专利名称:建立和动态控制能量消耗的系统和方法
技术领域：
本发明总体上涉及能量消耗。更具体地，本发明涉及用于建立和动态控制大规模信息技术(IT)数据中心或IT基础设施中的能量消耗的系统和方法。
背景技术：
在大规模IT基础设施以及数据中心中，对系统电力消耗(power consumption)的控制或者是细粒度或者是粗粒度的。细粒度控制的示例可以包括使用DVFS (动态电压和频率调整)以将处理器转换成低电力P状态(处理器性能状态)。粗粒度控制的示例可以是关闭整个机器或成排的机器。这些方法支持基于不同级别(或者是针对单独平台内的每个组件或者是以整个基础设施作为整体)的管理策略来进行节电。针对异构的平台，集中地规定了策略。并且在电力受限制的地理区域(其中对于能被传输给容纳计算基础设施的场所的电量存在限度)中，基于最坏情况下的系统电力消耗估计，保守的数据中心仅购买少量系统。简单地部署这些类型的控制系统会导致性能损失并且在最坏情况下导致很高的能量成本和降低的可靠性。
发明内容
为克服上述问题，根据本发明的一个方面，提供一种用于控制电力/能量分配的系统，包括:
主要策略配置和控制服务器；
耦合到所述主要配置服务器的联网的路由器；以及
耦合到所述路由器的多个电源管理域/集群，
其中，所述主要策略配置和控制服务器在预定时间间隔上将能量目标分配给所述多个电源管理域/集群中的每一个，以使所述多个电源管理域/集群中的每一个能够管理其能量消耗从而满足所述能量目标。
根据本发明的另一个方面，提供一种用于管理电力分配的方法，包括:对基础设施进行初始化；通过基础设施级控制系统接收能量目标，所述能量目标用于使所述基础设施的电源配置适应于满足所述能量目标；确定误差；基于所述误差来调整所述能量目标；以及将调整过的能量目标分配给系统设备，以使得所述系统设备通过对所述基础设施内的特定组件的电源状态进行转换来动态管理电力消耗，以满足所述系统设备的能量目标。
附图在这里被并入并且构成部分说明书，其示出了本发明的实施例，并且与说明书一起进一步解释了本发明的原理并且使得本领域技术人员能够制造和使用本发明。在附图中，相似的参考数字通常指示相同、功能相似和/或结构相似的单元。一个单元的参考数字中最左侧的数位指示出其中首次出现相应单元的那幅图。
图1是示出了整个数据中心或IT基础设施上的峰值电力消耗百分比与时间的关系的示例性图。
图2是示出了用于控制当前IT基础设施和/或数据中心中的电源状态的简单模型的示例性图。
图3是示出了根据本发明一实施例的用于控制电源状态的电源域/集群模型的示例性图。
图4是示出了根据本发明一实施例的用于动态管理基础设施的电力/能量消耗的多层控制系统的示例性图。
图5是示出了根据本发明一实施例的用于动态管理基础设施的电力/能量消耗的方法的示例性流程图。
图6是示出了根据本发明一实施例的用于动态管理系统设备的电力/能量消耗的方法的示例性流程图。
图7是示出了示例性计算机系统的框图，其中可以利用所描述的实施例的各方面。
具体实施方式
尽管这里参考针对具体应用的示意性实施例说明了本发明，但应该理解本发明不受限于此。可获得这里所提供的启示的本领域技术人员将会认识到，在这些启示的范围内以及在可以从中得到本发明的重要应用的附加领域内，会有附加的修改、应用和实施例。
在说明书中引用本发明的“ 一个实施例”、“一实施例”或“另一实施例”意指结合该实施例而描述的具体特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在说明书全文中各处出现的短语“在一个实施例中”并不必然都指代相同的实施例。
本发明的实施例旨在提供这样的系统和方法，其用于使同级系统(peer systems)的网络聚合成组，以在整个数据中心或IT基础设施内建立和管理多个以电力为中心(power-centric)的域(domain)/或集群(cluster),并且动态地实现合计的能量目标。这样的网络化结构将专用于转发电力/能量目标的通信开销降低到一个电源管理(power-managed)域/集群范围内，并且使得管理和策略协调服务器(即用于管理各个服务器的服务器)中必要的计算最小化。并不是例如通过多播或某些其他一对多网络通信机制来集中地对异构的平台进行中央控制和部署策略，而是基于外部确定的度量来将能量目标分配到每个电源管理域/集群。在每个电源管理集群内，将总体能量预算进一步分配到所有节点上，把该目标能量预算的总体实现移交给该集群内的这些节点，其中可以利用高级的组件或系统级电源管理技术，例如DVFS、时钟门控、未使用硬件组件的脱机等。
尽管本发明的实施例是基于大规模的数据中心和IT基础设施，但本发明不受限于在这样的大规模数据中心和IT基础设施中使用。对于将同级系统的网络聚合成组以建立多个电源管理域/或集群从而动态实现合计的能量目标，其他较小规模的数据中心和IT基础设施也可以从中发现价值。
本发明的实施例提供多层控制系统，其擅长自动适应电源管理域/集群中的变化(例如，由于物理运动、灾难性故障等导致的系统随时进入和离开网络)，以对预定的、但可配置的时间间隔上的电力/能量预算目标进行最优化。换言之，通过确保由各个电源管理域/集群所消耗的能量从未超过总体目标电力/能量预算，本发明的实施例支持对实际的电能量(powercapacity)进行控制和重新分配。
图1是示出了在整个数据中心或IT基础设施上峰值电力消耗的百分比与时间的关系的示例性图100。图100示出了三种不同的电力消耗情况:峰值电力与时间的关系102，实际电力消耗与时间的关系104和目标电力与时间的关系106。峰值电力与时间的关系102是基于最坏情况估计。通常以在该环境中部署的所有单个机器的UL(安全检测实验室(Underwriters Laboratories Inc.))铭牌额定值的总和来计算这样的估计。目标电力与时间的关系106被配置为峰值电力与时间的关系102的50%。因此，峰值电力与时间的关系102和目标电力与时间的关系106是不随时间变化的。实际电力消耗与时间的关系104随时间波动。如图1示出的，实际电力消耗104显著低于最坏情况下的峰值电力102。实际上，在41分钟的时间段期间，实际电力消耗104仅一次达到峰值电力102，其时间跨度小于I分钟，并且仅三次超过目标电力106，其总的持续时间大约10分钟。因此，对于示出的41分钟持续时间中的大约30分钟，实际电力104在大约75%的时间低于或处于目标电力106、并且大约99%的时间在峰值电力之下。因此，如果具有在大的、异构的系统复合体上动态管理能量消耗的能力，则组织可以增加实际的计算能力(系统数目和/或密度)，而仍在可控制的能量预算范围内实际供应。
图2是示出了用于控制当前IT基础设施和/或数据中心中的电源状态(powerstate)的简单模型的示例性图200。图200包括主要配置服务器(primary configurationserver) 202、路由器204和IT基础设施和/或数据中心(包括三个系统206a、206b和206c)。主要配置服务器202耦合到路由器204。路由器204耦合到系统206a、206b和206c。尽管图2针对该基础设施或数据中心只示出了三个系统206a、206b和206c，但这只是为了示例性目的。基础设施或数据中心可以包括多于三个或少于三个的系统，这取决于部署的计算基础设施或数据中心的大小。
主要配置服务器202经路由器204向系统206a、206b和206c分配电力，一次分配针对所有三个系统(206a、206b和206c)。路由器204将分配给基础设施或数据中心的能量预算传播给系统206a、206b和206c。每个系统(206a、206b和206c)包括设置在IT基础设施或数据中心的一排(rack)的刀片式或模块化服务器。在每排中的每个刀片式或模块化服务器表示通过网络经路由器204可达到的组成节点，该组成节点能通过自适应电源管理技术来改变节点级能量策略。假定针对所有三组的电源管理的成排系统206a、206b和206c的示例总能量预算是150X106焦耳，则系统206a、206b和206c中的每个接收50X 106焦耳，该总能量预算在每个组成节点上平均分配。利用该当前IT基础设施和/或数据中心，无法自动限制一组下述服务器的能量预算，该组服务器(I)有热危险性(thermal risk)、
(2)服务于特定类型的应用、或(3)需要预定的服务质量。为了对给定IT基础设施或数据中心的总能量预算进行最优化或限制，主要配置服务器202必须将策略转发给系统206a、206b和206c中的每个中的每个组成节点。如果有高密度的大型计算环境或数据中心，则这样的策略分配会不利地影响网络性能，特别是在高精度控制的情况下。
本发明的实施例支持对大型IT基础设施或数据中心上的能量消耗进行动态管理。这是通过使用电源管理域/集群对总系统电力进行分类和控制来实现的。通过以对该环境来说最有意义的可配置方式来对系统的子集进行聚类从而实现对总系统电力的分类和控制。换言之，为每个聚类子集设置电力/能量目标以满足组织制定的部署策略。例如，聚类可以是基于应用的，有效地将合计实现的性能与成本结构相关；聚类还可以是基于时间度量(time-of-day metric)或物理位置,特别是关于机架设施的散热要求。
图3是示出了根据本发明的一实施例的用于控制电源状态的电源域/集群模型300的示例性图。电源域/集群模型300包括主要配置服务器302、路由器204和多个电源域/集群304a、304b和304c。主要配置服务器302耦合到路由器204。路由器204耦合到电源管理域/集群304a、304b和304c。
主要配置服务器302在预定的时间间隔上分配电力/能量目标给单个电源管理域/集群304a、304b和304c。如图3示出的，IT基础设施被分成三个电源管理域/集群304a、304b和304c。为简化起见，在该示例中仅示出三个电源管理域/集群。本发明的实施例不受限于三个电源管理域/集群。实际上，对于任何大型基础设施，可以实现多于三个的电源管理域/集群或少于三个的电源管理域/集群。
电源管理域/集群304a、304b和304c只是基于某些情况下(例如，物理邻近、网络距离、部署目的、应用类型等)的位置的机器的集合。电源管理域/集群304a、304b和304c可以包括但不限于基础设施或数据中心中的成排的刀片式或模块化服务器、多个工作站、多个便携式计算机等。这样环境下的大部分系统由IT配置服务器自治地配置，该服务器例如是主要配置服务器302，通过该服务器，可以在单个机器上设置本地安装，可以下载、配置和启动应用。这样的安装/配置主要发生在当一个系统进入该基础设施或数据中心时。
每个电源域/集群(304a、304b和304c)被分配有针对下一个时间间隔的目标电力/能量消耗量。每个电源域/集群(304a、304b和304c)还具有以与主要配置服务器302类似的方式工作的本地配置服务器(未明确示出)。该本地配置服务器将集群专用的能量目标转发给其组成节点。组成节点然后使它们的配置适应于满足合计目标能量预算。
如图3示出的，可以基于应用类型、时间度量、物理位置等，针对不同的电源管理域/集群制定不同的能量级别。例如，针对所有电源域/集群304a、304b和304c提供了150 X IO6焦耳的总体预算。主要配置服务器302分配能量目标给单个的电源域/集群304a、304b和304c。在示出的示例中，对于针对给定时间间隔的总目标能量，将33.33%的能量目标分配给集群304a，将13.33%的能量目标分配给集群304b，并且将53.33%的能量目标分配给集群304c。例如，如果该基础设施是金融机构，则具有最大目标能量分配的集群304c可以用于股票市场交易，这是因为执行该任务需要无延迟的最佳性能，而具有最小目标能量分配的集群304b可以用于市场分析，并且具有第二大能量分配的集群304a可以用于所有其他每天的经营。本发明的实施例还支持重新配置针对电源域/集群的分配。例如由于美国市场在晚上关闭，因此可以在晚上进行大量市场分析，所以可以将集群304c分配给市场分析，而可以将集群304b分配给市场交易。还可以减少分配给一个集群的目标电力/能量的量，并且该未使用部分还能被重新规划或被转移给另一集群或以某种其他方式被使用。在这种情况下，并不是将市场分析转移给集群304c，而是可以在晚上减少分配给集群304c的能量/电力并且将其重新规划给集群304b以满足繁重的市场分析的性能要求。
本发明的实施例使得电源管理域/集群304a、304b和304c能够各自动态地监控它们的电力/能量消耗，或者经带内或者经带外基板管理控制器(BMC)或用经由专属或标准接口(例如，PMbus)与单个组件(例如，处理器、存储器、网络控制器等)协作工作的软件监控器。电源域/集群304a、304b和304c中的每一个在某可配置的或预定的时间间隔上转发其能量消耗。电源域/集群304a、304b和304c中的每个节点具有多个电源状态，例如，S状态或系统状态，以及基于各种组件专用工作级别在S状态内的中间电源状态，例如P状态或处理器性能状态、C状态或处理器电源状态、以及D状态或设备状态。
S状态或系统状态是系统处在例如S0、S1、S2、S3等的电源状态。例如，SO状态是指其中该系统处于开启(ON)的系统状态；S3状态是指其中该系统处于待机(STANDBY)的系统状态，所谓待机是指例如合上便携式计算机而不完全关闭系统；而S5状态是指其中该系统脱机的系统状态，所谓脱机是指例如按下系统上的关机按钮。
P状态或处理器性能状态支持改变处理器供应电压和频率。较低的电压和/或频率相当于较低的能量消耗和降级的性能，而较高的电压和/或频率相当于较高的能量消耗和较好的性能。
C状态或处理器电源状态是当空闲时处理器可能进入的不同电源状态。随着C状态增加，可以以额外的等待时间为代价来节省更多的电力。
D状态或设备状态是用于系统中任何其他设备(例如1/0(输入/输出)设备)的设备专用电源配置(power configuration)。这样的I/O设备可以包括但不限于I/O适配卡、外部存储设备等。
所有上面提及的系统、处理器和设备状态构成了许多可用的电源配置，可以用这些电源配置来配置系统以满足目标电力/能量预算。因此，本发明的实施例可以利用这些状态提供大量电源配置以实现目标电力/能量预算。例如，如果作为P状态转换或甚至是C状态转换的结果，处理器在较低的电压和频率下工作，则处在SO状态的系统可以减少电力消耗。使用这些状态的每个可能的电源配置被称为特定系统电源配置。基于每个电源域/集群(例如304a、304b和304c)的目标能量消耗，每个电源域/集群重新配置其电源配置以针对每个时间间隔实现合计的目标能量预算。在每一时间间隔结尾，本地配置服务器对该整个电源域/集群的能量消耗进行合计。确定该目标电力/能量预算和所实现的电力/能量预算之间的误差，并且通过使用反馈驱动的控制系统来将后续的针对下一时间间隔的电力/能量预算直接多播给组成节点或以对等方式转发给组成节点。注意，在层级或层次结构的各级别之间，采样和控制频率可以是非对称的。例如，在电源域/集群级别上采用更细粒度的时间间隔(也就是，更短的控制时间间隔)很可能在满足目标能量预算的过程中提高准确性，但也会增加控制开销。
本发明的实施例使用多层控制系统以在大规模数据中心或IT基础设施中实现动态控制的能量消耗。图4是示出了根据本发明的一实施例的用于动态管理基础设施的电力/能量消耗的多层控制系统400的示例性图。控制系统400包括基础设施级控制系统402，其具有系统控制器404、系统设备(system plant) 406和反馈回路408。系统控制器404耦合到系统设备406并且系统设备406的输出经反馈信号408被反馈回系统控制器404。针对基础设施级控制系统402来配置系统设定点(set point)或能量目标，使得只需要单个参数就能改变基础设施级控制系统402的最大允许能量消耗。
基础设施级控制系统402使得管理员能够配置能量目标，所述能量目标能够随时被更改。例如，如果HVAC系统出故障或一系列环境控制系统出故障，则可以使用本发明来设定人工的低能量目标，以确保结果得到的散热可以受到限制从而避免由过热引发的紧急停机(这并不合适并且可能导致数据损失)。[0039]系统控制器404基于系统控制器404的输入来管理基础设施控制系统402的电源配置。系统控制器404的输入e(t)包括系统设定点输入或能量目标输入r(t)减去系统设备406的输出信号P (t)，该输出信号通过使用反馈回路408被反馈到输入，其中P (t)表示系统设备406消耗的实际电力。因此，系统控制器404的输入e(t)是提供能量目标输入和在上一次系统级时间间隔期间所消耗的实际能量之间的误差的误差信号(即，e(t)=r(t)-p(t))。然后使用误差信号e(t)来确定系统设备406的能量目标输入。
系统控制器404因此工作以提供最优变化率以获得平衡，即，值为零(O)的误差信号e(t)。换言之，系统控制器404工作以消除误差。系统控制器404可以是比例控制器、t匕例积分控制器、比例积分导数控制器或用于施加控制以跟踪变化的变量的任何其他类型的控制器。
来自系统控制器404的输出信号c (t)是馈送到系统设备406的控制信号。因此，输入信号c (t)向系统设备406提供输入能量目标。
系统设备406包括多个节点410a、410b和410c，每个节点包括加权模块(weighting module) 412a、412b 和 412c 以及相应的个体控制系统 414a、414b 和 414c。每个个体控制系统414a、414b和414c均以与基础设施级控制系统402类似的方式工作。每个加权模块和相应的个体控制系统代表了系统设备406内使用的一个电源域/集群。尽管系统设备406被示出为拥有具有域加权的3个个体控制系统，但本领域的技术人员知道可以使用具有域加权的多于3个或少于3个的个体控制系统，并且具有域加权的个体控制系统的实际数目直接与在数据中心或IT基础设施中使用的电源域/集群的数目相关。
域加权模块412a、412b和412c使得每个电源域/集群相对于由系统控制器404在所有电源域/集群上分配的电力(输出电力c(t))而被加权。因此，域加权模块412a、412b和412c通过允许数据中心或IT基础设施关照给执行某重要功能的系统进行电力分配来提供一种服务质量模式。例如，如图3示出的，通过分别使用加权乘数33.33%U3.33%和53.33%，电源管理域/集群304a、304b和304c提供针对总目标电力/能量的域加权。
向每个个体控制系统414a、414b和414c的输入是一个误差信号，其表示加权目标电力/能量级别减去由相应的电源域/集群所消耗的实际电力(控制系统414a、414b和414c的输出)，后者是经反馈回路提供的。个体控制系统414a、414b和414c用于管理数据中心或IT基础设施中的每个电源域/集群的本地电源配置。控制系统414a、414b和414c中的每一个包括本地控制器416a、416b和416c、本地系统设备418a、418b和418c和反馈回路420a、420b和420c。本地控制器416a、416b和416c以与上述系统控制器404类似的方式工作，并且本地系统设备418a、418b和418c以与上述系统设备406类似的方式工作。即，基于来自本地控制器416a、416b和416c的输入，控制系统414a、414b和414c管理本地系统设备418a、418b和418c的电源配置。
因此，基于嵌套在其内的不同范围，本发明的实施例提供了个体控制系统，使得每个本地控制系统的本地控制器输出被用作嵌套的控制系统内的输入。在整个控制系统的每一级(stage)，给每个级别指定能量目标，然后使用其来转换所有系统中特定组件的电源状态。可以通过使用运行时代理以多种方式改变每个节点上的电源状态转换。例如，这可以通过使用运行时OS(操作系统)守护进程(daemon)、固件来以带内方式实现，或通过基板管理控制器(BMC)来以带外方式实现。[0046]示出了通用传递函数422，以针对基础设施级控制系统402的输出，描述z域中嵌套的控制系统的交互。利用基于规范控制理论(formal control theory)的本发明的实施例，可以针对每个级别来谨慎选择并且分析控制增益，这确保了稳定性而不管在每个级别处设定点上的变化。
尽管仅示出了一级的嵌套控制系统，但本发明的实施例不限于一级的嵌套控制系统。本领域的技术人员知道，还可以使用多于一级的嵌套控制系统而不偏离本发明的范围。
图5是示出了根据本发明的一实施例的用于动态地管理基础设施的电力/能量消耗的方法的示例性流程图500。本发明不限于这里相对于流程图500来描述的实施例。而是，在阅读了这里提供的教导之后，对于相关领域的技术人员来说显而易见的是，其他功能流程图也在本发明的范围内。处理过程开始于块502，其中该处理过程立即进行到块504。
在块504处，对数据中心或IT基础设施进行初始化。对数据中心或IT基础设施的初始化包括:给需要通电的任何装置上电，并且使得管理员配置能量目标。这包括向数据中心或IT基础设施中的每个电源管理域/集群提供域加权。通常通过数据中心操作员(在数据中心的情况下)或系统管理员(在更一般的大规模IT部署的情况下)来配置该处理过程。在正常条件下，一旦配置完毕，系统就自治地工作。该处理过程然后进行到块506。
在块506处，将设定点能量目标分配给用于控制该数据中心或IT基础设施的电力/能量消耗的基础设施级控制系统。这构成了主要控制系统。该处理过程进行到块508。
在块508处，确定误差信号。误差信号是基于所接收的设定点目标和在上一次预定采样时间间隔期间所接收的基础设施的实际能量消耗。该处理过程然后进行到块510。
在块510处，确定基于该误差信号而调整过的能量目标。调整过的能量目标由基础设施级控制系统控制器(例如，系统控制器404)确定。该处理过程然后进行到块512。
在块512处，将调整过的能量目标或调整过的设定点能量目标分配给系统设备，以使得系统设备通过如下方式来动态管理能量消耗:转换特定组件的电源状态，以满足该系统设备(并且由此整个基础设施)的能量目标。系统设备的动作由层次结构内的级别所确定。例如在最高级别，设备可能将更新后的策略分配给基础设施内较低级别的控制器。在该层次结构内的中间级别，系统设备可能基于由较高级别的控制器发送的全局策略和本地效应(例如，某些系统上增加的热负荷)的交集来向在其控制下的机器子集发送更新后的策略。在控制系统的最低级别，该设备将对电源状态转换进行改变，以满足中间级别的控制器发送的策略要求。
图6是示出了根据本发明的一实施例的用于动态地管理系统设备的电力/能量消耗的方法的示例性流程图600。本发明不限于这里相对于流程图600而描述的实施例。而是，在阅读了这里提供的教导之后，对于相关领域的技术人员来说显而易见的是，其他功能流程图也在本发明的范围内。处理过程开始于块602，其中该处理过程立即进行到块604。
在块604处，接收系统设备能量目标作为接收。系统设备能量目标是作为来自系统控制器(例如系统控制器404)的输出而发送的调整过的能量目标。该处理过程进行到块 606。
如早先指示的，每个系统设备包括多个域/集群加权模块，其耦合到由本地控制系统构造并控制的多个电源域/集群。在块606处，针对系统设备中的每个电源域/集群，对系统设备能量目标进行加权。加权使得每个电源域/集群接收系统设备目标设定点的一部分。这样的加权策略典型地由数据中心操作员或系统管理员配置。取决于这样的因素，例如应用类型、时间度量和物理位置等，分摊给每个电源域/集群的系统设备目标设定点的量可以发生变化。该处理过程然后进行到块608。
在块608处，基于每个电源域/集群的加权后的设定点和在上一个时间间隔期间该电源域/集群所消耗的电力(经由本地反馈回路提供)，由该电源域/集群来确定本地误差信号。该处理过程然后进行到块610。
在块610处，本地系统控制器调整本地误差信号，以向电源域/集群提供最优能量目标作为输入。该处理过程然后进行到块612。
在块612处，为电源管理域/集群确定基于能量目标的电源配置。该处理过程进行到块614。
在块614处，电源管理域/集群使得其配置适应于满足指定的能量目标。换言之，电源管理域/集群使用最优能量目标以对其配置内的特定组件的电源状态进行转换。这可以包括调整电源状态，例如上述的S状态、P状态、C状态和D状态。该处理过程然后进行到块 616。
在块616处,确定来自所有电源管理域/集群的系统设备电力输出。将该输出电力作为反馈回路来提供，以确定该基础设施的误差信号。
如早先指示的，尽管仅示出了一级的嵌套控制系统，但本发明的实施例不限于一级的嵌套控制系统。因此，对于更多级的嵌套控制系统或系统设备而言，在每个级别上均给出能量目标。然后每个级别以与上述类似的方式使用该能量目标，这将要对嵌套系统中的特定组件的电源状态进行转换，以满足其能量目标。利用本发明的实施例，可以随时改变电源状态。
图7是示出了示例性计算机系统的框图，其中可以利用所述实施例的各方面。计算机系统700包括处理器701 (也被称为带内处理器)。处理器701可以经由存储器控制中心(MCH) 703而连接到随机存取存储器705。处理器701可以是能执行软件的任何类型的处理器，例如微处理器、数字信号处理器、微控制器等。尽管图7仅示出了一个这样的处理器701，但是在平台700中可以有一个或多个处理器，并且一个或多个处理器可以包括多个线程、多个内核等。
处理器701可以经由输入/输出控制中心(ICH) 707而进一步连接到输入/输出(I/o)设备。ICH 707可以经由少针脚型(LPC)总线702而耦合到各种设备，例如，超级I/O控制器(SIO)、键盘控制器(KBC)和可信平台模块(TPM)。SIO例如可以访问软盘驱动器或工业标准体系结构(ISA)设备。在一实施例中，ICH 707经由串行外设接口(SPI)总线704而耦合到非易失性存储器。该非易失性存储器可以是闪速存储器或静态随机存取存储器(SRAM)等。计算机系统700还可以包括带外(OOB)微控制器710。OOB微控制器710可以经由总线712 (典型地是外围组件互连(PCI)或PCI Express总线)而连接到ICH 707。OOB微控制器710还可以经由SPI总线704而耦合到非易失性存储装置(NV存储装置)717。NV存储装置717可以是闪速存储器或静态RAM(SRAM)等。在许多现有的系统中，NV存储装置717是闪速存储器。
OOB微控制器710可以用于在由OOB微控制器710和处理器701共享的存储器中存储包含指令的“消息”。在示出的实施例中，处理器701包括可由处理器701和OOB微控制器710访问的共享存储器752。共享存储器752可以驻留在RAM 705的保留区域752a中，或位于单独的非易失性存储装置752b中等等。共享存储器752可以用作这些消息的信箱。因此，在一个方面，OOB控制器710可以独立于处理器701的状态(包括操作系统(OS)和在处理器701上运行的任何其他程序)而将消息存储在共享存储器752中或从共享存储器752取回消息。因此，在该示出的实施例中，OOB微控制器710可以在共享存储器752中存储消息或从中取回消息，而不管处理器701是正被初始化或被关闭，或操作系统正启动、运行、崩溃或其他情况。共享存储器752可以是非易失性(NV)存储器，例如闪速存储器或静态随机存取存储器(SRAM)。
OOB微控制器710独立于操作系统或任何系统启动程序而工作，因此OOB微控制器710可以具有自己的专用控制电路、固件、操作系统等，以用于独立于计算机系统700的余下部分的状态而控制OOB微控制器710的操作。应该理解，OOB微控制器710和其他组件的操作无关性的程度可以取决于特定应用而变化。
OOB微控制器710可以被看作是“微型”处理器。像全功能处理器一样，OOB微控制器710具有可操作地耦合到高速缓存715的处理器单元711以及RAM (随机存取存储器)和R0M(只读存储器)存储器713。OOB微控制器710可以具有嵌入式网络接口 723和到电源725的独立连接，以便即使当带内处理器701不活动时也能进行带外通信。
本发明的实施例的某些方面可以使用硬件、软件或其组合来实现，并且可以在一个或多个计算机系统或其他处理系统中实现。实际上，在一个实施例中，可以在可编程机器上执行的程序中实现所述方法，所述可编程机器例如是移动式或固定式计算机、个人数字助理(PDA)、机顶盒、移动电话和寻呼机、以及其他电子设备，其中每个设备包括多个处理器内核、处理器内核可读的存储介质(包括易失性和非易失性存储器和/或存储元件)、至少一个输入设备和一个或多个输出设备。将程序代码应用到使用输入设备输入的数据，以执行所述的功能并且生成输出信息。可以将该输出信息应用到一个或多个输出设备。本领域的技术人员可以理解，利用包括多处理器系统、小型计算机、大型计算机等在内的各种计算机系统配置均可实现本发明的实施例。
可以用高级过程语言或面向对象语言来实现每个程序以与处理系统通信。然而，如果需要，可以用汇编或机器语言来实现程序。在任何情况下，可以编译或解释该语言。
程序指令可以用于使被用所述指令进行编程的通用或专用处理系统执行这里所述的方法。可替代地，所述方法可以由包含用于执行该方法的硬连线逻辑的专用硬件组件来执行，或者可以由经编程的计算机组件和定制硬件组件的任何组合来执行。可以将这里所述的方法提供为计算机软件产品，该产品可以包括其上存储有指令的机器可读介质，所述指令可以用于对处理系统或其他电子设备进行编程以执行所述方法。这里使用的术语“机器可读介质”或“机器可访问介质”包括能存储或编码一系列由机器执行的指令并且使机器执行这里所述的任何一种方法的任意介质。因此，术语“机器可读介质”或“机器可访问介质”包括但不限于固态存储器、光盘和磁盘、以及对数据信号进行编码的载波。此外，在本领域通常将以一种或另一种形式出现的软件(例如，程序、过程、处理、应用、模块、逻辑等)认为是执行动作或导致结果。这样的表达仅是用来陈述由处理系统执行软件以使处理器执行动作或产生结果的一种简洁方式。
尽管上面已描述了本发明的各种实施例，但应该理解，仅是以示例而非限制的方式给出这些实施例。本领域技术人员应该理解，可以从中进行各种形式和细节上的变化，而不偏离由所附权利要求
所限定的本发明的精神和范围。因此，本发明的广度和范围并不受限于任何上述示例性实施例，而是应该根据下列权利要求
和它们的等价物来限定。
权利要求
1.一种用于控制电力/能量分配的系统，包括: 主要策略配置和控制服务器； 耦合到所述主要策略配置和控制服务器的联网的路由器；以及 耦合到所述路由器的多个电源管理域/集群， 其中，所述主要策略配置和控制服务器在预定时间间隔上将能量目标分配给所述多个电源管理域/集群中的每一个，以使所述多个电源管理域/集群中的每一个能够管理其能量消耗从而满足所述能量目标， 其中在每个预定时间间隔的结尾，确定基于由每个电源管理域/集群在所述预定时间间隔期间实现的且经反馈回路接收的合计能量消耗与所述能量目标的误差信号，以提供后续的针对下一时间间隔的能量目标。
2.如权利要求
1所述的系统，其中，所述多个电源管理域/集群中的每一个包括至少一个本地配置服务器和多个组成节点，所述多个组成节点中的每一个包括服务器、工作站、便携式计算机和外围组件，其中 所述至少一个本地配置服务器接收加权后的能量目标以在所述多个组成节点内动态地分配电力。
3.如权利要求
2所述的系统，其中，所述至少一个本地配置服务器对所述电源管理域/集群内的特定组件的电源状态进行转换，以满足所述加权后的能量目标。
4.如权利要求
1所述的系统，其中，所述多个电源管理域/集群中的每一个是基于下列中的至少一个:物理邻近性、网络距离、部署类型和应用类型。
5.如权利要求
1所述的系统，其中，所述多个电源管理域/集群中的每一个包括基础设施或数据中心中的一排服务器、工作站、便携式计算机和外围组件。
6.如权利要求
1所述的系统，其中，一个电源管理域/集群被分配有针对每个预定时间间隔的目标能量的一部分。
7.如权利要求
1所述的系统，其中，所述多个电源管理域/集群中的每一个通过带内操作系统OS守护进程、固件或带外基板管理控制器BMC来动态地监控电力/能量消耗。
8.如权利要求
1所述的系统，其中，所述多个电源管理域/集群中的每一个包括多个节点，每个节点包括一个或多个组件，每个组件包括多个电源状态，以用于提供一系列可用的电源配置，其中所述多个电源管理域/集群中的每一个利用所述电源配置来满足能量目标。
9.如权利要求
8所述的系统，其中，所述多个电源状态包括系统状态、处理器性能状态、处理器电源状态和设备状态。
10.如权利要求
1所述的系统，其中，所述多个电源管理域/集群中的每一个重新配置其电源配置以实现针对多个预定时间间隔中的每个预定时间间隔分配的所述能量目标。
11.如权利要求
10所述的系统，其中，每个电源管理域/集群包括至少一个本地配置服务器以重新配置其电源配置以实现针对每个预定时间间隔分配的所述能量目标，并且其中在每个预定时间间隔的结尾，由所述至少一个本地配置服务器确定基于由每个电源管理域/集群在所述预定时间间隔期间实现的且经反馈回路接收的合计能量消耗与所述能量目标的误差信号，以提供后续的针对下一时间间隔的能量目标。
12.如权利要求
1所述的系统，其中，所述多个电源管理域/集群包括用于调整和重新分配电力的多个控制系统，所述多个电源管理域/集群包含在基础设施级控制系统内，由此所述基础设施级控制系统为所述多个电源管理域/集群中的每一个调整和重新分配电力级别。
13.一种用于管理电力分配的方法，包括: 对基础设施进行初始化； 通过基础设施级控制系统接收能量目标，所述能量目标用于使所述基础设施的电源配置适应于满足所述能量目标； 确定误差； 基于所述误差来调整所述能量目标；以及 将调整过的能量目标分配给系统设备，以使得所述系统设备通过对所述基础设施内的特定组件的电源状态进行转换来动态管理电力消耗，以满足所述系统设备的能量目标。
14.如权利要求
13所 述的方法，其中，对基础设施进行初始化包括:给所述基础设施内的组件通电，并且确定所述系统设备内的多个电源管理域/集群的加权因子。
15.如权利要求
13所述的方法，其中，对于所述基础设施级控制系统来说，所述误差基于所述能量目标和在上一时间间隔期间的实际电力消耗。
16.如权利要求
13所述的方法，其中，将调整过的能量目标分配给系统设备以使得所述系统设备通过对所述基础设施内的特定组件的电源状态进行转换来动态管理电力消耗以满足所述系统的能量目标的步骤包括: 接收所述调整过的能量目标； 针对所述系统设备内的多个电源管理域/集群中的每一个来对所述调整过的能量目标进行加权； 基于经加权调整过的能量目标和由反馈回路提供的在上一时间间隔期间系统设备内的所述多个电源管理域/集群中的每一个所消耗的电力来确定本地误差； 调整所述本地误差，以向所述多个电源管理域/集群中的每一个提供最优能量目标；以及 对所述特定组件的电源状态进行转换，以满足所述多个电源管理域/集群中的每一个的最优能量目标。
17.如权利要求
16所述的方法，进一步包括: 确定所述多个电源管理域/集群中的每一个的实际电源管理域/集群输出电力；以及 对每个实际电源管理域/集群输出电力进行合计，以用作对所述基础设施级控制系统的反馈。
18.如权利要求
16所述的方法，其中，对所述特定组件的电源状态进行转换以满足所述多个电源管理域/集群中的每一个的最优能量目标的步骤包括:转换所述特定组件的系统状态、处理器性能状态、处理器电源状态和设备状态。
专利摘要
一种用于建立和动态控制大规模数据中心或IT基础设施中的能量消耗的系统和方法。该系统包括主要配置服务器、耦合到该主要配置服务器的路由器和耦合到该路由器的多个电源管理域/集群。该主要配置服务器在预定的时间间隔上将能量目标分配给每个电源管理域/集群，以使得每个电源管理域/集群能够管理每个电源管理域/集群的电力消耗从而满足能量目标。
文档编号H04W52/04GKCN101472327 B发布类型授权 专利申请号CN 200810184730
公开日2013年6月19日 申请日期2008年12月29日
发明者M·E·托伦蒂诺 申请人:英特尔公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan专利引用 (3),