本發明涉及電源冗余設計,具體地說,涉及一種支持電源冗余的cpu電源系統。
背景技術:
1、一種支持電源冗余的cpu電源系統旨在提高電源系統的穩定性和可靠性,并延長電源模塊的使用壽命,通過動態調度算法和智能自動切換方法,控制兩路24v電源模塊的輪換和切換,實現電源模塊的高效利用和故障快速恢復。
2、現有的cpu電源系統通常為單一的供電系統,不能夠保證在單一電源的故障下cpu正常工作,且由于單一電源會長時間滿負荷運行故障率會提升并且沒有多維度的冗余電源備用,會導致電源模塊過早失效、系統性能下降和設備損壞的問題,因此,設計一種支持電源冗余的cpu電源系統。
技術實現思路
1、本發明的目的在于提供一種支持電源冗余的cpu電源系統,以解決上述背景技術中提出的由于單一電源會長時間滿負荷運行故障率會提升并且沒有多維度的冗余電源備用,會導致電源模塊過早失效、系統性能下降和設備損壞的問題。
2、為實現上述目的,本發明目的在于提供了一種支持電源冗余的cpu電源系統,包括:
3、時間維度冗余單元,所述時間維度冗余單元采用動態調度算法和智能自動切換方法定期管理切換兩路電源模塊;
4、還包括空間維度冗余單元,所述空間維度冗余單元通過在物理空間上分布兩路電源模塊,用于分布式部署和管理兩路電源模塊;
5、還包括負載管理單元,所述負載管理單元使用智能負載分配算法優化分配兩路電源模塊間的負載均衡;
6、還包括虛擬可視化控制單元,所述虛擬可視化控制單元用于監控和管理兩路電源模塊的狀態,通過虛擬可視化界面實時展示兩路電源模塊數據以及手動對時間和空間維度電源進行切換和調整負載分配操作。
7、作為本技術方案的進一步改進,所述時間維度冗余單元包括輪換調度模塊和自動切換模塊;
8、其中,所述輪換調度模塊使用動態調度算法和時間管理機制,根據負載需求和電源模塊時刻的健康狀況,制定兩路電源模塊的輪換計劃;
9、其中,所述自動切換模塊根據輪換調度模塊制定的計劃,使用切換控制邏輯和冗余保障機制自動切換兩路電源模塊。
10、作為本技術方案的進一步改進,所述動態調度算法和時間管理機制用于確定兩路電源模塊輪換順序和時間,并生成兩路電源模塊輪換計劃,具體步驟如下:
11、s1.1.1、采集電源模塊的初始健康狀況、時刻各電源模塊的溫度、電壓、電流、初始工作時間和初始休息時間以及當前負載需求;
12、s1.1.2、應用動態調度算法和時間管理機制優化目標函數,確定兩路電源模塊輪換順序和時間;
13、s1.1.3、根據優化求解結果,生成兩路電源模塊輪換計劃;
14、其中,所述s1.1.3中兩路電源模塊輪換計劃包括:每個電源模塊在指定時間段內的工作時間段、休息時間段、切換時間點和在不同時間段內,兩路電源模塊的負載分配。
15、作為本技術方案的進一步改進,所述s1.1.2中動態調度算法和時間管理機制優化目標函數,確定兩路電源模塊輪換順序和時間,具體方法如下:
16、s1.2.1、計算每個電源模塊的當前健康狀況以及負載需求;
17、s1.2.2、計算每個電源模塊的累計工作時間和累計休息時間;
18、;
19、;
20、其中,為第個電源模塊在時間的累計工作時間;為第個電源模塊在時間的累計休息時間;為第個電源模塊在時間的開關狀態,表示電源模塊在時間處于工作開狀態;表示電源模塊在時間處于工作關狀態;
21、s1.2.3、根據健康狀況以及負載需求,建立目標函數;
22、;
23、其中,為總運行成本,優化目標是使該成本最小化;
24、s1.2.4、使用梯度下降法設置參數,優化目標函數,更新各電源模塊的工作時間和休息時間,確定兩路電源模塊輪換順序和時間。
25、作為本技術方案的進一步改進,所述s1.2.1中計算每個電源模塊的當前健康狀況以及負載需求,具體方法如下:
26、;
27、;
28、;
29、其中,為第個電源模塊在時間的健康狀況;為第個電源模塊的初始健康狀況;為第個電源模塊在時間的健康狀況;為第個電源模塊在時間的輸出功率;為第個電源模塊在時間的環境溫度;為健康狀況下降的速率函數,表示功率和溫度對健康狀況的影響;為在時間的總負載需求;為第個負載在時間的輸出功率。
30、作為本技術方案的進一步改進,所述s1.2.4中使用梯度下降法設置參數,優化目標函數,更新各電源模塊的工作時間和休息時間,確定兩路電源模塊輪換順序和時間,具體步驟如下:
31、s1.2.4.1、初始化各電源模塊的工作時間和休息時間,設置梯度下降法的初始參數,設定初始工作時間和初始休息時間,設定學習率初始化優化目標函數的參數;
32、s1.2.4.2、計算目標函數相對于每個參數的梯度:
33、對每個時間點,計算目標函數的導數:
34、;
35、使用鏈式法則,具體計算導數:
36、;
37、;
38、s1.2.4.3、使用梯度下降法更新每個時間點的參數:
39、;
40、s1.2.4.4、根據更新后的參數,計算每個電源模塊的工作時間和休息時間:
41、;
42、;
43、s1.2.4.5、在每次迭代中,重復計算梯度、更新參數,并更新工作和休息時間,檢查目標函數是否收斂或迭代次數是否達到上限;
44、s1.2.4.6、解析最終的值,確定每個電源模塊在每個時間點的開關狀態,生成詳細的輪換計劃,包括每個模塊的工作時間、休息時間和切換時間點。
45、作為本技術方案的進一步改進,所述空間維度冗余單元包括分布式部署模塊和控制切換電路模塊;
46、其中,所述分布式部署模塊用于將兩路24v電源模塊分別部署在物理空間的不同位置;
47、所述控制切換電路模塊安裝有控制切換裝置,實時監測兩路電源模塊是否發生故障,進行兩路電源模塊的互相切換;
48、其中,所述控制切換電路模塊實現兩路電源的互相切換,具體步驟如下:
49、s2.1、實時采集電源模塊的電壓、電流和溫度數據,控制切換裝置根據采集的數據判斷電源模塊是否發生故障;
50、s2.2、在檢測到故障后,控制切換裝置發出切換信號給cpu;
51、s2.3、cpu實時切換電源模塊。
52、作為本技術方案的進一步改進,所述負載管理單元包括負載均衡模塊和動態調整模塊;
53、其中,所述負載均衡模塊使用智能負載分配算法,根據實時負載需求、健康狀況和當前負載動態調整兩路電源模塊的負載分配和電源模塊的輸出功率;
54、其中,所述動態調整模塊實時監測電源模塊的電壓、電流和溫度獲取負載變化時的電源模塊數據,將電源模塊數據反饋給負載均衡模塊,檢查是否完成負載分配。
55、作為本技術方案的進一步改進,所述負載均衡模塊使用智能負載分配算法根據實時總負載需求動態調整兩路電源模塊的負載分配,具體方法如下:
56、;
57、;
58、其中,為系統在時間的總負載需求;為第一個24v電源模塊在時間的輸出功率為第二個24v電源模塊在時間的輸出功率;為第個電源模塊在時間的輸出功率;為所有電源模塊在時間的健康狀況之和。
59、作為本技術方案的進一步改進,所述虛擬可視化控制單元包括實時監控模塊和可視化界面模塊;
60、其中,所述實時監控模塊實時顯示各電源模塊的數據,包括溫度、電壓、電流、工作時間和健康狀況數據,并設置告警閾值,當檢測到異常情況時,立即發出警報在可視化界面模塊進行顯示;
61、所述可視化界面模塊將采集到的實時數據、歷史數據以及時間維度冗余單元、空間維度冗余單元和負載管理單元的所有數據以圖形化方式展示,并提供控制面板,且可以手動對時間和空間維度電源進行切換和調整負載分配操作。
62、與現有技術相比,本發明的有益效果:
63、1、該支持電源冗余的cpu電源系統中,通過在時間和空間維度上的電源冗余設計,利用動態調度算法和智能自動切換方法,可以定期管理和切換兩路電源模塊,延長模塊使用壽命,并進行分布式部署和管理,可以實現單一電源模塊故障時,另一個模塊能夠繼續供電的冗余保障,避免因單一故障導致的系統停機。
64、2、該支持電源冗余的cpu電源系統中,通過使用智能負載分配算法優化分配兩路電源模塊間的負載均衡,可以實現各電源模塊在最佳工作狀態下運行,防止過載和負載不均的情況,提高系統整體效率,確保供電的連續性和穩定性。