專利名稱：用以提升云端運(yùn)算的能源效率的系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于云端運(yùn)算的能源管理方法，特別涉及一種用以提升云端運(yùn)算的能源效率的系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
由于云端運(yùn)算可降低使用者終端的硬件需求，故將成為未來科技發(fā)展的主要發(fā)展趨勢(shì)。而云端運(yùn)算的發(fā)展如下所述。傳統(tǒng)而言，將一數(shù)據(jù)中心用于家用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及相關(guān)設(shè)施，如電信系統(tǒng)及儲(chǔ)存系統(tǒng)。上述數(shù)據(jù)中心通常包含額外電源或備用電源、備用數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)、環(huán)境控制系統(tǒng)(如:空調(diào)設(shè)施或滅火氣等)及安全裝置。要發(fā)展并維持這類大型數(shù)據(jù)中心需要一初期的資本開支及固定的管理預(yù)算。在開創(chuàng)一個(gè)新的商業(yè)活動(dòng)時(shí)，特別是指在線或網(wǎng)絡(luò)商業(yè)活動(dòng)，其最主要的開銷之一為建立一個(gè)數(shù)據(jù)中心。許多公司已建立可連接至因特網(wǎng)的數(shù)據(jù)中心。而由于產(chǎn)業(yè)本身的特性，這些公司還可能具有多余的容量。因此，具有多余容量的公司可販賣這些多余的容量，以使其它企業(yè)或公司也可利用其運(yùn)算能力。而這種大規(guī)模的運(yùn)算處理通常即為所謂的云端運(yùn)算。一般而言，云端運(yùn)算是指以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)并運(yùn)用計(jì)算機(jī)的技術(shù)來發(fā)展的一種運(yùn)算方法，可提供具有信息技術(shù)(information technology, IT)相關(guān)能力的服務(wù),從而允許使用者可在因特網(wǎng)上利用此技術(shù)性的服務(wù)，卻無須了解、專功或掌握整個(gè)技術(shù)架構(gòu)。傳統(tǒng)上而言，云端運(yùn)算為一種結(jié)合軟件以進(jìn)行服務(wù)的基本概念，其共同的精神在于通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)以滿足使用者對(duì)于運(yùn)算的需求。例如，云端運(yùn)算服務(wù)的供貨商可在線提供一般的商業(yè)應(yīng)用軟件，其可通過一網(wǎng)絡(luò)瀏覽器登入使用，然而此軟件及數(shù)據(jù)均儲(chǔ)存于服務(wù)器中。一般而言，云端運(yùn)算的架構(gòu)包含經(jīng)由下一代(next-generation)數(shù)據(jù)中心所傳送的服務(wù)，而上述的數(shù)據(jù)中心建構(gòu)在計(jì)算機(jī)及虛擬化儲(chǔ)存技術(shù)中。任何有運(yùn)算需求的客戶，均可利用網(wǎng)絡(luò)做單點(diǎn)登入，進(jìn)而在世界上任何角落均可利用上述服務(wù)。由于這些客戶不需擁有云端運(yùn)算的架構(gòu)，而僅需登入或租用，因此可減少初期的資本開支并且以利用云端運(yùn)算的服務(wù)取代在運(yùn)算所需資源上的支出。通過上述方式，使用者僅需付出真正使用的運(yùn)算時(shí)間及資源所需的成本。許多云端運(yùn)算供應(yīng)者采用資源的運(yùn)算模型，類似于如何消耗傳統(tǒng)的公用資源(如電力)。通過與多個(gè)使用者一起共享運(yùn)算能力，計(jì)算機(jī)將減少閑置的時(shí)間，其利用率可因而提高。反之，當(dāng)增加應(yīng)用程序的開發(fā)速度時(shí)，其成本還可顯著降低。云端運(yùn)算的另一個(gè)好處為當(dāng)計(jì)算機(jī)負(fù)荷急速上升時(shí)，客戶無須監(jiān)督此尖峰負(fù)荷。一般而言，云端運(yùn)算的能源儲(chǔ)存技術(shù)有分為兩種類型，其中之一可用于斷電時(shí)，又稱不斷電系統(tǒng)(uninterruptible power supply, UPS),—般用以連接數(shù)據(jù)中心內(nèi)的發(fā)電機(jī)，用以在斷電時(shí)持續(xù)供應(yīng)電源；而另一種類型為一般電源，其可由電力公司取得電力。然而由于不斷電系統(tǒng)僅用以供應(yīng)短時(shí)間的電力，通常不超過10-15分鐘，故運(yùn)算裝置雖具有充足的時(shí)間關(guān)機(jī)(不會(huì)造成數(shù)據(jù)的遺失或突然打斷正在進(jìn)行中的使用或操作)，卻未考慮到運(yùn)算的情況。此外，云端運(yùn)算會(huì)造成環(huán)境問題，例如全球暖化，其由于碳及碳化物的排放所導(dǎo)致，為最重要且最緊急的環(huán)境問題之一。再者，由于云端運(yùn)算的服務(wù)器、儲(chǔ)存裝置、網(wǎng)絡(luò)連接及冷卻系統(tǒng)均需要足夠的能源以有效處理大量的數(shù)據(jù)，故其會(huì)消耗大量的能源。因此，為提升電源供應(yīng)的持續(xù)性(如幾小時(shí)或幾天)及效率(能源的使用及供應(yīng)均需考慮，如利用再生能源)，需要提供一種可提升能源效率的方法。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于云端運(yùn)算的高效率能源管理的系統(tǒng)及方法，以減少碳或碳化物的排放，進(jìn)而減輕全球暖化所造成的傷害，并降低能源的耗損。為了達(dá)到目的，本發(fā)明提供一種用以提升云端運(yùn)算的能源效率的云端運(yùn)算裝置，所述用以提升云端運(yùn)算的能源效率的云端運(yùn)算裝置包含:一內(nèi)部直流電總線，其用以傳輸能源；多個(gè)運(yùn)算服務(wù)器，其耦合至內(nèi)部直流電總線，用以執(zhí)行云端運(yùn)算；至少一網(wǎng)絡(luò)儲(chǔ)存裝置，其耦合至內(nèi)部直流電總線；至少一能源儲(chǔ)存裝置，其耦合至內(nèi)部直流電總線；多個(gè)能源供應(yīng)裝置，其耦合至內(nèi)部直流電總線；以及至少一能源管理裝置，其耦合至內(nèi)部直流電總線，用以執(zhí)行能源管理。作為上述一種用以提升云端運(yùn)算的能源效率的云端運(yùn)算裝置的優(yōu)選方案，其中所述能源儲(chǔ)存裝置為電池。作為上述一種用以提升云端運(yùn)算的能源效率的云端運(yùn)算裝置的優(yōu)選方案，其中所述能源供應(yīng)裝置包含交流電源、直流電網(wǎng)及太陽能電池。作為上述一種用以提升云端運(yùn)算的能源效率的云端運(yùn)算裝置的優(yōu)選方案，其中所述直流電網(wǎng)具有多個(gè)相互連接的電源，其包含外部電池、再生能源裝置、交流電源及直流電源，用以形成一電力儲(chǔ)存及分配系統(tǒng)。作為上述一種用以提升云端運(yùn)算的能源效率的云端運(yùn)算裝置的優(yōu)選方案，其中所述再生能源裝置包含太陽能電池。作為上述一種用以提升云端運(yùn)算的能源效率的云端運(yùn)算裝置的優(yōu)選方案，其中所述再生能源裝置包含燃料電池。本發(fā)明的另一方面還提供一種用以提升云端運(yùn)算的能源效率的系統(tǒng)，所述用以提升云端運(yùn)算的能源效率的系統(tǒng)包含:一直流電網(wǎng)，其具有多個(gè)交互連接的電源；以及多個(gè)云端運(yùn)算裝置，其耦合至直流電網(wǎng)，所述多個(gè)云端運(yùn)算裝置能相互分享能源。作為上述一種用以提升云端運(yùn)算的能源效率的系統(tǒng)的優(yōu)選方案，其中所述云端運(yùn)算裝置還包含多個(gè)運(yùn)算服務(wù)器、一通訊及安全服務(wù)器、一網(wǎng)絡(luò)儲(chǔ)存裝置、一能源儲(chǔ)存裝置及一能源管理裝置。作為上述一種用以提升云端運(yùn)算的能源效率的系統(tǒng)的優(yōu)選方案，其中所述直流電網(wǎng)包含至少一電池、再生能源裝置、交流電源及直流電源，且至少一電池配置于每一云端運(yùn)算裝置中。
作為上述一種用以提升云端運(yùn)算的能源效率的系統(tǒng)的優(yōu)選方案，其中所述再生能源裝置包含太陽能電池。作為上述一種用以提升云端運(yùn)算的能源效率的系統(tǒng)的優(yōu)選方案，其中所述再生能源包含燃料電池。本發(fā)明的再一方面還提供一種用于云端運(yùn)算裝置的電源管理方法，所述用于云端運(yùn)算裝置的電源管理方法包含:通過云端運(yùn)算裝置的能源管理裝置使用太陽能電池；當(dāng)太陽能電池?zé)o法使用時(shí)，通過能源管理裝置使用直流電網(wǎng)中的電池；當(dāng)直流電網(wǎng)的電力水平低于一高臨界值時(shí)，通過能源管理裝置使用直流電源；當(dāng)直流電源無法使用時(shí)，通過能源管理裝置使用交流電源；通過能源管理裝置使用云端運(yùn)算裝置的能源儲(chǔ)存裝置；當(dāng)能源儲(chǔ)存裝置的電力水平低于一中臨界值時(shí)，指示云端運(yùn)算裝置執(zhí)行一省電模式；當(dāng)能源儲(chǔ)存裝置的電力水平低于一中低臨界值時(shí)，指示云端運(yùn)算裝置執(zhí)行一超級(jí)省電模式；當(dāng)能源儲(chǔ)存裝置的電力水平低于一低臨界值時(shí)，指示云端運(yùn)算裝置執(zhí)行一待機(jī)模式；以及當(dāng)直流電網(wǎng)的電力水平提升至高臨界值、能源儲(chǔ)存裝置的電力水平提升至中臨界值或能源儲(chǔ)存裝置的電力水平提升至中低臨界值時(shí)，增加運(yùn)算電力。作為上述一種用于云端運(yùn)算裝置的電源管理方法的優(yōu)選方案，其中所述用于云端運(yùn)算裝置的電源管理方法還包含通過直流電網(wǎng)將任一云端運(yùn)算裝置的能源傳輸至另一云端運(yùn)算裝置。作為上述一種用于云端運(yùn)算裝置的電源管理方法的優(yōu)選方案，其中所述省電模式的執(zhí)行步驟為降低運(yùn)算電力。作為上述一種用于云端運(yùn)算裝置的電源管理方法的優(yōu)選方案，其中所述超級(jí)省電模式的執(zhí)行步驟為降低省電模式所需的運(yùn)算電力。作為上述一種用于云端運(yùn)算裝置的電源管理方法的優(yōu)選方案，其中所述待機(jī)模式的執(zhí)行步驟為執(zhí)行一管理服務(wù)器。本發(fā)明的又一方面提供一種用以提升云端運(yùn)算的能源效率的方法，其包含:執(zhí)行電源管理手段；及執(zhí)行工作規(guī)劃手段。其中，電源管理手段包含下列步驟:當(dāng)一能源儲(chǔ)存裝置的電力水平低于50%,執(zhí)行一省電模式；當(dāng)能源儲(chǔ)存裝置的電力水平低于10%，執(zhí)行一待機(jī)模式；當(dāng)能源儲(chǔ)存裝置的電力水平升至15%，結(jié)束待機(jī)模式并執(zhí)行省電模式；以及當(dāng)能源儲(chǔ)存裝置的電力水平升至55%且可利用能源供應(yīng)裝置，執(zhí)行所有功能。而工作規(guī)劃手段則包含下列步驟:當(dāng)工作模式為運(yùn)算時(shí)，使用多個(gè)運(yùn)算服務(wù)器；當(dāng)工作內(nèi)存的需求大于4GB時(shí)，使用多個(gè)運(yùn)算服務(wù)器；當(dāng)工作模式非運(yùn)算或工作內(nèi)存小于4GB時(shí)，使用具有最低處理器使用率的多個(gè)服務(wù)器；檢測(cè)多個(gè)服務(wù)器的使用率；
當(dāng)多個(gè)服務(wù)器的平均使用率低于10%逾300秒時(shí)，指示多個(gè)服務(wù)器的低級(jí)服務(wù)器執(zhí)行一睡眠模式；當(dāng)多個(gè)服務(wù)器的平均使用率高于50%逾60秒時(shí)，恢復(fù)低級(jí)服務(wù)器的運(yùn)作。作為上述一種用以提升云端運(yùn)算的能源效率的方法的優(yōu)選方案，其中所述電源管理手段包含:當(dāng)一能源儲(chǔ)存裝置的電力水平低于50%時(shí)，執(zhí)行一省電模式；當(dāng)能源儲(chǔ)存裝置的電力水平低于10%時(shí)，執(zhí)行一待機(jī)模式；當(dāng)能源儲(chǔ)存裝置的電力水平升至15%時(shí)，結(jié)束待機(jī)模式并執(zhí)行省電模式；以及當(dāng)能源儲(chǔ)存裝置的電力水平升至55%且能利用能源供應(yīng)裝置時(shí)，執(zhí)行所有功能。作為上述一種用以提升云端運(yùn)算的能源效率的方法的優(yōu)選方案，其中所述省電模式包含:關(guān)閉閑置服務(wù)器；關(guān)閉耗電量最大的服務(wù)器；以及維持網(wǎng)絡(luò)儲(chǔ)存裝置、網(wǎng)絡(luò)連接及管理服務(wù)器的運(yùn)作。作為上述一種用以提升云端運(yùn)算的能源效率的方法的優(yōu)選方案，其中所述待機(jī)模式包含:關(guān)閉所有服務(wù)器；以及維持管理服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò)連接的運(yùn)作。作為上述一種用以提升云端運(yùn)算的能源效率的方法的優(yōu)選方案，其中所述能源供應(yīng)裝置包含太陽能電池、交流電源及直流電源。作為上述一種用以提升云端運(yùn)算的能源效率的方法的優(yōu)選方案，其中所述工作規(guī)劃手段則包含:當(dāng)工作模式為運(yùn)算時(shí)，使用多個(gè)運(yùn)算服務(wù)器；當(dāng)工作內(nèi)存的需求大于4GB時(shí)，使用多個(gè)運(yùn)算服務(wù)器；當(dāng)工作模式非運(yùn)算或工作內(nèi)存小于4GB時(shí)，使用具有最低處理器使用率的多個(gè)服務(wù)器；檢測(cè)多個(gè)服務(wù)器的使用率；當(dāng)多個(gè)服務(wù)器的平均使用率低于10%逾300秒時(shí)，指示多個(gè)服務(wù)器的低級(jí)服務(wù)器執(zhí)行一睡眠模式；當(dāng)多個(gè)服務(wù)器的平均使用率高于50%逾60秒時(shí)，恢復(fù)低級(jí)服務(wù)器的運(yùn)作。本發(fā)明具有以下有益效果:I)本發(fā)明可將能源儲(chǔ)存于直流電網(wǎng)中或輸出至云端運(yùn)算裝置中以增加電力分配或使用的效率。而通過直流電網(wǎng)所連接的云端運(yùn)算裝置，其能源可與其它云端運(yùn)算裝置分享，用以在交流電源故障的情況下達(dá)到更高的可靠度(reliability)及故障容許度(faulttolerance)；2)本發(fā)明可將運(yùn)算工作導(dǎo)向所需能源消耗最低的云端運(yùn)算裝置，其可將一 “工作能源”(Task Energy)因子分配至每一工作，而所需的運(yùn)算越多，造成的能源耗損就越高，進(jìn)而導(dǎo)致“工作能源”的數(shù)值越大。當(dāng)可適當(dāng)?shù)厥‰姡缭谔旌诨螂娫垂收蠒r(shí)，通過本發(fā)明即可執(zhí)行具有較高能源效率的運(yùn)算，且不必要的運(yùn)算資源可暫時(shí)關(guān)機(jī)或執(zhí)行待機(jī)模式，而運(yùn)算工作可轉(zhuǎn)移至更具能源效率的運(yùn)算裝置或尚未完全利用的運(yùn)算裝置；3)本發(fā)明可減少碳或碳化物的排放，進(jìn)而減輕全球暖化所造成的傷害，并降低能源的耗損。


圖1顯示本發(fā)明云端運(yùn)算裝置的實(shí)施例；圖2顯示一種用以提升云端運(yùn)算的能源效率的系統(tǒng)；圖3顯示另一種用以提升云端運(yùn)算的能源效率的系統(tǒng)；圖4顯示一種用于云端運(yùn)算裝置的電源管理方法。主要組件符號(hào)說明:云端運(yùn)算裝置-10 ；運(yùn)算服務(wù)器-101 ;通訊及安全服務(wù)器-102;千兆交換器-103;網(wǎng)絡(luò)儲(chǔ)存裝置-104 ;太陽能電池接口裝置-105 ;A/C轉(zhuǎn)換器-106 ;能源儲(chǔ)存裝置-107 ;直流電網(wǎng)接口裝置-108 ;內(nèi)部直流電總線-109 ;能源管理裝置-111 ;直流電源供應(yīng)器-112 ；直流電網(wǎng)-20 ；太陽能電池-30 ;太陽能轉(zhuǎn)直流電的接口裝置-301 ;太陽能電池系統(tǒng)-31 ；交流電源-40;燃料電池-50 ;燃料電池轉(zhuǎn)直流電的接口裝置-501 ；步驟-601、602、603、604、605、606、607、608、609。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明將通過以下較佳實(shí)施例與附圖加以敘述，此類敘述應(yīng)理解為例示之用，并非用以限制本發(fā)明的權(quán)利要求。因此，除說明書中的較佳實(shí)施例以外，本發(fā)明還可廣泛實(shí)行于其它實(shí)施例中。圖1顯示本發(fā)明云端運(yùn)算裝置的較佳實(shí)施例。本云端運(yùn)算裝置10包含一運(yùn)算服務(wù)器101、一通訊及安全服務(wù)器102、一千兆交換器103 (gigabit switch, Gb switch)、一網(wǎng)絡(luò)儲(chǔ)存裝置104 (Network Attached Storage, NAS)、一太陽能電池接口裝置105、一A/C轉(zhuǎn)換器106、一能源儲(chǔ)存裝置107、一直流電網(wǎng)接口裝置108、一內(nèi)部直流電總線109、一能源管理裝置111及多個(gè)直流電源供應(yīng)器112。其中，內(nèi)部直流電總線109用以在此云端運(yùn)算裝置10中傳輸能源(或電力)，而運(yùn)算服務(wù)器101、通訊及安全服務(wù)器102、千兆交換器103、網(wǎng)絡(luò)儲(chǔ)存裝置104、太陽能電池接口裝置105、A/C轉(zhuǎn)換器106、能源儲(chǔ)存裝置107、直流電網(wǎng)接口裝置108及能源管理裝置111均耦合至內(nèi)部直流電總線109，用以提供能源或交換能源。其中，運(yùn)算服務(wù)器101用以執(zhí)行云端運(yùn)算；通訊及安全服務(wù)器102可用以提供有線或無線通訊并防御來自因特網(wǎng)上的攻擊，如計(jì)算機(jī)病毒或特落伊木馬程序等；千兆交換器103用以增加網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)乃俣?；網(wǎng)絡(luò)儲(chǔ)存裝置104用以儲(chǔ)存數(shù)據(jù)；太陽能電池接口裝置105用以提供太陽能;A/C轉(zhuǎn)換器106用以提供來自于外部電源所提供的能源(或電力)；能量儲(chǔ)存裝置107用以儲(chǔ)存能源(或電力)，以作為緊急狀況的備用電源；直流電網(wǎng)接口 I裝置08耦合至外部的直流電網(wǎng)20，用以自直流電網(wǎng)20獲取能源；能源管理裝置111用以執(zhí)行能源管理或規(guī)劃，以提高能源的使用效率。此外，運(yùn)算服務(wù)器101、通訊及安全服務(wù)器102、千兆交換器103、網(wǎng)絡(luò)儲(chǔ)存裝置104分別具有一直流電源供應(yīng)器112，用以接收來自于內(nèi)部直流電總線109的電力。在本實(shí)施例中，太陽能電池接口裝置105耦合自外部的太陽能電源供應(yīng)裝置，如太陽能電池?cái)?shù)組(solar PV array)，并可將來自于太陽能電源供應(yīng)裝置的能源轉(zhuǎn)換為直流電，即可用于云端運(yùn)算裝置10 ;而A/C轉(zhuǎn)換器106耦合至外部電源，如發(fā)電機(jī)或發(fā)電廠，并可將來自于外部電源的電力轉(zhuǎn)換為直流電；而直流電網(wǎng)接口裝置108用以接收來自于直流電網(wǎng)20的電力以供應(yīng)至云端運(yùn)算裝置10 ;能源儲(chǔ)存裝置107用以儲(chǔ)存云端運(yùn)算裝置10尚未使用的能源，更具體而言，能源儲(chǔ)存裝置107可為電池。而能源管理裝置111可為處理器，用以整合并管理由太陽能電池接口裝置105、A/C轉(zhuǎn)換器106、能源儲(chǔ)存裝置107及直流電網(wǎng)接口 108所獲得的能源。能源管理裝置111的主要工作之一是根據(jù)使用者的需求在各種不同狀況中決定使用哪一種能源供應(yīng)裝置，以下將有更詳細(xì)的說明。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)可了解本發(fā)明可包含更多運(yùn)算服務(wù)器101，用以在云端運(yùn)算裝置10中執(zhí)行各種不同功能并處理大量的數(shù)據(jù)。本發(fā)明的另一方面提供一種用以提升云端運(yùn)算的能源效率的系統(tǒng)，其包含一直流電網(wǎng)20及多個(gè)云端運(yùn)算裝置10，其中直流電網(wǎng)20具有多個(gè)互相連接的能源供應(yīng)裝置，而上述的多個(gè)云端運(yùn)算裝置為由直流電網(wǎng)20所連接，以使這些云端運(yùn)算裝置可互相分享其能源。圖2揭示本系統(tǒng)的一實(shí)施例，其為較小規(guī)模的系統(tǒng)，包含:二云端運(yùn)算裝置10、一直流電網(wǎng)20、一太陽能電池30及一交流電源40，其中，兩個(gè)云端運(yùn)算裝置均并聯(lián)至直流電網(wǎng)20、太陽能電池30及交流電源40，而云端運(yùn)算裝置10的內(nèi)部設(shè)有電池以作為能源儲(chǔ)存裝置107，用以儲(chǔ)存來自于直流電網(wǎng)20、太陽能電池30及交流電源40的能源，而當(dāng)直流電網(wǎng)20、太陽能電池30及交流電源40故障或無法使用時(shí)，即可使用儲(chǔ)存的能源。請(qǐng)參閱圖3，圖3顯示另一實(shí)施例，其為較大規(guī)模的用以提升云端運(yùn)算的能源效率的系統(tǒng)，包含:多個(gè)云端運(yùn)算裝置10、一直流電網(wǎng)20、一太陽能電池系統(tǒng)31、一交流電源40、一燃料電池50、一太陽能轉(zhuǎn)直流電的接口裝置301 (PV to DC grid interface)及一燃料電池轉(zhuǎn)直流電的接口裝置501 (fuel cell to DC grid interface),其中，太陽能電池系統(tǒng)31包含大量的太陽能電池30，并可接收太陽能，而太陽能轉(zhuǎn)直流電的接口裝置301可將太陽能系統(tǒng)31所接收的太陽能轉(zhuǎn)換為直流電，并傳輸至直流電網(wǎng)20 ;此外，由燃料電池50所產(chǎn)生的能源可通過燃料電池轉(zhuǎn)直流電的接口裝置501轉(zhuǎn)換為直流電，并傳輸至直流電網(wǎng)
20。更具體而言，陽能轉(zhuǎn)直流電的接口裝置301及燃料電池轉(zhuǎn)直流電的接口裝置501可為一變流器(inverter)。在本實(shí)施例中，多個(gè)云端運(yùn)算裝置10為并聯(lián)至直流電網(wǎng)20，此外，其亦并聯(lián)至交流電源40，借此，直流電網(wǎng)20中的能源，包含由太陽能電池系統(tǒng)31、燃料電池50及交流電源40所獲得的能源可分別用于每一云端運(yùn)算裝置10中。此外，可通過直流電網(wǎng)20以傳輸及分享每一云端運(yùn)算裝置10中的能源，用以降低能源的耗損，因此，由于傳統(tǒng)的云端運(yùn)算系統(tǒng)中每一云端運(yùn)算裝置為獨(dú)立運(yùn)作，故本系統(tǒng)的整體能源效率比傳統(tǒng)的云端運(yùn)算系統(tǒng)更好。本發(fā)明的再一方面提供一種云端運(yùn)算裝置的電源管理方法，如圖4所示，其步驟如下:在步驟601中，首先，通過云端運(yùn)算裝置的能源管理裝置使用太陽能電池；在步驟602中，若太陽能電池?zé)o法使用，則通過上述能源管理裝置使用直流電網(wǎng)中的電池；請(qǐng)參閱步驟603，若上述直流電網(wǎng)的電力水平低于一高臨界值，則通過上述能源管理裝置使用直流電源；在步驟604中，若上述直流電源無法使用，則通過上述能源管理裝置使用交流電源；請(qǐng)參閱步驟605，通過上述能源管理裝置使用上述云端運(yùn)算裝置的能源儲(chǔ)存裝置；在步驟606中，若上述能源儲(chǔ)存裝置的電力水平低于一中臨界值，指示上述云端運(yùn)算裝置執(zhí)行一省電模式，上述的省電模式為降低運(yùn)算電力；在步驟607中，若上述能源儲(chǔ)存裝置的電力水平低于一中低臨界值，指示上述云端運(yùn)算裝置執(zhí)行一超級(jí)省電模式，上述的超級(jí)省電模式為降低上述省電模式所需的運(yùn)算電力；接著，請(qǐng)參照步驟608，若上述能源儲(chǔ)存裝置的電力水平低于一低臨界值，指示上述云端運(yùn)算裝置執(zhí)行一待機(jī)模式；最后，在步驟609中，若上述直流電網(wǎng)的電力水平提升至上述高臨界值、上述能源儲(chǔ)存裝置的電力水平提升至中臨界值或上述能源儲(chǔ)存裝置的電力水平提升至中低臨界值，則增加運(yùn)算電力。在上述方法中，能源供應(yīng)裝置的優(yōu)先級(jí)為太陽能電池30優(yōu)先于直流電網(wǎng)20中的電池，直流電網(wǎng)20中的電池優(yōu)先于直流電網(wǎng)20中的直流電源，直流電網(wǎng)20中的直流電源優(yōu)先于交流電源40，而交流電源40優(yōu)先于能源儲(chǔ)存裝置107。而上述的各臨界值可如下所示，例如，高臨界值約為60%，中臨界值約為50%，中低臨界值約為30%，而低臨界值約為10%。此外，每一云端運(yùn)算裝置均可與其它云端運(yùn)算裝置互相傳輸能源。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解上述的優(yōu)先級(jí)及臨界值可根據(jù)使用者的需求而做改變。本發(fā)明的又一方面提供一種用以提升云端運(yùn)算的能源效率的方法，其包含:執(zhí)行電源管理手段；以及執(zhí)行工作規(guī)劃手段。具體而言，電源管理包含下列步驟:若一能源儲(chǔ)存裝置的電力水平低于50%，則指示云端運(yùn)算裝置執(zhí)行一省電模式；若該能源儲(chǔ)存裝置的電力水平低于10%，則指示云端運(yùn)算裝置執(zhí)行一待機(jī)模式；若該能源儲(chǔ)存裝置的電力水平提升至15%，則指示云端運(yùn)算裝置結(jié)束待機(jī)模式并執(zhí)行省電模式；若該能源儲(chǔ)存裝置的電力水平提升至55%且可使用能源供應(yīng)裝置時(shí)，則指示云端運(yùn)算裝置回復(fù)所有功能，其中上述能源供應(yīng)裝置包含太陽能電池、直流電源、交流電源及電池。而省電模式可包含下列步驟:關(guān)閉閑置服務(wù)器及最耗電的服務(wù)器，并維持儲(chǔ)存服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)連接及管理服務(wù)器的運(yùn)作。待機(jī)模式則包含下列步驟:關(guān)閉所有服務(wù)器，并維持管理服務(wù)器級(jí)網(wǎng)絡(luò)連接的運(yùn)作。此外，工作規(guī)劃包含下列步驟:若工作模式為運(yùn)算，則使用多個(gè)運(yùn)算服務(wù)器；若工作內(nèi)存的需求大于4GB，則使用上述的運(yùn)算服務(wù)器；若該工作模式非運(yùn)算或該工作內(nèi)存小于4GB，使用具有最低處理器使用率的服務(wù)器；檢測(cè)服務(wù)器的使用率；若服務(wù)器的平均使用率低于10%逾300秒，指示部分服務(wù)器執(zhí)行一睡眠模式；若服務(wù)器的平均使用率高于50%逾60秒，恢復(fù)上述部分服務(wù)器的運(yùn)作。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)可了解上述的使用率可根據(jù)使用者需求而改變。通過上述用以提升云端運(yùn)算的能源效率的方法，可將運(yùn)算工作導(dǎo)向能源消耗最低的云端運(yùn)算裝置，其可利用一“工作能源”(Task Energy)因子，此“工作能源”因子為一取決于運(yùn)算所需能源的數(shù)值，其可通過云端運(yùn)算裝置中的處理器計(jì)算而得，并分配至每一工作，其中，需要越多運(yùn)算的工作，造成的能源耗損就越高，進(jìn)而導(dǎo)致其“工作能源”的數(shù)值越大。據(jù)此，基于“工作能源”因子，將得以適當(dāng)?shù)胤峙浼肮芾碓贫诉\(yùn)算裝置的能源。若可適當(dāng)?shù)厥‰?，例如在天黑或電源故障時(shí)，通過上述用以提升云端運(yùn)算的能源效率的方法即可執(zhí)行具有較高能源效率的運(yùn)算，且不必要的運(yùn)算資源可暫時(shí)關(guān)機(jī)或執(zhí)行待機(jī)模式，而運(yùn)算工作可轉(zhuǎn)移至更具能源效率的運(yùn)算裝置或尚未完全利用的運(yùn)算裝置。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)得以領(lǐng)會(huì)其用以說明本發(fā)明而非用以限定本發(fā)明，其專利保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本發(fā)明權(quán)利要求書的內(nèi)容為準(zhǔn)。舉凡本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明專利精神與范圍所作的等效改變或修飾等，均應(yīng)同理包含在本發(fā)明的權(quán)利要求書之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用以提升云端運(yùn)算的能源效率的云端運(yùn)算裝置，其特征在于，所述用以提升云端運(yùn)算的能源效率的云端運(yùn)算裝置包含: 一內(nèi)部直流電總線，其用以傳輸能源； 多個(gè)運(yùn)算服務(wù)器，其耦合至內(nèi)部直流電總線，用以執(zhí)行云端運(yùn)算； 至少一網(wǎng)絡(luò)儲(chǔ)存裝置，其耦合至內(nèi)部直流電總線； 至少一能源儲(chǔ)存裝置，其耦合至內(nèi)部直流電總線； 多個(gè)能源供應(yīng)裝置耦合至內(nèi)部直流電總線；以及 至少一能源管理裝置，其耦合至內(nèi)部直流電總線，用以執(zhí)行能源管理。
2.如權(quán)利要求1所述用以提升云端運(yùn)算的能源效率的云端運(yùn)算裝置，其特征在于，所述能源儲(chǔ)存裝置為電池。
3.如權(quán)利要求1所述用以提升云端運(yùn)算的能源效率的云端運(yùn)算裝置，其特征在于，所述能源供應(yīng)裝置包含交流電源、直流電網(wǎng)及太陽能電池。
4.如權(quán)利要求3所述用以提升云端運(yùn)算的能源效率的云端運(yùn)算裝置，其特征在于，所述直流電網(wǎng)具有多個(gè)相互連接的電源，其包含外部電池、再生能源裝置、交流電源及直流電源，用以形成一電力儲(chǔ)存及分配系統(tǒng)。
5.如權(quán)利要求4所述用以提升云端運(yùn)算的能源效率的云端運(yùn)算裝置，其特征在于，所述再生能源裝置包含太陽能電池。
6.如權(quán)利要求4所述用以提升云端運(yùn)算的能源效率的云端運(yùn)算裝置，其特征在于，所述再生能源裝置包含燃料電 池。
7.一種用以提升云端運(yùn)算的能源效率的系統(tǒng)，其特征在于，所述用以提升云端運(yùn)算的能源效率的系統(tǒng)包含: 一直流電網(wǎng)，其具有多個(gè)交互連接的電源 '及 多個(gè)云端運(yùn)算裝置，其耦合至直流電網(wǎng)，所述多個(gè)云端運(yùn)算裝置能分享能源。
8.如權(quán)利要求7所述用以提升云端運(yùn)算的能源效率的系統(tǒng)，其特征在于，所述云端運(yùn)算裝置還包含多個(gè)運(yùn)算服務(wù)器、一通訊及安全服務(wù)器、一網(wǎng)絡(luò)儲(chǔ)存裝置、一能源儲(chǔ)存裝置及一能源管理裝置。
9.如權(quán)利要求7所述用以提升云端運(yùn)算的能源效率的系統(tǒng)，其特征在于，所述直流電網(wǎng)包含至少一電池、再生能源裝置、交流電源及直流電源，且至少一電池配置于每一云端運(yùn)算裝置中。
10.如權(quán)利要求9所述用以提升云端運(yùn)算的能源效率的系統(tǒng)，其特征在于，所述再生能源裝置包含太陽能電池。
11.如權(quán)利要求9所述用以提升云端運(yùn)算的能源效率的系統(tǒng)，其特征在于，所述再生能源包含燃料電池。
12.一種用于云端運(yùn)算裝置的電源管理方法，其特征在于，所述用于云端運(yùn)算裝置的電源管理方法包含: 通過云端運(yùn)算裝置的一能源管理裝置使用太陽能電池； 當(dāng)太陽能電池?zé)o法使用時(shí)，通過能源管理裝置使用一直流電網(wǎng)中的電池； 當(dāng)直流電網(wǎng)的電力水平低于一高臨界值時(shí)，通過能源管理裝置使用直流電源； 當(dāng)直流電源無法使用時(shí)，通過能源管理裝置使用交流電源；通過能源管理裝置使用云端運(yùn)算裝置的能源儲(chǔ)存裝置； 當(dāng)能源儲(chǔ)存裝置的電力水平低于一中臨界值時(shí)，指示云端運(yùn)算裝置執(zhí)行一省電模式；當(dāng)能源儲(chǔ)存裝置的電力水平低于一中低臨界值時(shí)，指示云端運(yùn)算裝置執(zhí)行一超級(jí)省電模式； 當(dāng)能源儲(chǔ)存裝置的電力水平低于一低臨界值時(shí)，指示云端運(yùn)算裝置執(zhí)行一待機(jī)模式；以及 當(dāng)直流電網(wǎng)的電力水平提升至高臨界值、能源儲(chǔ)存裝置的電力水平提升至中臨界值、或能源儲(chǔ)存裝置的電力水平提升至中低臨界值時(shí)，增加運(yùn)算電力。
13.如權(quán)利要求12所述用于云端運(yùn)算裝置的電源管理方法，其特征在于，所述用于云端運(yùn)算裝置的電源管理方法還包含通過直流電網(wǎng)將任一云端運(yùn)算裝置的能源傳輸至另一云端運(yùn)算裝置。
14.如權(quán)利要求12所述用于云端運(yùn)算裝置的電源管理方法，其特征在于，所述省電模式的執(zhí)行步驟為降低運(yùn)算電力。
15.如權(quán)利要求14所述用于云端運(yùn)算裝置的電源管理方法，其特征在于，所述超級(jí)省電模式的執(zhí)行步驟為降低省電模式所需的運(yùn)算電力。
16.如權(quán)利要求12所述用于云端運(yùn)算裝置的電源管理方法，其特征在于，所述待機(jī)模式的執(zhí)行步驟為執(zhí)行一管理服務(wù)器。
17.一種用以提升云端運(yùn)算的能源效率的方法，其特征在于，所述包含: 執(zhí)行電源管理；以及` 執(zhí)行工作規(guī)劃。
18.如權(quán)利要求17所述用以提升云端運(yùn)算的能源效率的方法，其特征在于，所述電源管理包含: 當(dāng)一能源儲(chǔ)存裝置的電力水平低于50%時(shí),執(zhí)行一省電模式； 當(dāng)能源儲(chǔ)存裝置的電力水平低于10%時(shí)，執(zhí)行一待機(jī)模式； 當(dāng)能源儲(chǔ)存裝置的電力水平升至15%時(shí)，結(jié)束待機(jī)模式并執(zhí)行省電模式；及 當(dāng)能源儲(chǔ)存裝置的電力水平升至55%且能利用能源供應(yīng)裝置時(shí)，執(zhí)行所有功能。
19.如權(quán)利要求18所述用以提升云端運(yùn)算的能源效率的方法，其特征在于，所述省電模式包含: 關(guān)閉閑置服務(wù)器； 關(guān)閉耗電量最大的服務(wù)器；以及 維持網(wǎng)絡(luò)儲(chǔ)存裝置、網(wǎng)絡(luò)連接及管理服務(wù)器的運(yùn)作。
20.如權(quán)利要求18所述用以提升云端運(yùn)算的能源效率的方法，其特征在于，所述待機(jī)模式包含: 關(guān)閉所有服務(wù)器；以及 維持管理服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò)連接的運(yùn)作。
21.如權(quán)利要求18所述用以提升云端運(yùn)算的能源效率的方法，其特征在于，所述能源供應(yīng)裝置包含太陽能電池、交流電源及直流電源。
22.如權(quán)利要求17所述用以提升云端運(yùn)算的能源效率的方法，其特征在于，所述工作規(guī)劃包含:當(dāng)當(dāng)工作模式為運(yùn)算時(shí)，使用多個(gè)運(yùn)算服務(wù)器； 當(dāng)工作內(nèi)存的需求大于4GB時(shí)，使用多個(gè)運(yùn)算服務(wù)器； 當(dāng)工作模式非運(yùn)算或工作內(nèi)存小于4GB時(shí)，使用具有最低處理器使用率的多個(gè)服務(wù)器； 檢測(cè)多個(gè)服務(wù)器的使用率； 當(dāng)多個(gè)服務(wù)器的平均使用率低于10%逾300秒時(shí)，指示多個(gè)服務(wù)器的低級(jí)服務(wù)器執(zhí)行一睡眠模式； 當(dāng)多個(gè)服務(wù)器的平均使用率高于50%逾60秒時(shí)，恢復(fù)低級(jí)服務(wù)器的運(yùn)作。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用以提升云端運(yùn)算的能源效率的云端運(yùn)算裝置，所述用以提升云端運(yùn)算的能源效率的云端運(yùn)算裝置包含一內(nèi)部直流電總線，用以傳輸能源；多個(gè)運(yùn)算服務(wù)器，其耦合至內(nèi)部直流電總線，用以執(zhí)行云端運(yùn)算；至少一網(wǎng)絡(luò)儲(chǔ)存裝置，其耦合至內(nèi)部直流電總線；至少一能源儲(chǔ)存裝置，其耦合至內(nèi)部直流電總線；多個(gè)能源供應(yīng)裝置，其耦合至該內(nèi)部直流電總線；至少一能源管理裝置，其耦合至內(nèi)部直流電總線，用以執(zhí)行能源管理。本發(fā)明可減少碳或碳化物的排放，進(jìn)而減輕全球暖化所造成的傷害，并降低能源的耗損。
文檔編號(hào)H02J9/00GK103138370SQ20111012365
公開日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2011年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月13日
發(fā)明者斯興中, 吳振生 申請(qǐng)人:大中華云端計(jì)算股份有限公司