CN105103080B - 服务器机架燃料电池 - Google Patents

Abstract

计算设备从多个燃料电池接收功率，该多个燃料电池消耗天然气并输出可供计算设备本地消耗的电能。确定燃料电池的尺寸以向一组计算设备(诸如其机架)提供功率。出故障的燃料电池的计算设备可以从邻近的燃料电池接收功率。另外，定位燃料电池和计算设备以实现热共生效应。控制器在功耗需求增长快于由燃料电池供应的功率的情况期间指令计算设备停用或减缓功耗功能，并且在功耗需求降低快于由燃料电池供应的功率的情况期间指令计算设备激活或增速功耗功能。不需要对燃料电池不能快速改变功率输出进行补充的补充电源。

Description

服务器机架燃料电池

背景

随着现代联网硬件使得物理上分开的计算设备能够比先前快几个量级地彼此通信，各计算设备间的通信吞吐量持续增长。此外，高速网络通信能力对更大数量的人可用，在人们工作的位置和他们的家中两者。结果，增加的数据和服务的量可经由这样的网络通信被有意义地提供给不断增加的接收者。因此，计算设备的效用越来越多地在于其彼此通信的能力。

具体而言，在远离初始生成数据以及将消费经处理的数据的位置的位置处执行数字数据处理已变得更加实际。例如，用户可以将数字照片上传到服务器并随后使得服务器处理该数字照片，从而改变其颜色并对它应用其他视觉编辑。在这样的示例中，诸如对图片等的数字处理由远离用户的设备来执行。在另一个更加普通的示例中，用户利用在概念上简单但实际需要大量处理能力的服务和功能性，诸如搜索服务。

为了从集中的位置经由网络通信提供这样的数据和处理能力，集中的位置一般包括通常安装在竖直取向的机架中的数以百计或数以千计的计算设备。这样的计算设备的集合和用以支持这种计算设备所必需的相关联的硬件以及容纳计算设备及相关联硬件的物理结构在传统上被称作“数据中心”。随着高速网络通信能力的可用性的增加，以及由此而来的来自集中位置的数据和服务的供应连同数据中心的传统利用(诸如先进计算服务和大量计算处理能力的供应)的增加，数据中心的尺寸和数量持续增加。

然而，数据中心(尤其是计算设备自身)常常消耗大量电功率。一般地，这种电功率由电力电网和其他市政电力提供商提供。这种电功率一般以交流电能的形式接收并且必须既被转换成直流电能又被降压以便被计算设备的处理单元和其他电路***直接利用。这种转换在对购买的电功率的次优利用以及购买、维护和支持设备执行这种转换的设备所需这两方面引入低效率。

燃料电池可以消耗燃料(一般为天然气)并可本地地以可以被计算设备(诸如数据中心中的计算设备)的处理单元和其他电路***直接利用的电势输出直流电能。然而，由于燃料电池将燃料转换成电能的过程的本质，燃料电池不能快速地修改其产生的电功率量。因此，举例而言，如果燃料电池被用来给一个或多个服务器计算设备供电，并且对服务器计算设备而言存在突然增加其处理的需求，则燃料电池将不能立即提供现在被服务器计算设备请求的增加的电流，且因此正由燃料电池输出的电功率的电压将降低，从而导致计算设备关机，除非有替换的电功率源可用。类似地，如果服务器计算设备将突然减少其处理，则燃料电池将不能足够快地减少其电功率输出，并且现在被服务器计算设备请求的减少的电流将导致正由燃料电池输出的电功率的电压激增，由此潜在地损害计算设备。

利用燃料电池给计算设备供电的现有技术依赖补充的电功率源(诸如电池备份)来或者在降低正向其提供这一功率的计算设备的功耗的时间期间吸收由燃料电池产生的过多功率，或者在增加功耗的时间期间提供计算设备所需要的由于上述限制而原本不能被燃料电池提供的附加的功率。但是这种电池备份引入其自身的成本、低效和维护问题。

其他解决方案已经尝试预测计算设备处理及由此而来的功耗，于是燃料电池可以被提前给以通知，藉此在恰当时提供用于增加或减少其电功率的生产的充足时间量。然而，尽管处理需求可以有其周期性方面，但其也常基于意想不到的事件。例如，提供搜索功能的计算设备在营业时间期间比在一天内的其他时间期间被更频繁地访问。因此，在这种营业时间期间由这种计算设备执行的处理及进而其功耗可预测地增加。但是这种计算设备还在意想不到的事件(例如，名人死亡)期间经历增加的访问。因为这样的情况根据定义是不可预测的，故而将不会有提供给燃料电池的提前通知，并且因此由这种燃料电池供电的一个或多个计算设备将不得不再次诉诸于替换的电功率源，诸如举例而言，电池备份。

发明内容

在一个实施例中，控制器可以监视向一个或多个计算设备提供电功率的燃料电池和接收功率的计算设备两者，并且可以在计算设备的功耗需求增长比由燃料电池提供的功率更快的情况期间指令计算设备停用或减缓某些功耗功能，并且可以在计算设备的功耗需求降低比由燃料电池提供的功率更快的情况期间指令计算设备激活或增速某些功耗功能。

在又一实施例中，可以确定燃料电池的尺寸以向计算设备的经定义的集合提供功率，诸如数据中心内的服务器计算设备的机架。数据中心可以包括向单独的燃料电池递送燃料的输气管线，其随后以能够被服务器计算设备的处理组件和其他电路***直接消耗的形式来提供电能。这种数据中心由此可以避免附加的复杂性、低效率以及对接收并消耗高电压交流电能的传统数据中心的维护需求。

在又一实施例中，计算设备的邻近机架的燃料电池可以在一个或多个服务器机架的燃料电池故障的情况下提供备用功率。由邻近机架的燃料电池产生的功率可以与其燃料电池故障的服务器计算设备的机架均等地共享，或者由这种燃料电池产生的功率可以被排优先级从而仅使过多的功率与其燃料电池故障的服务器计算设备的机架共享。

在又一实施例中，燃料电池及服务器计算设备可以被相对彼此地定位以实现热共生效应。由服务器计算设备生成的热量可以被用来提供燃料电池所需的热量。由此，燃料电池可以被定位在服务器计算设备上，或者空气流可以被引导将热量从服务器计算设备传递到燃料电池。

提供本发明内容是为了以精简的形式介绍将在以下详细描述中进一步描述的一些概念。本发明内容并不旨在标识所要求保护主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护主题的范围。

当参考附图阅读以下详细描述时，将使得其它特征和优点是显而易见的。

附图简述

以下详细描述在结合附图参考时可得到最佳的理解，附图中：

图1是计算设备及向其提供功率的燃料电池的示例性布置的组件图；

图2是通过负载控制对燃料电池功率输出的示例性管理的流程图；以及

图3是示出示例性通用计算设备的框图。

详细描述

以下描述涉及由多个燃料电池向计算设备(诸如在数据中心内)供应功率，该多个燃料电池可以消耗燃料(诸如天然气)并且可以输出以可被计算设备本地消耗的形式的电能。这样的数据中心可以避免将外部提供的高电压交流电功率转换成可被计算设备消耗的低电压直流电功率的复杂性。可以确定燃料电池的尺寸以便向一组计算设备(诸如将定向在数据中心内的竖直机架中)提供功率。这种服务器机架燃料电池中的多个燃料电池可以为彼此提供备用，从而使有故障的燃料电池的计算设备可以从邻近的燃料电池接收功率。另外，燃料电池及计算设备可以被定位成实现热共生效应，诸如从计算设备向燃料电池供热。控制器可以在计算设备的功耗需求增长比由燃料电池提供的功率更快的情况期间指令计算设备停用或减缓某些功耗功能，并且可以在计算设备的功耗需求降低比由燃料电池提供的功率更快的情况期间指令计算设备激活或增速某些功耗功能。以此方式，可以最小化或完全消除对附加电源的需求，从而对燃料电池不能快速调整其提供的电功率量进行补充。

本文中所述的技术参考特定类型的气体及特定类型的气体消耗装备。例如，参考由天然气提供动力的发电机，诸如燃料电池。然而，这种参考完全是示例性的并且为了便于描述和呈现而作出这样的参考，并且不旨在将所述的机制限于特定的设备。相反，本文中所述的技术可以不经修改地均等地适用于不能快速地改变其产生的功率量的产生电功率的任何设备或机制。

虽然未作要求，但以下描述的各方面将在诸如程序模块等正由计算设备执行的计算机可执行指令的一般上下文中提供。更具体而言，除非另外指明，否则描述的各方面将参考一个或多个计算设备或***设备所执行的动作以及其所执行的操作的符号表示。由此，应当理解，有时被称作计算机可执行的这种动作和操作包括处理单元对以结构化形式表示数据的电信号的操纵。这种操纵转换了数据或将其维持在存储器的位置中，这就以本领域技术人员所熟知的方式来重新配置或更改计算设备或外设的操作。数据被维护在其中的数据结构是具有由数据形式所定义的特定属性的物理位置。

一般而言，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等。此外，本领域技术人员将会认识到这些计算设备不必限于常规服务器计算机架或常规个人计算机，并且包括其他计算配置，包括手持式设备、多处理器***、基于微处理器的或可编程消费电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机等等。类似地，这些计算设备不必限于独立计算设备，因为各机制也可以在通过通信网络链接的分布式计算环境中实现。在分布式计算环境中，程序模块可位于本地和远程存储器存储设备两者中。

参考图1，示出示例性***100，其中多个燃料电池向计算设备(诸如在数据中心的上下文内)提供电功率，其中针对计算设备的集合来确定每个燃料电池的尺寸。如将由本领域技术人员意识到的，诸如所示出的燃料电池120、140和160的燃料电池消耗燃料(通常是天然气)并输出通常以直流电功率形式的电功率，该电功率具有适合于被计算设备的处理组件及其他电路***直接消耗的电势。更具体而言，且作为一个示例，可以利用气体固态氧化物燃料电池，如本领域技术人员将要理解的，气体固态氧化物燃料电池包括电解质(通常为固态陶瓷材料形式)以及在电解质的相对侧上的阳极和阴极，阳极和阴极一般各自包括在电解质上的油墨涂层。这种燃料电池可以接受天然气作为输入，并且在该燃料电池的内侧天然气可以与水蒸气混合以形成“革新的燃料”。该革新的燃料进入电解质的阳极侧，并且当其跨过阳极时该革新的燃料从阴极吸引从馈送至燃料电池的热空气吸引进阴极的氧离子。在电解质中氧离子与革新的燃料结合产生电、水和少量的二氧化碳以及热量。热量和水随后可以被用来继续该过程，藉此使得只要对其而言天然气仍然保持可用燃料电池就能够继续产生直流电。

一般而言，与例如生成交流电流的常规涡轮的约30％-40％的效率评级相对，燃料电池可以实现约60％的效率评级。更通俗地，燃料电池可以几乎是常规发电涡轮的两倍效率。另外，并且如上面提供的详细描述所证实的，燃料电池除了风扇以外一般缺少移动部件。移动部件的这种缺少可以使燃料电池更加可靠且较少经受机械故障。

燃料电池还被设计成输出直流电(例如12伏特或5伏特)形式的电功率。如本领域技术人员将意识到的，12VDC一般是在数据中心内常见的服务器计算设备利用的数据处理电路***的本地电压。因此，并非利用包括将交流电功率转换成直流电功率的电源的现有服务器计算设备，使用诸如燃料电池120、140和160的燃料电池可以消除这种电源、交流电到直流电转换、直流电到直流电转换以及其他类似机制。

在一个实施例中，可以确定诸如图1中所示的燃料电池120、140和160的燃料电池的尺寸以向计算设备的集合(诸如在数据中心内的这种设备的机架中常见的服务器计算设备)供电。例如，如图1中所示，服务器计算设备111、112、113、114和115可以包括服务器计算设备的机架110，并且可以确定燃料电池120的尺寸以向计算设备的机架110提供功率。因此，为了提供说明性的示例，如果服务器计算设备111、112、113、114和115中的每一个通常消耗200瓦特的电功率，可以确定燃料电池120的尺寸以产生1000瓦特的电功率。可以类似地确定燃料电池140的尺寸以向服务器计算设备的机架130提供功率，并且可以类似地确定燃料电池160的尺寸以向服务器计算设备的机架150提供功率。以此方式，包括服务器计算设备的机架110、130和150的数据中心无需包括用于将高电压交流电功率转换成中等电压交流电并随后转换成低电压直流电功率的机制和装备，并且可以取而代之简单地包括向燃料电池(诸如燃料电池120、140和160)提供燃料的管线(诸如管线170)。低电压直流电功率可随后由燃料电池直接提供给服务器计算设备，并且实际上在一个实施例中，由于燃料电池可以提供由这种服务器计算设备的处理组件及其他电路***本地消耗的低电压直流电功率，每个单独的服务器计算设备甚至无需包括电源。

利用燃料电池(诸如燃料电池120、140和160)作为数据中心内的服务器计算设备的主要电功率源除了仅简化这种数据中心的装备和维护之外还包括诸优点。另外，举例而言，这种实施例可以向由功率递送机制故障引起的停机时间提供更大的抵抗。具体而言，常用的电网中的故障几乎是瞬间地传播，从而没有时间通过例如将处理转移至其他计算设备来作出准备。相反，依赖于从市政电网提供的电功率的数据中心一般包括备用电功率源以补偿这种猝发的且不可预测的故障。与之相对，向燃料电池供应燃料的典型故障包括这种燃料的泄漏，其既不会立即影响对燃料电池的燃料供应又不会立即影响从燃料电池到服务器计算设备的电功率的供应。相反，这种泄漏可以被标识，并且其燃料电池已经受到影响的服务器计算设备可以被标识且在经由阀门关闭其中存在泄漏的引导到这一燃料电池的管线170之前将其处理转移至其他计算设备。随后以更少受时间约束的方式泄漏可以被修复，恢复向燃料电池的燃料流，并且服务器计算设备可以被恢复在线。因此，在一个实施例中，管线170可以包括启用高效修复的组件和机制，包括例如使用快速连接器及其它类似设备以启用对管线170的各种组件、阀门的网络(诸如示例性阀门122、142和162)及其他类似设备、机制和组件的高效的连接和断开连接。

如前所述，某些类型的燃料电池(诸如上述的气体固态氧化物燃料电池)可以利用水蒸气来形成革新的燃料。因此，这种燃料电池可能需要热量以将水转化成水蒸气。在一个实施例中，可以定位给服务器的机架供电的燃料电池(诸如举例而言给服务器计算设备的机架110供电的燃料电池120)以例如通过将由服务器计算设备产生的热量作为燃料电池生成水蒸气所需的部分热量来实现热共生效应。例如，如图1中的***100所示，给服务器计算设备的机架供电的燃料电池可以被定位在这种服务器计算设备之上，从而使这种服务器计算设备产生的热量向上升起被这种燃料电池接收并利用。在一个为了保持说明的简明性而没有具体说明的替换性实施例中，燃料电池可以被定位在其正供电的服务器计算设备之后，从而使例如由风扇从这种服务器计算设备后面排出的热空气可以被直接排入燃料电池中。在又一实施例中，其他热传递机制(诸如举例而言，散热器、热管线等)可以被用来将热量从服务器计算设备的处理单元及其他产热组件引导到一个或多个燃料电池，诸如正给这种服务器计算设备供电的燃料电池。

因为每个机架或者服务器计算设备的集合可以被针对这种计算设备的集合专门地确定尺寸的单独的燃料电池供电，单个数据中心可以包括多个这种单独的燃料电池。在一个实施例中，在单个数据中心内的这种燃料电池的集合可以充当其自己的备用。例如，如果在图1的***100中所示的燃料电池140有故障，电功率分配控制器180将与燃料电池120和160通信并请求这些燃料电池增大其功率输出以便机架130的计算设备继续接收功率。因此，在这种示例中，在对燃料电池140或向燃料电池140提供燃料的管线170的一部分进行修复的同时，机架130的服务器计算设备可以从数据中心内的其他燃料电池(诸如，举例而言燃料电池120和160)接收功率。

在一个实施例中，电功率分配控制器180可以与其他控制器和管理器(诸如，举例而言，机架燃料电池控制器121、141和161以及中央管理器190，其操作将在下文中更加详细地描述)通信，以便确定从其他燃料电池(诸如燃料电池120和160)向机架130的服务器计算设备分配功率是否更好，或者将正由机架130的服务器计算设备执行的处理移至其他机架(诸如，举例而言，机架110和150)的服务器计算设备是否更好。例如，如果正由机架130的服务器计算设备执行的处理具有比正由机架110和150的服务器计算设备执行的处理更大的优先级，则将处理从机架130的服务器计算设备移至机架110和150的服务器计算设备可能是最优的，由此导致当前正被这些计算设备执行的较低优先级的处理次于机架130的计算设备更高优先级的处理。在此类示例中，无需要求燃料电池120和160增加其电功率生产，这在这些燃料电池已经以上限阈值产生电功率的情况下可能是有利的。作为另一示例，如果正由机架130的服务器计算设备执行的处理具有与正由机架110和150的服务器计算设备执行的处理相等的优先级，但是正由机架110和150的服务器计算设备消耗的功率低于燃料电池120和160能够产生的功率量的上限阈值，则增加由燃料电池120和160产生的功率量并将这种过多的功率诸如通过电功率分配控制器180重新引导到机架130的服务器计算设备可能是有利的。在一个实施例中，在执行这种重新引导时，电功率分配控制器180可以提供：由燃料电池(诸如，举例而言，燃料电池120)产生的功率首先被提供给与该燃料电池相关联的机架110的服务器计算设备，并且仅过多的电功率被提供给机架130的服务器计算设备。然而，在替换的实施例中，电功率分配控制器180可以将剩余的燃料电池(诸如，举例而言，燃料电池120和160)所产生的功率在所有计算设备(诸如，举例而言，机架110、130和150的服务器计算设备)之间均等地划分。

如图1中所示，且如前所提及的，可以提供机架燃料电池控制器以协调从燃料电池到一个或多个计算设备的集合的电功率供应。在一个实施例中，机架燃料电池控制器可以是单个控制器，而在其他实施例中以下所述的且归属于这种机架燃料电池控制器的功能可以在多个分开的控制器中散布。例如，如将由本领域技术人员意识到的，燃料电池一般包括出于控制在燃料电池内发生的电化学反应的目的的其自己的控制器。在这种情况下，机架燃料电池控制器可以与这种现有的燃料电池控制器通信以请求调整正由燃料电池提供的电功率。然而，为了便于说明和描述，以下所述的机制和功能参考单个机架燃料电池控制器。

在一个实施例中，计算设备的每个集合以及给这种计算设备的集合供电的燃料电池可以具有与其相关联的机架燃料电池控制器。因此，如图1的***100中所示，机架燃料电池控制器121可以协调由燃料电池120给机架110的服务器计算设备供应的电功率。以类似的方式，机架燃料电池控制器141可以协调由燃料电池140给机架130的服务器计算设备供应的电功率，且机架燃料电池控制器161可以协调由燃料电池160给机架150的服务器计算设备供应的电功率。在一个实施例中，在数据中心或其部分内的机架燃料电池控制器(诸如，举例而言，机架燃料电池控制器121、141和161)可以与中央管理器(诸如，中央管理器190)通信，这使得能够在不同的燃料电池以及正由这种燃料电池供电的服务器计算设备的不同的集合间进行协调，诸如将要在下文中更加详细描述的。

如前所述，燃料电池或其他类似发电设备的一个缺点在于不能对由这种设备产生的电功率量的改变作出快速响应。例如，如果机架110中的服务器计算设备的处理工作负载将要突然增加，由这些计算设备消耗的功率将同样地增加。机架燃料电池控制器121响应于处理的这种增加以及由机架110中的服务器计算设备所需的功率量的对应增加可以请求燃料电池120生成附加功率。在一个实施例中，对附加功率的这种请求可以以调整阀门(诸如阀门122)的形式，该阀门可以被调整以给燃料电池120提供附加的燃料，从该附加的燃料生成附加的电功率。然而，如前所述，燃料电池120可能不立即开始生成这种增加的电功率，并且可能替代地，在更加长的时间段内缓慢增加其生成的电功率量。同时，由于机架110的服务器计算设备消耗更大量的电流来支持其增加的处理，燃料电池120可以继续提供这种电流，但是如本领域技术人员将要意识到的，由于总的电功率没有足够快地增加，故而有燃料电池120提供的这种电功率所处的电压将降低。这种降低对于机架110的计算设备可能是有害的，并且可能导致这种计算设备或者减缓其处理或者完全关机。

因此，在一个实施例中，机架燃料电池控制器121可以通过临时将正由机架110的服务器计算设备执行的处理中的至少一些卸载到其他机架的服务器计算设备中的一个或多个服务器计算设备，通过临时减缓机架110的服务器计算设备中的一个或多个的处理，通过临时停用机架110的服务器计算设备的其他功率消耗组件或机制(诸如通过临时停用这种服务器计算设备的风扇)来补偿燃料电池120的功率生产中的延迟增加，或者可以执行其他类似的临时性动作或其组合。另一个替代方案可以是停止对服务器计算设备上运行的低优先级、非时间关键的应用或任务的处理，因为这种动作可以具有减少服务器计算设备的总处理负载的效果，藉此降低服务器计算设备所消耗的总功率。在一个实施例中，低优先级任务可以基本上总是可用于或者增加处理(诸如当燃料电池正生成多于服务器计算设备所需的电功率时)或者通过使其处理减慢来减少处理(诸如当燃料电池正生成少于服务器计算设备所需的电功率的量时)。这种永久可用(实际上)的低优先级任务常被称作“吸血鬼任务”或“吸血鬼进程”。

在这种实施例中，机架燃料电池控制器121可以基于从机架110的服务器计算设备、燃料电池120、中央管理器190及其它类似组件中的一者或多者收到的输入来作出其决定。例如，机架110的服务器计算设备可以向机架燃料电池控制器121提供与这种服务器计算设备当前正在执行的处理有关的信息、这种服务器计算设备的内部温度、风扇速度和其他相关冷却信息，以及其他类似信息。因此，举例而言，如果需要不能由燃料电池120立即提供的附加功率来执行附加的处理，并且机架燃料电池控制器121知晓机架110的一个或多个服务器计算设备可以在高于当前在这些计算设备内侧存在的温度工作，机架燃料电池控制器121可以指令机架110的一个或多个服务器计算设备来停用其风扇或消耗功率的其他类似冷却装置，藉此释放出将例如替代冷却用于处理的附加功率。作为另一个示例，如果机架110的服务器计算设备所提供的信息指示内部温度已经处于它们不应被允许更高的状态中，机架燃料电池控制器121可以指令机架110的服务器计算设备临时地减缓其处理器直到燃料电池120产生的功率赶上服务器计算设备对该功率的需求。

如前所述，在一个实施例中，机架燃料电池控制器121可以尝试临时卸载机架110的一个或多个服务器计算设备所执行的处理，以给燃料电池120提供用于在此期间内提高其电功率输出的产生的充足时间量。可以根据从中央管理器190收到的信息来执行处理的这种卸载。例如，中央管理器190可以跟踪正由数据中心的服务器计算设备执行的处理，包括知晓正由服务器计算设备中的单独服务器计算设备执行的处理的量以及指派给该处理的优先级。如果根据中央处理器190获得的信息一个或多个服务器计算设备具有接受当前正由机架110的服务器计算设备执行的处理中的一些处理的能力，中央管理器190于是可以如此通知机架燃料电池控制器121，并且在一个实施例中，机架燃料电池控制器121可以至少临时地将这些处理中的一些从机架110的服务器计算设备卸载到那些其他服务器计算设备，直到燃料电池120可以提供机架110的服务器计算设备执行所有这种处理本身所需的电功率。

燃料电池改变其正在产生的电功率量的能力在尝试增加所产生的这种电功率的量以及尝试减少所产生的电功率的量这两种情况时可以被延迟。因此，举例而言，如果机架110中的服务器计算设备的处理工作负载将要突然减少，由这些计算设备消耗的功率同样将减少，由此导致燃料电池120产生过多的电功率量。在一个实施例中，机架燃料电池控制器121响应于处理的这种减少以及机架110的服务器计算设备所需的功率量的对应减少可以请求燃料电池120生成较少的功率，诸如举例而言，通过调整阀门122以向燃料电池120提供较少的从中生成电功率的燃料。然而，这样的改变可能需要时间来实现，并且在同时因为机架110的服务器计算设备正消耗的电流可能比燃料电池120所产生的电功率量的减少更快地减少，由燃料电池120产生的电功率的电压可以本领域技术人员所公知的方式激增。这种激增对于机架110的服务器计算设备可能是有害的，并且可能导致这种计算设备关机以防止自身受到进一步的伤害。

因此，在一个实施例中，机架燃料电池控制器121可以通过临时地增加机架110的一个或多个服务器计算设备的功耗来补偿燃料电池120的功率生产中延迟的减少。例如，机架燃料电池控制器121可以激活或增加机架110的一个或多个服务器计算设备的冷却装置，诸如通过激活或增加这种服务器计算设备的风扇的速度。这种动作可以消耗附加的功率，并且可藉此防止电压激增。作为另一个示例，机架燃料电池控制器121可以(诸如从其他服务器计算设备)获得用于机架110的服务器计算设备的处理工作负载，藉此再次消耗附加的功率。作为又一个示例，机架燃料电池控制器121可以简单地指令机架110的一个或多个服务器计算设备来执行循环或执行其他类似无生产性工作，只是为了增加这种服务器计算设备消耗的功率，藉此再次防止燃料电池120所生成的电功率的电压激增。作为又一个示例，低优先级的或“吸血鬼”处理可被用来增速或减缓服务器计算上的工作负载以补偿以及调整燃料电池对电功率的过量供应或不足供应。如前述，机架燃料电池控制器121对执行哪个此类动作的决定可以通过从机架110的一个或多个服务器计算设备获得的信息以及从燃料电池120、中央管理器190或其他类似控制器和管理器获得的信息来通知，从机架110的一个或多个服务器计算设备获得的信息诸如是这种服务器计算设备当前正执行的处理的指示、这种服务器计算设备的各种组件或机制(诸如这种服务器计算设备的冷却装置)的状态。

在一个实施例中，在试图最小化其中服务器计算设备的功耗需求比燃料电池提供功率的能力改变更快的情形时，机架燃料电池控制器(诸如机架燃料电池控制器121、141和161)连同中央管理器190可以尝试预测服务器计算设备正执行的处理的量的增加或减少，并因此预测这种服务器计算设备所消耗的功率的量的增加或减少。例如，机架燃料电池控制器121、141和161、中央管理器190或其组合可以访问并且可以维护有关服务器计算设备先前执行的处理的历史数据。可以挖掘这种历史数据来获得可被用来预测处理工作负载的增加或减少并因此预测功耗的增加或减少的循环或者重复信息。例如，在一天的特定小时期间内处理可以增加并且可以随后接着减少。利用这种知识，机架燃料电池控制器121、141和161可以分别指令燃料电池120、140和160在预期到这种循环增加时增加这种燃料电池生成的电功率，并随后接着在预期到这种循环减少时减少由这种燃料电池生成的电功率。

为了精确地控制一个或多个服务器计算设备，诸如以在上文中详细描述的方式，可以执行一个或多个校准以将功耗参数与处理参数相关联。例如，服务器计算设备可以被指令执行处理同时其处理器被设置在特定的P-状态或其他类似的处理分类。当服务器计算设备的处理器被设置在P-状态时，这种服务器计算设备所消耗的功率可以随后被测量并与这种服务器计算设备所执行的处理相关联。处理器可以随后被设置成不同的P-状态，可以重复测量，以及进行另一相关。可以跨各种相关参数重复这种过程，相关参数例如包括活跃地执行处理的处理器的数目、冷却装置的不同状态以及其他类似参数。另外，可以从燃料电池自身的规范获取其他相关信息，诸如举例而言，燃料电池可以多快地增加或减少所生成的电功率量。

在一个实施例中，为了提供附加的电功率平滑能力，可以利用备用电池、电容器及其它类似电能存储和递送组件。例如，可以利用电池通过再充电来吸收在从这种燃料电池接收功率的一个或多个服务器计算设备的处理以及因此功耗比燃料电池降低其对这种电功率的生成和供应更快地减少的时间段期间由燃料电池产生的附加功率。随后利用这种电池产生附加功率以补充在从这种燃料电池接收功率的一个或多个服务器计算设备的处理以及因此功耗比燃料电池可以增加其对这种电功率的的生成和供应更快地增加的时段期间由燃料电池提供的功率。在另一个实施例中，可以或者取代这种电池或者连同这种电池来利用电容器或其他类似元件。

转向图2，其中所示的流程图200示出了可由诸如机架燃料电池控制器、中央管理器、其组合或其他类似处理组件来执行的一系列示例性步骤。如流程图200所示，一开始，在步骤210，可以接收以功率为中心的度量，该以功率为中心的度量例如包括燃料电池的测得功率输出、从燃料电池接收功率的一个或多个计算设备当前正执行的处理、包括冷却组件(诸如风扇)的这种计算设备的各种功率消耗组件的当前状态、从其他燃料电池接收功率的其他计算设备的当前状态以及藉此正执行的处理，以及其他类似度量。在步骤215，给定从这种燃料电池接收功率的计算设备的功率要求，可以就燃料电池的电功率输出是否合适作出确定。尽管步骤215以及步骤220和230被示为显式步骤，这些步骤不要求是显式决定步骤而可以以监视计算机可执行指令的形式实现，该计算机可执行指令响应于具体的输入来执行任务，该输入诸如举例而言在示例性步骤215的情况中是指示从燃料电池接收功率的一个或多个计算设备的电功率需求或者大于或者小于燃料电池当前正生成的电功率的输入。

如果在步骤215确定给定从这种燃料电池接收电功率的计算设备的功率要求该燃料电池所生成的当前电功率是合适的，执行可以行进至步骤220，在此可以就是否已经收到对这种计算设备处理负载的预期改变进行指示的任何信息作出确定。例如，如前所述，可以挖掘历史处理数据以获得与处理负载中的可重复、循环或以其他方式可预测的变化有关的信息。这种信息可随后被用来确定(诸如在步骤220)从燃料电池接收电功率的一个或多个计算设备将执行的处理的量的改变是否即将到来。作为另一个示例，并且如由本领域技术人员将意识到的，在计算设备接受用于处理的工作时和计算设备实际上开始处理该工作时之间可以存在延迟。在这种情况下，对这种处理工作的接受可以触发对处理工作负载中存在预期改变的确定，诸如在步骤220。

如果在步骤220确定处理负载有预期改变，则在步骤225燃料电池可以被指令相应地改变其功率生产。例如，如果预期处理负载将增加，则燃料电池在步骤225可以被指令增加其功率生产。类似地，如果预期处理负载将减少，则燃料电池在步骤225可以被指令减少其功率生产。在这种指令到燃料电池之后，在步骤225，执行可返回步骤215。相反，如果在步骤220确定没有预期的处理负载改变，则执行可以返回步骤215而不执行步骤225。

返回步骤215，如果在步骤215根据例如在从这种燃料电池接收电功率的一个或多个计算设备处执行的处理量的改变确定燃料电池的电功率输出不再是合适的，则执行可以行进至步骤230，在此点可以作出有关燃料电池是否正产生过多功率或过少功率的确定。如果燃料电池产生过少功率，诸如如果计算设备的功率要求因处理增加而增加，则在步骤235燃料电池可以被指令增加其电功率生产；并且随后在步骤240可以执行一个或多个动作以：或者临时地减少由计算设备的非处理方面消耗的功率藉此使更多的当前产生的功率可用于给计算设备的处理电路***供电；或者临时地减少正执行的处理并藉此减少所需的功率。例如，如在上文中详细描述的，在步骤220，计算设备的风扇或者不执行处理的其他类似功率消耗组件可以被停用，藉此使更多的当前产生的功率可用于给处理电路***供电。然而，如前所述，如果计算设备已经运行在关闭风扇不是选项的热量水平，则可以执行其他动作。作为另一个示例，在步骤240，由计算设备执行的一些处理可以被临时地卸载到其他计算设备，诸如具有额外处理带宽的计算设备，或由已经产生过多电功率的燃料电池供电的计算设备，诸如之前所述那样。作为另一个示例，在步骤240，如果处理无法被卸载，在燃料电池响应于步骤235的指令而增加其电功率生产的同时，一个或多个处理单元可以被减缓以临时地消耗更少的功率。

在一个实施例中，在步骤245，如果作为在步骤240处执行的处理的一部分确定不存在可以被临时停用的计算设备的非处理组件并且还确定没有其他计算设备可临时地接受卸载的处理，则可以作出在这种状况缓解之前或者在燃料电池增加其电功率输出以适应这种附加的处理指派之前拒绝附加处理指派的确定。因为步骤245可被认为是可选步骤，故而在图2中用虚线示出。图2的示例流程图200的执行可随后返回步骤215。

返回步骤230，如果在步骤230确定燃料电池提供过多功率，诸如举例而言，如果从这种燃料电池接收功率的一个或多个计算设备所执行的处理减少，则在步骤250燃料电池可以被指令减少功率生产。同时，在燃料电池响应于来自步骤250的这种指令之前在步骤255可以执行可增加从当前提供过多功率的燃料电池接收功率的计算设备或相关联的组件所消耗的功率的量的其他动作。例如，且如前所述，在步骤255可以增加一个或多个计算设备的风扇或其他类似非处理装置，藉此消耗附加的功率。作为另一个示例，在步骤255，可以增加从燃料电池接收功率的一个或多个计算设备所执行的处理。例如，通过临时地接受来自其他计算设备的附加的处理工作来增加这种处理。作为另一个示例，通过临时地执行低优先级的处理以消耗附加的电功率及避免电压激增来增加这种处理。作为又一个示例，一个或多个处理器可以被增速从而使这种处理器当前执行的处理可以以更快的速率执行，但是具有增加的功耗。在步骤255还可以执行这些动作的替换和组合以增加消耗的功率的量，并藉此避免在燃料电池转变成较低功率输出时来自燃料电池的电压激增。执行可随后返回步骤215。

在一个实施例中，图2的流程图200的步骤可以被数据中心的一个或多个计算设备执行，或者可以被远离数据中心的一个或多个计算设备执行。转至图3，示例性通用计算设备(诸如可以执行图2的流程图的各步骤的一个或多个计算设备之一)被以示例性通用计算设备300的形式示出。示例性通用计算设备300可包括但不限于，一个或多个中央处理单元(CPU)320、***存储器330和将包括该***存储器在内的各种***组件耦合至处理单元320的***总线321。***总线321可以是若干类型的总线结构中的任一种，包括使用各种总线体系结构中的任一种的存储器总线或存储器控制器、***总线、以及局部总线。取决于特定物理实现，CPU 320、***存储器330和通用计算设备300的其他组件中的一个或多个可以在物理上位于同处，诸如在单个芯片上。在这一情况下，***总线321的一部分或全部可以只不过是单个芯片结构内的通信通路，且其在图3中的图示只不过是方便用于说明目的的记法。

通用计算设备300一般还包括计算机可读介质，该计算机可读介质可包括可被计算设备300访问的任何可用的介质。作为示例而非限制，计算机可读介质可包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质包括以用于存储如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据等信息的任何方法或技术实现的介质。计算机存储介质包括但不限于，RAM、ROM、EEPROM、闪存或其它存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其它光盘存储、磁带盒、磁带、磁盘存储或其它磁性存储设备、或能用于存储所需信息且可以由通用计算设备300访问的任何其它介质。然而，计算机存储介质不包括通信介质。通信介质通常以诸如载波或其他传输机制等已调制数据信号来体现计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据，并包括任意信息传送介质。作为示例而非限制，通信介质包括诸如有线网络或直接线连接之类的有线介质，以及诸如声学、RF、红外及其他无线介质之类的无线介质。上述中任一组合也应包括在计算机可读介质的范围之内。

***存储器330包括易失性和/或非易失性存储器形式的计算机存储介质，如只读存储器(ROM)331和随机存取存储器(RAM)332。基本输入/输出***333(BIOS)包含有助于诸如启动时在计算设备300中元件之间传递信息的基本例程，它通常存储在ROM 331中。RAM332通常包含处理单元320可立即访问和/或当前正在操作的数据和/或程序模块。作为示例而非限制，图3示出了操作***334、其它程序模块335和程序数据336。

在使用通信介质时，通用计算设备300可以经由到一个或多个远程计算机的逻辑连接在联网环境中工作。图3中所描绘的逻辑连接是到网络199的一般网络连接371，网络199可以是局域网(LAN)、诸如因特网的广域网(WAN)或其他网络。计算设备300通过网络接口或适配器370连接到一般网络连接371，该网络接口或适配器进而连接到***总线321。在联网环境中，相对于通用计算设备300或其部分或其***设备所描绘的程序模块可被存储在通过一般网络连接371通信地耦合到通用计算设备300的一个或多个其他计算设备的存储器中。应当理解，所示的网络连接是示例性的，并且可使用在计算设备之间建立通信链路的其它手段。

通用计算设备300还可包括其它可移动/不可移动、易失性/非易失性计算机存储介质。仅仅作为示例，图3示出了对不可移动、非易失性介质进行读或写的硬盘驱动器341。可以与示例性计算设备一起使用的其它可移动/不可移动、易失性/非易失性计算机存储介质包括但不限于，磁带盒、闪存卡、数字多功能盘、数字录像带、固态RAM、固态ROM等等。硬盘驱动器341通常通过诸如接口340的不可移动存储器接口连接到***总线321。

上文讨论并在图3中示出的驱动器及其相关联的计算机存储介质为通用计算设备300提供了对计算机可读指令、数据结构、程序模块和其它数据的存储。例如，在图3中，硬盘驱动器341被示为存储了操作***344、其他程序模块345，以及程序数据346。注意，这些组件可以与操作***334、其它程序模块335和程序数据336相同，也可以与它们不同。操作***344、其它程序模块345和程序数据346在这里被标注了不同的标号是为了说明至少它们是不同的副本。

如从上面的描述可见，已经提出了服务器机架燃料电池。考虑此处所述的主题的众多可能的变体，本发明要求保护落入以下权利要求书范围内的所有这样的实施例及其等效实施方式。

Claims (11)

1.一种***，包括：

燃料电池，所述燃料电池消耗燃料并输出电功率；

一个或多个计算设备，所述一个或多个计算设备主要由所述燃料电池供电；以及

燃料电池控制器，所述燃料电池控制器执行以下步骤：

响应于所述一个或多个计算设备的处理减少来指示阀门减少提供给所述燃料电池的燃料量；

通过确定由于处理减少导致的所述一个或多个计算设备消耗的电功率的减少比由于提供给所述燃料电池的燃料量减少而导致的所述燃料电池输出的电功率的减少更快来检测到电压激增，所述电压激增对所述一个或多个计算设备有害；以及

响应于检测到所述电压激增来执行以下操作中的至少一个：增加所述一个或多个计算设备的一个或多个冷却装置的操作、增速所述一个或多个计算设备的一个或多个处理器、请求所述一个或多个计算设备执行附加的处理工作、以及增加所述一个或多个计算设备对低优先级任务的执行。

2.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述燃料电池控制器进一步被配置成响应于对由所述燃料电池输出的电功率小于由所述一个或多个计算设备利用的电功率的确定来执行以下中的至少之一：减少所述一个或多个计算设备的所述一个或多个冷却装置的操作，减缓所述一个或多个计算设备的所述一个或多个处理器，从所述一个或多个计算设备向其他计算设备卸载处理工作，以及减少所述一个或多个计算设备对低优先级任务的处理。

3.如权利要求1所述的***，其特征在于，进一步包括：

第二燃料电池；

第二组计算设备，所述第二组计算设备主要由所述第二燃料电池供电；

其中所述第二燃料电池及第二组计算设备与所述燃料电池及所述一个或多个计算设备同处在数据中心内。

4.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述燃料电池及所述一个或多个计算设备中的至少一些计算设备被布置成使得来自所述一个或多个计算设备中的至少一些计算设备的热量被引导到所述燃料电池。

5.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述燃料电池控制器进一步配置成请求所述燃料电池根据由所述一个或多个计算设备要执行的预期处理来修改所述燃料电池的电功率输出。

6.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述燃料电池控制器进一步配置有与来自所述一个或多个计算设备的一个或多个处理器的至少一个处理器消耗的功率之间的相关性，所述至少一个处理器处于多个P-状态之一，所述相关性意味着所述燃料电池控制器响应于所述至少一个处理器消耗的功率量的增加而请求所述燃料电池生成附加功率。

7.一种控制一个或多个由燃料电池供电的计算设备的方法，所述方法包括以下步骤：

响应于所述一个或多个由燃料电池供电的计算设备的处理减少来指示阀门减少提供给燃料电池的燃料量；

通过确定由于处理减少导致的所述一个或多个由燃料电池供电的计算设备消耗的电功率的减少比由于提供给所述燃料电池的燃料量减少而导致的所述燃料电池输出的电功率的减少更快来检测到电压激增，所述电压激增对所述一个或多个由燃料电池供电的计算设备有害；以及

响应于检测到所述电压激增来执行以下操作中的至少一个：增加所述一个或多个由燃料电池供电的计算设备的一个或多个冷却装置的操作、增速所述一个或多个由燃料电池供电的计算设备的一个或多个处理器、请求所述一个或多个由燃料电池供电的计算设备执行附加的处理工作、以及增加所述一个或多个由燃料电池供电的计算设备对低优先级任务的执行。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，进一步包括以下步骤：

确定所述燃料电池的电功率输出小于由所述一个或多个由燃料电池供电的计算设备利用的电功率；以及

响应于确定所述电功率输出小于所利用的电功率来执行以下至少之一：减少所述一个或多个由燃料电池供电的计算设备的所述一个或多个冷却装置的操作，减缓所述一个或多个由燃料电池供电的计算设备的所述一个或多个处理器，从所述一个或多个由燃料电池供电的计算设备向其他计算设备卸载处理工作，以及减少所述一个或多个计算设备对低优先级任务的处理。

9.一种用于控制一个或多个由燃料电池供电的计算设备的***，包括：

用于响应于所述一个或多个由燃料电池供电的计算设备的处理减少来指示阀门减少提供给燃料电池的燃料量的装置；

用于通过确定由于处理减少导致的所述一个或多个由燃料电池供电的计算设备消耗的电功率的减少比由于提供给所述燃料电池的燃料量减少而导致的所述燃料电池输出的电功率的减少更快来检测到电压激增的装置，所述电压激增对所述一个或多个由燃料电池供电的计算设备有害；以及

用于响应于检测到所述电压激增来执行以下操作中的至少一个的装置：增加所述一个或多个由燃料电池供电的计算设备的一个或多个冷却装置的操作、增速所述一个或多个由燃料电池供电的计算设备的一个或多个处理器、请求所述一个或多个由燃料电池供电的计算设备执行附加的处理工作、以及增加所述一个或多个由燃料电池供电的计算设备对低优先级任务的执行。

10.如权利要求9所述的***，其特征在于，进一步包括：

用于确定所述燃料电池的电功率输出小于由所述一个或多个由燃料电池供电的计算设备利用的电功率的装置；以及

用于响应于确定所述电功率输出小于所利用的电功率来执行以下至少之一的装置：减少所述一个或多个由燃料电池供电的计算设备的所述一个或多个冷却装置的操作，减缓所述一个或多个由燃料电池供电的计算设备的所述一个或多个处理器，从所述一个或多个由燃料电池供电的计算设备向其他计算设备卸载处理工作，以及减少所述一个或多个计算设备对低优先级任务的处理。

11.一种具有指令的计算机可读存储介质，所述指令在被执行时使机器执行如权利要求7-8中的任一项所述的方法。