[发明专利]管理分布式计算系统中的功率供应

说明书

背景

向诸如数据中心、网格、云、容器等大规模计算基础结构中的大量的分布式计算元件供应功率（power）通常是一个具有挑战性的问题。通常，使用静态连线（wiring）和功率备份基础结构来将固定的功率预算或功率量分配到多个功率消耗元件，包括计算机服务器、存储设施、以及网络设备等（统称为计算元件）。这些元件的功率消耗不是静态的，而是经常随着在这些元件上执行的用户应用的动态工作负载或数据访问模式而改变。由这些改变所带来的一个问题在于：静态功率分配基础结构可能即便在其他元件存在多余容量时也不能容易地向需要功率的元件重新分配功率。目前，为了在这种改变期间保持系统工作，向该系统的每一不同部分提供大量的多余功率容量以便能够适应每一部分中的动态需求变化。因此，在功率供应系统的一个部分中功率可能未被充分利用，而同时在该功率供应系统的另一部分中功率可能不足。

下面讨论与动态功率管理相关的技术。

概述

以下概述仅是为了介绍在以下详细描述中讨论的某些概念而被包括的。本概述并不是全面的，并且不旨在描绘所要求保护的主题的范围，该范围由所附的权利要求书来阐明。

简言之，可以在线方式，或者将在线方式与离线方式相组合地，监视各计算元件的功率消耗，并且可跨越功率分配基础结构将功率使用与功率可用性或指定预算相比较。例如，功率分配基础结构可能跨数据中心联位（房间）、机架、电路、容器、或个体服务器或群集具有固定的功率预算。当超出被预算的边界的一个或多个处的功率预算（或接近超出或预测要超出）时，可启动功率预算实施来主动地（或抢先地）减少该基础结构中的过载部分（或者预测要过载的部分，分别地）中的功率使用。基于用户和/或操作者所指定的功率管理策略，使用一个或多个实施机制来控制功率使用。这些机制可包括以下的或其他的。工作负载中导致增加的功率使用的部分或全部可被迁移到功率基础结构中没有超出功率预算的那些部分（例如，不同的联位（colo））。对于无状态服务，可终止过载点处的应用实例或托管（host）应用实例的虚拟机（VM），并且在稍后的时间在同一服务器或不同服务器上实例化新的实例或托管新实例的VM；即便在应用状态可被重新创建的情况下（例如，在即时消息收发服务中使用存储在用户客户端中的信息），这些技术也是适用的。应用组件本身或托管应用组件的虚拟机可被迁移或临时挂起执行（例如，分页（page）到存储）并在稍后的时间在同一服务器或不同服务器上恢复，过载部分中的服务器可被关闭或变换到低功率执行状态或低功率睡眠状态并在该基础结构的其他部分中启动类似的服务器。进入数据中心的用户工作负载可被重新定向到同一数据中心或其他数据中心中的非过载部分中的服务器。可通过减少某些服务器（例如，执行低优先级或低收益应用的那些服务器）上的CPU处理器频率（和/或存储器/高速缓存分配以及存储器带宽以及其他资源）来减少那些服务器上的功率使用。可减少分配给某些应用的CPU时间，从而允许处理器以低功率执行状态或低功率睡眠状态花费更多时间，并因此减少平均功率提取。可向用户、操作者、以及软件应用发送自动化的功率警告，可通过改变它们的处理类型（例如，电影流传输服务器可从高清分辨率切换到标准清晰度）来对所述警告进行响应，并且减少的工作负载减少了所提取的功率。可重定向进入的用户请求，并且可基于可用功率容量、动态功率定价/可用性、托管计算元件的可用性及容量、迁移成本（诸如迁移中导致的带宽和等待时间）以及其他因素来跨地理上分布的数据中心迁移工作负载。还可调用由所部属的软件和硬件提供的其他功率控制选项。

许多附带特征将参考以下的详细描述并结合附图考虑以在下文解释。

附图简述

根据附图阅读以下详细描述，将更好地理解本发明，其中在所附描述中使用相同的附图标记来指代相同的部分。

图1示出用于一计算基础结构的功率分配系统。

图2示出计算基础结构。

图3示出用于实现能量实施模块（EEM）功能的两个模块。

图4示出用于跨机架管理功率消耗的一实现。

图5示出由管理系统执行的实例功率管理过程。

详细描述

功率分配概览