバのみ、又はBBU及びサーバの両者によって検出されてもよく、いずれの構成も本開示の趣旨の範囲内にある。
例えば、BBUは10個のバッテリモジュールを有する。BBUの状態情報が、10個全てのバッテリモジュールが正常であることを示す場合において、ACグリッド電力が遮断されたときは、サーバは、その状態情報に従ってサーバ負荷(例えば、最大作業負荷)を調整することができる。ここで、最大作業負荷は、サーバのCPU(図示せず)及び/又はメモリ(図示せず)が最大速度で動作することを指している。一方、BBUの状態情報が、10個のバッテリモジュールの9個が正常であることを示す場合において、ACグリッド電力が遮断されたときは、サーバは、その状態情報に従って自らの負荷を調整することができる。例えば、この場合には、サーバは最大作業負荷の90%において動作することができる。すなわち、CPU及び/又はメモリは最大速度の90%において動作する。残りの場合についても同様である。
また、本開示のこの実施形態では、BBUサブシステムの1つが取り外されたときにも、サーバはその情報を記録し、ACグリッド電力が遮断された場合に、その情報に従ってサーバが自らの負荷を調整してもよい。
当業者により、上述の開示した実施形態に対し、その広い発明の概念から逸脱することなく変更を行うことができることが理解されよう。したがって、開示した実施形態は、開示した特定の例には限定されず、以下の特許請求の範囲によって規定される開示した実施形態の趣旨及び範囲内の変形を包含するように意図されていることが理解される。

Claims (16)

  1. バッテリバックアップユニット(BBU)及び少なくとも1つのサーバを有するラックサーバシステムに適用可能な動作方法であって、
    前記サーバと前記BBUとの間で通信するステップ、
    前記BBUから前記サーバに、該サーバが前記BBUの状態を判定するための状態情報及び前の自己放電試験情報を提供するステップ、及び
    入力電力が遮断されたときに、前記BBUから前記サーバに電力を供給し、前記BBUの前記状態情報に従って前記サーバの負荷を調整するステップ、
    を有することを特徴とする動作方法。
  2. 請求項1に記載の動作方法であって、
    前記BBUは並列に接続された複数のBBUサブシステムを含み、
    各BBUサブシステムは複数のBBUモジュールを含み、
    前記動作方法は、
    新たなBBUサブシステム又は新たなBBUモジュールが前記BBUの中に取り付けられた後に、前記BBU、又は前記新たなBBUサブシステム、又は前記新たなBBUモジュールによって、充電が完了したか否かについて判定され、充電が完了した後に、前記新たなBBUサブシステム又は前記新たなBBUモジュールから前記サーバに状態情報が送信されるか、又は前記BBU内に前記状態情報が格納されるステップ、及び
    前記新たなBBUサブシステム又は前記新たなBBUモジュールの前記状態情報を受信し、該サーバ内に記録するステップ、
    を更に有することを特徴とする動作方法。
  3. 請求項2に記載の動作方法であって、
    前記BBUサブシステムの1つが取り外されているか、又は故障している場合において、前記入力電力が遮断されたときは、別のBBUサブシステムが前記サーバに電力を供給し、
    前記BBUサブシステムの前記BBUモジュールの1つに対して自己放電試験が実行されている間に、前記入力電力が偶発的に遮断された場合には、前記BBUサブシステムの他のBBUモジュールが前記サーバに電力を供給し、
    前記BBUサブシステムが取り外されているか、又は故障している間、前記入力電力が遮断された場合に、前記サーバが関連する情報を記録し、前記サーバが前記関連情報に従ってその負荷を調整することを特徴とする動作方法。
  4. 請求項2に記載の動作方法であって、
    各BBUサブシステムは複数のバッテリモジュール及び複数のコンバータを含み、前記バッテリモジュールの1つが前記コンバータの1つとともに動作することを特徴とする動作方法。
  5. 請求項4に記載の動作方法であって、
    前記BBUの前記バッテリモジュールの数は、前記ラックサーバシステムの出力電力に従って決定され、
    前記バッテリモジュールは充電式リチウムバッテリを含むことを特徴とする動作方法。
  6. 請求項1に記載の動作方法であって、
    前記前の自己放電試験情報は、前の自己放電試験の時間を含むことを特徴とする動作方法。
  7. 請求項4に記載の動作方法であって、
    前記サーバが前記BBUの前記状態を判定するステップは、
    前記サーバによって、いずれかのBBUサブシステム若しくはいずれかのBBUモジュールが取り外されている、若しくは故障しているか否かを判定されるステップ、及び/又は前記サーバによって、前記バッテリモジュールの状態について判定されるステップを含むことを特徴とする動作方法。
  8. 請求項1に記載の動作方法であって、
    前記入力電力が遮断されたか否かは、前記BBUによって、又は前記サーバによって、又は前記BBU及び前記サーバの両方によって検出されることを特徴とする動作方法。
  9. バッテリバックアップユニット(BBU)と、
    前記BBUに結合される少なくとも1つのサーバと、を有し、
    前記サーバ及び前記BBUは互いに通信し、
    前記BBUは、前記サーバが前記BBUの状態を判定するための状態情報及び前の自己放電試験情報を前記サーバに提供し、
    入力電力が遮断されたときに、前記BBUは前記サーバに電力を供給し、前記サーバは前記BBUの前記状態情報に従ってその負荷を調整することを特徴とする、ラックサーバシステム。
  10. 請求項9に記載のラックサーバシステムであって、
    前記BBUは並列に接続された複数のBBUサブシステムを含み、各BBUサブシステムは複数のBBUモジュールを含み、
    新たなBBUサブシステム又は新たなBBUモジュールが前記BBUの中に取り付けられた後に、前記BBU、又は前記新たなBBUサブシステム、又は前記新たなBBUモジュールが、充電が完了したか否かを判定し、充電が完了した後に、前記新たなBBUサブシステム又は前記新たなBBUモジュールが、その状態情報を前記サーバに送信するか、又は前記BBUが前記状態情報を格納し、
    前記サーバは、前記新たなBBUサブシステム又は前記新たなBBUモジュールの前記状態情報を受信し、記録することを特徴とする、ラックサーバシステム。
  11. 請求項10に記載のラックサーバシステムであって、
    前記BBUサブシステムの1つが取り外されたか、又は故障した場合において、前記入力電力が遮断されたときは、他のBBUサブシステムが前記サーバに電力を供給し、
    前記BBUサブシステムの前記BBUモジュールの1つに対して自己放電試験が実行されている間に、前記入力電力が偶発的に遮断された場合には、前記BBUサブシステムの他のBBUモジュールが前記サーバに電力を供給し、
    前記BBUサブシステムが取り外されているか、又は故障している間に、前記サーバが関連情報を記憶し、前記入力電力が遮断された場合に、前記サーバが前記関連情報に従ってその負荷を調整することを特徴とする、ラックサーバシステム。
  12. 請求項10に記載のラックサーバシステムであって、
    各BBUサブシステムは、複数のバッテリモジュール及び複数のコンバータを含み、前記バッテリモジュールの1つが前記コンバータの1つとともに動作することを特徴とする、ラックサーバシステム。
  13. 請求項12に記載のラックサーバシステムであって、
    前記BBUの前記バッテリモジュールの数は、前記ラックサーバシステムの出力電力に従って決定され、
    前記バッテリモジュールは充電式リチウムバッテリを含むことを特徴とする、ラックサーバシステム。
  14. 請求項9に記載のラックサーバシステムであって、
    前記前の自己放電試験情報は、前の自己放電試験の時間を含むことを特徴とする、ラックサーバシステム。
  15. 請求項12に記載のラックサーバシステムであって、
    前記サーバは、いずれかのBBUサブシステム又はいずれかのBBUモジュールが取り外されているか、若しくは故障しているか否かを判定し、及び/又は前記サーバは前記バッテリモジュールの状態を判定することを特徴とする、ラックサーバシステム。
  16. 請求項9に記載のラックサーバシステムであって、
    前記入力電力が遮断されたか否かは、前記BBU、又は前記サーバ、又は前記BBU及び前記サーバの両方によって検出されることを特徴とする、ラックサーバシステム。
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