(57)【要約】      （修正有）【課題】停電などの非常時において、サーバのクロック周波数を低減させることで、サーバの稼働を継続させた状態で、サーバ消費電力を低減し、空調用のＵＰＳの容量を低下させることで、従来に比較してＤＣ（電算センター）の施設を構築する際のイニシャルコスト、設置スペース及び設備管理運用にかかるコストを低減することが可能なサーバ制御システムを提供する。【解決手段】無停電サーバシステム１０において、サーバ制御システムは、サーバが配置されている居室に対する電力の供給が停止された際、サーバの発熱量を抑制するように、サーバの稼働制御を行う。電力の供給が停止したことを示す停止信号が供給されると、前記サーバを稼働させるクロックのクロック周波数を、予め設定された設定クロック周波数に変更する制御信号を出力するサーバ制御部を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーバが配置されている居室に対する電力の供給が停止された際、非常用発電機が電力を開始するまでの間、前記サーバの発熱量を抑制するように、前記サーバの稼働制御を行うサーバ制御システムであり、
前記電力の供給が停止したことを示す停止信号が供給されると、前記サーバを稼働させるクロックのクロック周波数を、予め設定された設定クロック周波数に変更する制御信号を出力するサーバ制御部
を備えることを特徴とするサーバ制御システム。
【請求項２】
前記設定クロック周波数が、前記電力の供給が停止してから所定の時間が経過するまで、前記サーバの消費電力量を所定の電力量に抑制するクロック周波数に設定されている
ことを特徴とする請求項１に記載のサーバ制御システム。
【請求項３】
前記所定の時間が、前記電力が停止してから、前記居室に電力を供給する前記非常用発電機が電力の供給を開始するまでの時間である
ことを特徴とする請求項２に記載のサーバ制御システム。
【請求項４】
サーバが配置されている居室に対する電力の供給が停止された際、非常用発電機が電力を開始するまでの間、前記サーバの発熱量を抑制するように、前記サーバの稼働制御を行うサーバ制御方法であり、
制御部が、前記電力の供給が停止したことを示す停止信号が供給されると、前記サーバを稼働させるクロックのクロック周波数を、予め設定された設定クロック周波数に変更する制御信号を出力するサーバ制御過程
を含むことを特徴とするサーバ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーバ制御システム及びサーバ制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
データセンターや電算センター（以下、ＤＣと示す）などの建物においては、サーバの配置されている居室、例えばサーバ室に対する電源の供給が、停電あるいは電源設備の故障などにより停止される場合がある。この電源の供給が停止された際、電源のバックアップとしては非常用発電機が設置されているが、この非常用発電機が稼働されて電源が供給されるまでには約数十秒程度の時間を要する。
【０００３】
近年においては、サーバ数の増加に伴い、サーバ室におけるサーバの消費電力が増加しているため、上記停電してから非常用発電機が稼働するまでの時間に、サーバ室の温度が上昇し、サーバの稼働に支障をもたらす。
そのため、一般的には、サーバ室に併設して、サーバや空調設備機器などの設備を稼働させるＵＰＳ（Uninterruptible Power Supply、無停電電源装置）を設置し、停電してから非常用発電機が稼働するまでの時間において、この空調機用のＵＰＳによりサーバ室の空調機への電源供給を継続している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２３８１８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述したようなＵＰＳは極めて高価であり、ＤＣの施設などの建物を構築する際のイニシャルコスト低減の障害となっている。
また、大容量のＵＰＳはバッテリの交換などのランニングコストやメンテナンスにかかる費用も高価であり、設備管理運用にかかるコストの負担が大きい。また、この大容量のＵＰＳの設置には広大なスペースが必要となる。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、空調機用のＵＰＳの設備容量を低下させ、ＤＣの施設などの建物を構築する際のイニシャルコスト、及び設備管理運用にかかるコストを低減することが可能なサーバ制御システム及びサーバ制御調整方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、本発明のサーバ制御システムは、サーバが配置されている居室に対する電力の供給が停止された際、非常用発電機が電力を開始するまでの間、前記サーバの発熱量を抑制するように、前記サーバの稼働制御を行うサーバ制御システムであり、前記電力の供給が停止したことを示す停止信号が供給されると、前記サーバを稼働させるクロックのクロック周波数を、予め設定された設定クロック周波数に変更する制御信号を出力するサーバ制御部を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明のサーバ制御システムは、前記設定クロック周波数が、前記電力の供給が停止してから所定の時間が経過するまで、前記サーバの消費電力量を所定の電力量に抑制するクロック周波数に設定されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明のサーバ制御システムは、前記所定の時間が、前記電力が停止してから、前記居室に電力を供給する前記非常用発電機が電力の供給を開始するまでの時間であることを特徴とする。
【００１０】
本発明のサーバ制御方法は、サーバが配置されている居室に対する電力の供給が停止された際、非常用発電機が電力を開始するまでの間、前記サーバの発熱量を抑制するように、前記サーバの稼働制御を行うサーバ制御方法であり、制御部が、前記電力の供給が停止したことを示す停止信号が供給されると、前記サーバを稼働させるクロックのクロック周波数を、予め設定された設定クロック周波数に変更する制御信号を出力するサーバ制御過程を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、サーバのクロックのクロック周波数を低減させることで、停電時において、サーバの稼働を縮退運転で継続させた状態で、非常用発電機が稼働するまでの時間、空調用ＵＰＳにてサーバ室空調電源を継続して供給し、サーバ室の室温の上昇を抑制できる。サーバを縮退運転で継続運転することで、サーバ室の空調機用のＵＰＳの容量を低下させることができ、従来に比較してＤＣの施設を構築する際のイニシャルコスト、及び設備管理運用にかかるコストを低減することが可能なサーバ制御システム及びサーバ制御調整方法を提供することが可能となる。
また、本発明によれば、サーバ室の空調機用のＵＰＳの設置スペースについても低減可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態によるサーバ制御システムを用いた無停電サーバシステムの構成例を示す概略ブロック図である。
【図２】パワーキャッピング機能におけるＣＰＵ負荷とサーバの消費電力との対応の一例を示す図である。
【図３】商用電力（商用電源）の供給が有る状態から、一旦供給が無くなり（電源断）、その後非常用発電機が稼働した状態の各々におけるサーバにおけるパワーキャッピングの機能の動作について時系列的に説明する図である。
【図４】サーバ室におけるサーバ１３への給気温度（コールドアイル部）の温度状態変化のシミュレーション例を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態によるサーバ制御システムを用いた無停電サーバシステムの構成例を示す概略ブロック図である。この図１において、無停電サーバシステム１０は、サーバ制御システム１１、非常用発電機１２、サーバ１３＿１、サーバ１３＿２、サーバ１３＿３、…、サーバ１３＿ｎ、空調機１４、サーバ用ＵＰＳ１５、空調用ＵＰＳ１６、電力異常検知器１７及び電力経路切替器１８の各々を備えている。以下、サーバ１３＿１、サーバ１３＿２、サーバ１３＿３、…、サーバ１３＿ｎの全てを示す場合、サーバ１３と記載する。
通常はサーバ１３、空調機１４に対しては、電力経路切替器１８を介して商用電源が供給されている。電力異常検知器１７が商用電源の停電を検知した場合には、非常用発電機１２を起動し、電源系統を電力経路切替器１８にて商用電源から非常用発電機１２の電源に切り替える際、切り替えにタイムラグが発生する。そのタイムラグ対策として、サーバ１３の電源はサーバ用ＵＰＳ１５、空調機１４の電源は空調機用ＵＰＳ１６にて、非常用発電機１２から電力が供給される短時間の電源バックアップを行う。その結果、非常用発電機１２から電力が供給されるまで、サーバ１３、空調機１４に対する電源供給が継続される。
この際、必要となる空調機１４の能力、空調機用ＵＰＳ１６の必要容量は、サーバ１３の合計消費電力量に依存する。
停電発生直後にサーバ１３を縮退運転させることができれば、必要な空調機能力も低減し、空調機用ＵＰＳ１６の容量も低減させることができる。
そして、所定の時間が経過し非常用発電機１２が安定稼働した段階で、電力経路切替器１８にて非常用発電機電源側に完全に切替えて、電源供給を継続する。
【００１４】
商用電力が供給されない停電時に停電信号（停電したことを示す停止信号）が、電力異常検知器１７からサーバ制御システム１１に対して供給される。
【００１５】
サーバ制御システム１１は、電力異常検知器１７から停電信号が供給されると、消費電力を低減する制御を、サーバ室内のサーバ１３の各々に対して行う。
サーバ制御システム１１は、異常検知部１１１、サーバ制御部１１２及び記憶部１１３の各々を備えている。
【００１６】
異常検知部１１１は、停電信号を受けて、停電信号が供給されたことを示す確認信号を、サーバ制御部１１２に対して出力する。
サーバ制御部１１２は、異常検知部１１１からの確認信号に基づき、ＣＰＵを稼働するクロックのクロック周波数（サーバ１３を稼働させるクロックのクロック周波数）を低下させる制御信号を、予め設定されたクロック周波数の数値とともに、サーバ１３に対して出力する。
【００１７】
記憶部１１３には、サーバ１３の消費電力を低減する際に用いる、ＣＰＵのクロック周波数の数値（上記予め設定されたクロック周波数の数値、以下、設定クロック周波数と示す）が予め書き込まれて記憶されている。
【００１８】
ここで、設定クロック周波数は、上述したようにサーバ１３の各々の消費電力を低下させるため、通常のクロック周波数に対して低く設定されている。また、設定クロック周波数は、サーバ１３の各々の消費電力が、空調機１４の空調能力以内で対応できる範囲となるように適時設定される。
また、サーバ制御部１１２は、上記制御信号を出力する際、記憶部１１３から設定クロック周波数を読み出し、制御信号に付加してサーバ１３の各々に対して出力する。
【００１９】
ここで、サーバ１３の各々は、パワーキャッピング（電力制限）機能を有していることが前提である。このパワーキャッピング機能とは、本実施形態において、サーバ内のＣＰＵを稼働させるクロックのクロック周波数を低減し、サーバによる電力消費の上限を設定する機能を示している。そのため、サーバ１３の各々は、サーバ制御部１１２からの制御信号を受信すると、正常時におけるクロック周波数から制御信号に付加されている設定クロック周波数に、ＣＰＵのクロックのクロック周波数を変更し、サーバ消費電力を低減する。
【００２０】
図２は、パワーキャッピング機能におけるＣＰＵ負荷とサーバの消費電力との対応の一例を示す図である。図２においては、縦軸がＣＰＵ負荷（％）を示し、横軸がサーバの消費電力（Ｗ）を示している。この図２は、ＣＰＵ負荷の数値に対応したサーバの消費電力の変化の一例を示している。このＣＰＵ負荷は、例えば、ＣＰＵに供給されるクロックのクロック周波数が仕様における最大値の場合を１００％として示している。
【００２１】
図２の例において、ＣＰＵのクロックのクロック周波数が最大値、すなわちＣＰＵ負荷１００％の場合、サーバの消費電力が３４０（Ｗ）である。
そして、ＣＰＵ負荷が９０％の場合、サーバの消費電力が２６０（Ｗ）となり、ＣＰＵ負荷が４６％の場合、サーバの消費電力が１４０（Ｗ）となる。このように、ＣＰＵ負荷を４６％とすることにより、サーバの消費電力をＣＰＵ負荷１００の場合に比較して１４０Ｗ／３４０Ｗ＝約４１％程度に低下させることができる。
【００２２】
このＣＰＵ負荷をどの程度とするかは、このサーバ室に設置するサーバ１３の各々の発熱による上昇する温度を、商用電力の停電から非常用発電機１２が稼働するまでの時間、空調機１４を稼働させない状態で、サーバ１３の稼働に支障ない温度範囲に抑制できる範囲に設定する。
【００２３】
記憶部１１３には、非常時において、予めクロック周波数を設定クロック周波数に変更するサーバ１３が設定されている。この場合、非常時においては、記憶部１１３に予め指定された一部のサーバ１３のクロック周波数を設定クロック周波数に変更し、他のサーバ１３のクロック周波数の変更は行わないというような運用もできる。
【００２４】
図３は、商用電力（商用電源）の供給が有る状態から、一旦供給が無くなり（電源断）、その後非常用発電機が稼働した状態の各々におけるサーバにおけるパワーキャッピングの機能の動作について時系列的に説明する図である。
図３において、施設電源の項目は、サーバ室に対する電力の供給状態を示している。商用電源有りは、サーバ室に対して商用電源が供給されている通常の状態を示している。電源断は、停電などにより、サーバ室に対して商用電源が供給されない非常時の状態を示している。この電源断の状態は、商用電源が停電した非常時において、非常用発電機１２が稼働していない（電力を供給できる状態になっていない）状態を示している。発電機電源確立は、非常用発電機１２がサーバ１３及び空調機１４に対する電力の供給が可能となった状態を示している。
【００２５】
空調機の項目は、もし仮に空調機用ＵＰＳ１６が無かった場合に空調機が稼働するか否かを示している。この項目が断の場合は、空調機１４が稼働していない状態を示している。この項目がＯＮの場合は、空調機１４が稼働している状態を示している。この項目が断となってしまう部分の電源バックアップのために空調機用ＵＰＳ１６が設置される。サーバの消費電力量により空調機用ＵＰＳ１６の必要容量も変化する。
サーバのパワーキャッピングの項目は、サーバ１３におけるパワーキャッピングが機能しているか否かを示している。この項目がＯＦＦの場合は、パワーキャッピング機能が働いていない状態を示している。この項目がＯＮの場合は、パワーキャッピング機能が働いている状態を示している。このとき、サーバ１３の処理能力が低下、すなわちＣＰＵ負荷が低下し、サーバ１３の消費電力が低下する。
【００２６】
サーバ最大消費電力の項目は、ＣＰＵ負荷の状態と、そのＣＰＵ負荷に対応した消費電力が示されている。
図３において、商用電源が有りの場合は、通常状態のため、サーバ１３のパワーキャッピング機能が働かない。このとき、サーバ最大消費電力はＣＰＵ負荷が１００％であり、消費電力は３４０Ｗである。
一方、商用電源が電源断の場合、非常状態において、非常用発電機１２からの電力の供給が開始されていないため、サーバ制御部１１２の制御により、サーバ１３のパワーキャッピング機能が働き、ＣＰＵのクロックが通常のクロック周波数から設定クロック周波数に変更される。このとき、消費電力が設定クロック周波数により１２０Ｗに低下するため、ＣＰＵ負荷は３５％に低減する。ＣＰＵ負荷が３５％に低下することにより、３４０Ｗ−１２０Ｗ＝２２０Ｗの消費電力が低下する。これにより、サーバ１３の各々の発熱量が低下し、サーバ室の温度の上昇を抑制され、必要となる空調機１４の能力、空調用ＵＰＳ１６の容量も低減できる。
また、発電機電源確立の場合は、非常用発電機１２からの電力の供給が開始されて、電源不足が改善されるため、サーバ制御部１１２の制御により、サーバ１３のパワーキャッピング機能が働かない状態に戻す。これにより、サーバ最大消費電力はＣＰＵ負荷が１００％であり、消費電力は３４０Ｗである。
【００２７】
図４は、サーバ室におけるサーバ１３への給気温度（コールドアイル部）の温度状態変化のシミュレーション例を示した説明図である。
図４において、空調機１４の各々はサーバ室の壁近傍及びサーバ１３それぞれのサーバラックの列の間に配置されている。
図４（ａ）は、停電後の０秒経過後のＣＰＵ負荷が１００％の場合のサーバ室における各サーバラックの温度変化のシミュレーション結果を示している。
図４（ｂ）及び図４（ｃ）の各々は、パワーキャッピング機能を利用しない場合、すなわち各サーバのＣＰＵ負荷が１００％の場合のサーバ室における各サーバラックの温度変化のシミュレーション結果を示している。
図４（ｄ）及び図４（ｅ）の各々は、パワーキャッピング機能を利用した場合、すなわち各サーバのＣＰＵ負荷が所定の割合に低下した場合のサーバ室における各サーバラックの温度変化のシミュレーション結果を示している。
また、図４（ｂ）から図４（ｅ）の各々は、図４（ａ）の線Ａ−Ａに対して線対称であるため、図の右半分を省略している。
【００２８】
図４（ａ）は、停電直後（０秒経過時）のサーバ室のコールドアイル部の温度を示しており、サーバ室におけるサーバラックの最高温度（ＭＡＸ）が２２℃である。停電して４０秒経過後に非常用発電機１２からの電源が供給される状態（発電機電源確立の状態）となり、８０秒後に空調機１４の圧縮機の運転が開始される（すなわち、温度調整が再開される）。
図４（ｂ）は、停電発生後８０秒経過した後、すなわち温度が最も上昇しているサーバ室におけるコールドアイル部の最高温度が６９．３℃である。
図４（ｃ）は、停電発生後９０秒経過した後、すなわち温度がある程度調整されているサーバ室におけるコールドアイル部の最高温度が６１．８℃である。
【００２９】
パワーキャッピング機能を用いる場合、サーバ制御部１１２は、停電直後に、サーバ１３の各々のＣＰＵ負荷を、３５％に低下させる。ここで、サーバ制御部１１２は、サーバ１３のＣＰＵのクロックのクロック周波数を設定クロック周波数とし、サーバ１３の各々の消費電力を８ｋＷから２．８ｋＷに低下させる。
図４（ｅ）は、停電発生後８０秒経過した後、すなわち温度が最も上昇しているサーバ室におけるコールドアイル部の最高温度が３９．８℃である。このとき、サーバ制御部１１２は、空調機電源確立後に、サーバ１３の各々のＣＰＵ負荷を、１００％に戻す。サーバ制御部１１２は、サーバ１３のＣＰＵのクロックのクロック周波数を通常のクロック周波数に戻す。このため、サーバ１３の各々の消費電力は、２．８ｋＷから８ｋＷに増加する。
図４（ｆ）は、停電発生後９０秒経過した後、すなわち温度がある程度調整されているサーバ室におけるコールドアイル部の最高温度が３８．２℃である。
【００３０】
図４（ｅ）における最高温度は、停電停止後０秒から８０秒までの空調機１４が停止されている間、サーバ１３の各々のＣＰＵ負荷が３５％に低下させられているため、図４（ｂ）の最高温度に比較して抑制されている。図４（ｅ）における最高温度３９．８℃という温度は、４０℃以内ということで、サーバを支障なく動作させることに対して対応可能な温度である。
【００３１】
上述したように、本実施形態によれば、商用電源が停電してから非常用発電機１２が空調機用電源を供給するまで、サーバ１３のＣＰＵのクロックのクロック周波数を通常のクロック周波数から低減し、ＣＰＵ負荷を低下させてサーバ１３の各々の発熱を抑制するため、空調用ＵＰＳ１６の電力容量を従来に比較して低減することが可能となる。
【００３２】
以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【００３３】
１０…無停電サーバシステム
１１…サーバ制御システム
１２…非常用発電機
１３，１３＿１，１３＿２，１３＿３，１３＿ｎ…サーバ
１４…空調機
１５…サーバ用ＵＰＳ
１６…空調機用ＵＰＳ
１７…電力異常検知器
１８…電力経路切替器
１１１…異常検知部
１１２…サーバ制御部
１１３…記憶部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2019004542.tif 000006