服务器节能系统及其降低服务器功耗的方法和存储介质与流程

本申请涉及服务器领域，特别涉及一种服务器节能系统及其降低服务器功耗的方法和存储介质。

背景技术：

服务器是idc数据中心三大基础it部件之一，功耗约占数据中心总能耗的40％～50％，而随着数据中心规模不断扩大，数据中心的电费开销已超过it设备的购买成本。因此，降低服务器的功耗已成为数据中心节能和降低运行成本的重中之重。当前采用的标准仅对处理器进行节能优化的服务器设计，无疑会造成服务器系统能耗资源的浪费，具体存在的问题如下：

1)、会导致客户抱怨服务器系统的电力运维费用高。

2)、会导致数据中心用于给服务器散热制冷的大型空调制冷成本提高。

3)、会导致在客户评价服务器系统的功耗和性能指标时，因服务器产品的节能指标竞争力不够，而得分较低。

4)、会导致在海外竞标时(海外客户尤其是美国和欧洲大型vip客户对服务器系统节能指标异常苛刻的要求)，因服务器系统整体节能指标竞争力不够，错失标案，引起客户不满。

因此，如何降低服务器功耗是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现要素：

本申请的目的是提供一种服务器节能系统、一种降低服务器功耗的方法和计算机可读存储介质，能够显著降低服务器功耗。

为解决上述技术问题，本申请提供一种服务器节能系统，具体技术方案如下：

与服务器bmc相连的电源管理模块，用于获取服务器的输入输出功耗和实时温度，并根据所述输入输出功耗和所述实时温度确定节能配置策略；

分别与所述电源管理模块相连的风机模块和电源，用于执行所述节能配置策略。

可选的，所述风机模块包括温控单元和pwm控制单元；

所述温控单元用于执行所述实时温度对应的第一节能配置策略，调节温控风扇转速，以使所述实时温度处于目标温度范围；

所述pwm控制单元用于执行所述第一节能配置策略，根据负载单元的负载电流控制pwm控制器发送脉冲pwm波至pwm风扇，以使所述实时温度波动范围小于预设阈值。

可选的，所述pwm控制单元包括：

fw控制器，用于检测所述负载单元的负载电流；

pwm控制器，用于根据所述负载电流发送所述脉冲pwm波至所述pwm风扇；

所述pwm风扇，用于根据所述脉冲pwm波对应的转速转动。

可选的，若所述电源包括vrm多相电源，所述服务器节能系统还包括：

电压调节模块，用于根据所述节能配置策略中vrm多相电源的开启相数启动所述vrm多相电源。

可选的，所述服务器节能系统还包括：

电源调度模块，用于根据所述输入输出功耗、所述实时温度确定所述vrm多相电源的最优转换效率，并控制所述vrm多相电源以所述最优转换效率供电。

本申请还提供一种降低服务器功耗的方法，基于上文所述的服务器节能系统，其特征在于，包括：

获取服务器的输入输出功耗和实时温度；

根据所述输入输出功耗和所述实时温度确定节能配置策略；

调用风机模块和/或电源执行所述节能配置策略。

可选的，根据所述输入输出功耗和所述实时温度确定节能配置策略包括：

根据所述输入输出功耗确定第一节能配置策略；

根据所述实时温度确定第二节能配置策略；

根据所述输入输出功耗和所述实时温度确定第三节能配置策略。

可选的，若所述调用风机模块和/或电源执行所述节能配置策略为调用风机模块执行所述节能配置策略，则所述调用风机模块执行所述节能配置策略包括：

将包含脉冲pwm波的节能配置策略发送至风机模块，并控制所述风机模块根据所述脉冲pwm波调节pwm风扇转速。

可选的，若所述节能配置策略包括电源负载效率曲线，则根据所述实时温度确定第二节能配置策略包括：

根据所述输入输出功耗确定电源负载转换效率；所述输入输出功耗包括输入功耗和输出功耗，所述负载转换效率为所述输出功耗与所述输入功耗的比值；

生成所述电源负载转换效率效率对应的电源负载效率曲线，并写入所述节能配置策略。

可选的，若所述调用风机模块和/或电源执行所述节能配置策略为调用电源模块执行所述节能配置策略，则所述调用电源执行所述节能配置策略包括：

将包含所述电源负载效率曲线的节能配置策略发送至电源；

所述电源解析所述电源负载效率曲线，得到最优负载效率，并利用所述最优负载效率供电。

可选的，还包括：

根据所述电源负载转换效率确定所述服务器的负载状态；

根据所述服务器的负载状态确定vrm多相电源的实时供电相数；

控制所述vrm多相电源以所述实时供电相数对所述服务器供电。

可选的，还包括：

根据所述服务器中各部件的运行功率为所述各部分划分风扇分区；

根据所述节能配置策略确定各所述风扇分区的权重，并根据所述权重调节所述风机模块的风扇转速。

可选的，根据所述输入输出功耗和所述实时温度确定节能配置策略之后，还包括：

将所述节能配置策略与历史节能配置策略相比对，并确定最优节能配置策略；

则所述调用风机模块和/或电源执行所述节能配置策略包括：

调用风机模块和/或电源执行所述最优节能配置策略。

本申请还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的方法的步骤。

本申请提供一种服务器节能系统，包括：与服务器bmc相连的电源管理模块，用于获取服务器的输入输出功耗和实时温度，并根据所述输入输出功耗和所述实时温度确定所述电源的节能配置策略；分别与所述电源管理模块相连的风机模块和电源，用于执行所述节能配置策略。

本申请通过利用电源管理模块根据服务器的输入输出功耗和实时温度生成对应的节能配置策略，并利用风机模块和电源以该节能配置策略对服务器实现降能，调整服务器运行状态，实现高性能、低功耗、高可靠、低成本的服务器系统。本申请还提供一种降低服务器功耗的方法和计算机可读存储介质，具有上述有益效果，此处不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例所提供的一种服务器节能系统结构示意图；

图2为本申请实施例所提供的一种降低服务器功耗的方法的流程图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参考图1，图1为本申请实施例所提供的一种服务器节能系统结构示意图，该系统可以包括：

与服务器bmc相连的电源管理模块，用于获取服务器的输入输出功耗和实时温度，并根据所述输入输出功耗和所述实时温度确定电源的节能配置策略；

分别与所述电源管理模块相连的风机模块和电源，用于执行所述节能配置策略。

电源管理模块旨在根据服务器的输入输出功耗和实时温度生成节能配置策略，以便于风机模块和电源执行节能配置策略。需要注意的是，节能配置策略并非单一针对风机模块或者电源的节能策略，且根据输入输出功耗即可确定相应的节能配置策略，也可以单独根据实时温度生成对应的节能配置策略，还可以将输入输出功耗与实时温度相结合，以得到更优的节能配置策略。

作为一种优选的实施例，风机模块可以包括温控单元和pwm控制单元，温控单元用于执行实时温度对应的第一节能配置策略，调节风扇转速，以使实时温度处于目标温度范围。而pwm控制单元用于执行第一节能配置策略，根据负载单元的负载电流控制pwm控制器发送脉冲pwm波至pwm风扇，以使实时温度波动范围小于预设阈值。

本实施例中，风机模块用于执行实时温度对应的第一节能配置策略，此时第一节能配置策略应为根据实时温度生成的风扇控制数据，包括但不限于风扇转速等参数。特别的，本实施例中，可以利用温控单元和pwm控制单元实现温控，首先利用温控单元降温，将实时温度降至目标温度范围，此后利用pwm控制单元对风扇转速进行微调，以确保实时温度不会再次发生较大变化。简单而言，温控单元较pwm控制单元对于风扇转速的调控力度较大，可以利用pwm对pwm风扇进行微调。此外，需要注意的是，温控单元所控制的温控风扇和pwm风扇可以为同一风扇，也可以各自对应一个独立的风扇，即同一风扇可以同时接受温控和pwm波控制。容易理解的是，在此对于目标温度范围和预设阈值均不作限定，通常预设阈值可以为设为3摄氏度或者5摄氏度等。

在上述实施例的基础上，温控单元可以包括热敏电阻电路和供电子单元，热敏电阻电路用于反馈实时温度对应的热敏电阻端电压，而供电子单元用于利用参考电压与热敏电阻端电压的差值为温控风扇供电。温控单元的实质是温度感应比较电路，其环境温度变量与参考电压vref比较后的数据，输入给电压比较线路、并给风扇供电。温度感应比较电路包括热敏电阻电路。热敏电阻电路中的热敏电阻通过环境温度变化，使热敏电阻两端电压感应变化，比较热敏电阻端电压与参考电压vref，得到一个随着环境温度升高而输出电压降低的反比例关系，然后用参考电压vref减去输出电压，用电压的商值给风扇提供工作电压。这时风扇工作电压是一个随环境温度改变而变化的直流电压。当系统处于低温环境下时，风扇的转速慢，噪音变小，当系统处于高温环境下时，直流风扇的转速变快，起到了在高温环境下快速降低系统环温的目的。

在上述实施例的基础上，作为一种优选的实施例，pwm控制单元可以包括：

fw控制器，用于检测负载单元的负载电流；

pwm控制器，用于根据负载电流发送脉冲pwm波至pwm风扇；

pwm风扇，用于根据脉冲pwm波对应的转速转动。

可以采用psu(powersupplyunit，电源)次级侧和初级侧的mcu单片机作为fw控制器，监控负载单元的负载电流，再根据负载电流大小自动控制pwm控制器对pwm风扇进行智能调速。当然，除了监控负载电流外，还可以通过监控负载功率和负载电压等，在本实施例中可以起到相同作用，在此不作赘述。

对于pwm风扇而言，其转速由脉冲pwm波的周期决定，通常，与脉冲pwm波的周期长度呈正比。

此外，对于负载单元不作具体限定，其可以为服务器中的任一个负载元器件，包括但不限定于cpu、内存或者硬盘等。

基于上述实施例，作为优选的实施例，若电源包括vrm多相电源，服务器节能系统还包括：

电压调节模块，用于根据节能配置策略中vrm多相电源的开启相数启动vrm多相电源。

当服务器的电源包括vrm(voltageregulatormodule,电压调节模块)多相电源时，例如采用vrm六相电源时，节能配置策略中可以包括所需要开启的相数，而电源管理模块可以根据输入输出功耗确定当前服务器的负载状态，并根据负载状态确定多相电源所需开启的相数。在此对于电压调节模块如何控制多相电源的打开和关闭不做具体限定，例如可以通过svid(serialvoltageid)控制vrm多相电源的打开和关闭，电压调节模块可以提升5～8％的cpu和内存的供电效率。

在此对于服务器的负载状态如何划分不做具体限定。优选的，本实施例在此提供一种服务器的负载状态的区分方式，即负载功率分为三种状态：轻载、半载和重载，每种负载状态应根据负载效率作确定，当然具体的负载效率与负载状态的对应关系可以由本领域人员自由设定。例如当负载效率低于30％可以认为服务器处于轻载状态，此时电压调节模块可以通过减少供电相数，提升每路电的vrm负载，以提高负载效率和负载转化效率。

基于上述实施例，作为优选的实施例，服务器节能系统还包括：

电源调度模块，用于根据输入输出功耗、实时温度确定vrm多相电源的最优转换效率，并控制vrm多相电源以最优转换效率供电。

进一步的，不仅可以在上一实施例的基础上利用电压调节模块调整多相电源的供电相数，还可以利用电源调度模块确定最优转化效率，在此对于电源调度模块如何根据输入输出功耗、实时温度确定vrm多相电源的最优转换效率不做具体限定，例如可以利用根据输入输出功耗、实时温度确定实时的转换效率曲线，再进一步基于转换效率取消确定最优转化效率。而电源调度模块可以控制vrm多相电源以最优转换效率供电，进一步实现服务器的效率优化。

基于上述实施例，作为优选的实施例，所述服务器节能系统可以包括：

与所述电源管理模块相连的hvdc单元，用于对服务器进行高压直流供电，用于对服务器进行高压直流供电。

hvdc单元旨在支持传统交流供电基础上，可兼容支持hvdc高压直流供电。目前hvdc高压直流是服务器供电发展趋势，主流的数据中心都通过减少电源转换级数实现数据中心供电效率提高。通过对hvdc高压直流供电的支持达到对整个机房供电的节能。通常，可以通过电源管理模块在需要使用hvdc高压直流供电时直接启动hvdc单元，为服务器提供更高的供电效率，降低服务器的用电耗损。

参见图2，本申请还提供一种降低服务器功耗的方法，基于上文所述的服务器节能系统，下文针对该方法的描述与上文所描述的服务器节能系统可以相互对照，该方法可以包括：

s101：获取服务器的输入输出功耗和实时温度；

本步骤旨在获取服务器的实时输入输出功耗和实时温度，在此对于如何获取功耗和温度不作具体限定。通常，可以在电源的输入端检测其输入电流值等参数以获取输入功耗，并在服务器的输出端检测以得到输出功耗。

s102：根据所述输入输出功耗和所述实时温度确定节能配置策略；

本步骤旨在根据输入输出功耗和实时温度确定节能配置策略。需要注意的是，可以根据所述输入输出功耗确定第一节能配置策略，也可以根据所述实时温度确定第二节能配置策略，还可以根据所述输入输出功耗和所述实时温度确定第三节能配置策略。换句话说，本步骤中得到的节能配置策略是针对服务器的节能策略，其中可以包含对于服务器中多个组件的节能配置策略。

s103：调用风机模块和/或电源执行所述节能配置策略。

在得到节能配置策略后，本步骤旨在调用风机模块以及电源执行节能配置策略。

为了更加清楚的对于本步骤描述，下文以本申请的几种优选实施过程对本步骤加以描述：

当执行本步骤只需调用风机模块执行所述节能配置策略时，其过程可以包括：

将包含脉冲pwm波的节能配置策略发送至风机模块，并控制所述风机模块根据所述脉冲pwm波调节pwm风扇转速。

此时，步骤s102中生成的节能配置策略包含脉冲pwm波，当然这并不意味着该节能配置策略必须直接包含脉冲pwm波，其可以包含脉冲pwm波的发送方式，包括波周期和波长等参数。若节能配置策略中包含脉冲pwm波，此时风机模块可以根据脉冲pwm波调节pwm风扇的转速。通常，脉冲pwm波为周期波，其脉冲周期与pwm风扇转速呈正比。

此时，该节能配置策略的执行与上文所描述的风机模块可以相互参考对照。也即是说，节能配置策略中同样可以包括基于温控单元中热敏电阻电路反馈的参数生成的风扇转速相关的节能策略等。

基于上述实施例，作为优选的实施例，节能配置策略还可以包括电源负载效率曲线，则根据实时温度确定第二节能配置策略包括：

根据输入输出功耗确定电源负载转换效率；输入输出功耗包括输入功耗和输出功耗，负载转换效率为输出功耗与输入功耗的比值；

生成电源负载转换效率效率对应的电源负载效率曲线，并写入节能配置策略。

本实施例旨在公开一种节能配置策略的生成方式，即先确定电源负载效率曲线，再写入节能配置策略。由于不同组件对于电源负载转换效率的影响不同，因此对于服务器中的不同组件，其根据电源负载效率曲线所对应的节能配置策略也可能不尽相同。

基于上述实施例，作为优选的实施例，计算电源负载转换效率后还可以包括：

根据电源负载转换效率确定服务器的负载状态；根据服务器的负载状态确定vrm多相电源的实时供电相数；控制vrm多相电源以实时供电相数对服务器供电。

本实施例具体可以参见上文电压调节模块的相关描述，在此不作赘述。

基于上述实施例，作为优选的实施例，调用电源执行节能配置策略可以包括：

将包含电源负载效率曲线的节能配置策略发送至电源；

电源解析电源负载效率曲线，得到最优负载效率，并利用最优负载效率供电。

转换效率就是电源的输出功率与输入功率的比值：即电源负载效率＝电源为主机提供的即时输出功率/输入电源的即时功率×100％。

服务器系统都配置冗余电源，冗余电源是由完全一样的电源组成，由均流芯片控制电源进行负载均衡，电源冗余一般n+n热备份。通常系统电源的最大负载能力大于实际负载，加上冗余模块，每个模块承担的负载为20％～30％，对电源模块来说，转化效率比较低。电源的设计是50％负载，转化效率最高，其次是100％负载，而轻载20％时转化效率最低。

fw控制器实时侦测工作负载率的效率曲线(β＝电源输出功率/电源输入功率*100％)。更进一步的，fw控制器可以提前存储电源模块转化效率和负载的对应关系表。对当前侦测到数据，与存储的基准数据进行比较，计算出模块所需要最优化的负载。然后计算的数据，选择关掉几个电源模块(让关掉的电源模块处于待机状态，时刻能保持待机在线备份状态)。

具体，根据系统实时侦测到的数据，通常为轻载的数据，然后fw控制器根据预定设定的程序，对系统中的n个电源模块进行待机，即输出电压但是没有电流输出，具体是输出的电压比正常输出的模块电压低0.2v即可达到对外不输出功率，但时刻保持在线备份状态。这样有n个模块承担，经过psufw重新调整的效率数值就是最优化的效率曲线数据。

更优选的，可以根据节能配置策略智能调整分到每个模块工作负载，进行不对称工作负载调整，根据计算的结果达到整机psu系统转化效率最优化设计。

基于上述实施例，作为优选的实施例，该方法还可以包括：

根据服务器中各部件的运行功率为各部分划分风扇分区；

根据节能配置策略确定各风扇分区的权重，并根据权重调节风机模块的风扇转速。

对于多风扇，多风道系统将风扇按照风道分区，进行调控时，对单一风道部件只对其相应的风扇分区进行调控，对其他影响不大的风扇分区设置相应的权重为0，1或者2等，在此不作具体限定。划分权重后，可以在生成节能配置策略时优先考虑权重高的风扇分区，也可以优先对权重高的风扇分区进行调节、

在此对于如何划分风扇扇区不做具体限定，可以按照服务器中各部件的功能进行划分。由于服务器中每个部件的功率不通，散热要求的风流量也不同。当前服务器设计是不区分风扇分区，都按照一个风扇分区进行设计，因此造成发热量少的部件也用大风流量设计，会浪费制冷的效率，浪费电力。所以按照服务器中各组件的功能进行划分，可以精确设计每个风扇分区的风量，比如内存，就是一个独立的zone,cpu就是一个独立的zone，gpu也是一个独立的区域等，便于为这些负载组件提供最佳散热，降低无效制冷所造成的损耗。

基于上述实施例，作为优选的实施例，根据输入输出功耗和实时温度确定节能配置策略之后，还可以包括：

将节能配置策略与历史节能配置策略相比对，并确定最优节能配置策略；

则调用风机模块和/或电源执行节能配置策略包括：

调用风机模块和/或电源执行最优节能配置策略。

本实施例旨在采用基于操作系统之上的闭环节能技术。本实施例旨在对服务器负载压力自动监控，基于当前服务器的输入输出功耗和实时温度得到的节能配置策略与历史节能配置策略相比对。在比对过程中，可以针对每个组件的优化作细化比对，数据更细化到每个部件的转化效率和负载的对应表，根据比对关系计算出每个部件最佳的工作负载，关掉冗余的部件。从而实现调整当前服务器系统的效率曲线为最优化设计。比如对监控的电源、处理器、风扇等部件进行每个部件的动态调整等，达到满足业务需求的最低功耗运行状态。由于所有的触发都是根据软件程序自动进行，因此可以实现服务器的内部闭环调节。

本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存有计算机程序，该计算机程序被执行时可以实现上述实施例所提供的步骤。该存储介质可以包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-onlymemory，rom)、随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例提供的系统而言，由于其与实施例提供的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。