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专利号: 2019101712631
申请人: 青海大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种可再生能源数据中心管理方法,其特征在于,包括:S401,建立用于计算数据中心的功耗计算模型并计算功耗,包含以下输入参数:第t个时间段的计算功耗Pit、每一个时间段内的计算功耗PCt和制冷设备消耗的功耗PACt;

S402,建立用于调节数据中心的管理任务的功耗管理模型,包含以下输入参数:主机在当前功耗模式下的最大功耗Pmax、太阳能发电量St和一天能提供的太阳能发电量Stotal;

S403,建立温度感知模型,用于感知计算数据中心的环境温度变化,在确定数据中心的主机最大入口温度Tmax的前提下,确定制冷所述主机需要的最大耗电量;其中,所述数据中心包括多台主机、以及制冷机;

S404,通过所述最大耗电量,数据中心的资源和功耗管理控制,实现数据中心负载管理控制,控制在所述数据中心的每个时间间隔中必须保持活跃的主机数量为nactive。

2.根据权利要求1所述的可再生能源数据中心管理方法,其特征在于,在所述S401中,所述功耗计算模型包括:所述主机i的负载如下:

式中MIPS是CPU速度的度量,表示每秒处理的机器语言指令的数量,其中Mcurrit是在第t个时间间隔内分配给当前所述主机i上的所有虚拟机所需的MIPS之和,Mtotali是主机i能够提供的所有MIPS,i为自然数;

t

用符号Pi来表示所述主机i在第t个时间段的计算功耗,根据主机负载和在Cloudsim中提供的主机功率模型计算Pit,用符号u表示当前主机使用率,u1和u2分别为u的向下取整和向上取整的值;

根据u1和u2的值可以从功耗模型中得到两个功耗值,分别记为P1和P2;

然后此模型中根据P1和P2定义一个变量delta,delta的值可以由下式计算:采用功耗模型计算数据中心功耗的过程包括:

根据下式计算Pit, 使用公式 中的Lit作为主机的利用率,因此,用符号PCt来表示在每一个时间段内的计算功耗,PCt可以由下式计算,其中,t=0,1,…,M;M表示一天的时段总数;

采用CoP衡量系数模型,该模型是从实验数据中心的一个水冷式CRAC单元中得到的,如下所示:所述制冷机包括多个水冷式CRAC单元;

CoP=0.0068Tsup2+0.0008Tsup+0.458其中,Tsup是制冷设备向数据中心提供的温度,制冷设备消耗的功耗PACt可以由下式计算:则数据中心在一个时间段内消耗的总功耗PTt为:PTt=PCt+PACt。

3.根据权利要求2所述的可再生能源数据中心管理方法,其特征在于,在所述S402中,太阳能发电量为St,t=0,1,…M,则一天能提供的太阳能发电量Stotal为:根据每个时刻太阳能发电量计算当前时刻提供的主机个数Nt:其中,Pmax为主机在当前功耗模式下的最大功耗,目标是传统电能使用最少,即目标函数Gbest可表达为:满足约束条件:Gbest≥0。

4.根据权利要求3所述的可再生能源数据中心管理方法,其特征在于,在所述S403中,主机功耗与入口温度之间的关系为:Tin=Tsup+D×P

其中,Tin和Tsup分别是主机入口温度向量和制冷设备提供温度向量,D为热转移矩阵,且不能调节,P是数据中心主机的功耗向量,符号Tmax表示为最大入口温度,数据中心的操作必须遵循以下约束:Tin≤Tmax

其中Tin={T1,T2,…,Tn}代表每个主机的最高温度,在确定主机最大入口温度Tmax的前提下,利用提前制冷计算主机的最大耗电量:ΔT=Tmax-Tsup

温度差与功率向量的关系如下:

ΔT=D×P

在ΔT和D已知的前提下,可以通过上式计算功率向量P。

5.根据权利要求4所述的可再生能源数据中心管理方法,其特征在于,在所述S404中,在第t个时间段内用于计算的太阳能,如果有过剩的太阳就进行提前制冷,制冷设备提供的温度由过剩的太阳能进行动态调整,采用符号Et表示过剩太阳能,Et的计算公式如下:Et=St-PTt

其中,t=1,2...,M,M表示一天的时段总数。

6.一种可再生能源数据中心管理装置,其特征在于,包括:功耗计算模型构建模块,用于建立用于计算数据中心的功耗计算模型并计算功耗,包含以下输入参数:第t个时间段主机的计算功耗Pit、每一个时间段内的计算功耗PCt和制冷设备消耗的功耗PAC;

功耗管理模型构建模块,用于建立用于调节数据中心的管理任务的功耗管理模型,包含以下输入参数:主机在当前功耗模式下的最大功耗Pmax、太阳能发电量St和一天能提供的太阳能发电量Stotal;

温度感知模型构建模块,用于感知计算数据中心的环境温度变化,在确定数据中心的主机最大入口温度Tmax的前提下,确定制冷所述主机需要的最大耗电量;其中,所述数据中心包括多台主机、以及制冷机;

数据中心负载管理模块,用于通过所述最大耗电量,数据中心的资源和功耗管理控制,实现数据中心负载管理控制,控制在所述数据中心的每个时间间隔中必须保持活跃的主机数量为nactive。

7.根据权利要求6所述的可再生能源数据中心管理装置,其特征在于,所述功耗计算模型构建模块具体包括:所述主机i的负载如下:

式中MIPS是CPU速度的度量,表示每秒处理的机器语言指令的数量,其中Mcurrit是在第t个时间间隔内分配给当前所述主机i上的所有虚拟机所需的MIPS之和,Mtotali是主机i能够提供的所有MIPS,i为自然数;

用符号Pit来表示所述主机i在第t个时间段的计算功耗,根据主机负载和主机功率模型计算Pit,用符号u表示当前主机使用率,u1和u2分别为u的向下取整和向上取整的值;

根据u1和u2的值可以从功耗模型中得到两个功耗值,分别记为P1和P2;

然后此模型中根据P1和P2定义一个变量delta,delta的值可以由下式计算:采用功耗模型计算数据中心功耗的过程包括:

根据下式计算Pit, 使用公式 中的Lit作为主机的利用率,因此,用符号PCt来表示在每一个时间段内的计算功耗,PCt可以由下式计算,其中,t=0,1,…,M;M表示一天的时段总数;

采用CoP衡量系数模型,该模型是从实验数据中心的一个水冷式CRAC单元中得到的,如下所示:所述制冷机包括多个水冷式CRAC单元;

CoP=0.0068Tsup2+0.0008Tsup+0.458其中,Tsup是制冷设备向数据中心提供的温度,制冷设备消耗的功耗PACt可以由下式计算:则数据中心在一个时间段内消耗的总功耗PTt为:PTt=PCt+PACt。

8.根据权利要求7中所述的可再生能源数据中心管理装置,其特征在于,所述功耗管理模型构建模块具体包括:太阳能发电量为St,t=0,1,…M,则一天能提供的太阳能发电量Stotal为:根据每个时刻太阳能发电量计算当前时刻提供的主机个数Nt:其中,Pmax为主机在当前功耗模式下的最大功耗,目标是传统电能使用最少,即目标函数Gbest可表达为:满足约束条件:Gbest≥0。

9.根据权利要求8中所述的可再生能源数据中心管理装置,其特征在于,所述温度感知模型构建模块具体包括:主机功耗与入口温度之间的关系为:

Tin=Tsup+D×P

其中,Tin和Tsup分别是主机入口温度向量和制冷设备提供温度向量,D为热转移矩阵,且不能调节,P是数据中心主机的功耗向量,符号Tmax表示为最大入口温度,数据中心的操作必须遵循以下约束:Tin≤Tmax

其中Tin={T1,T2,…,Tn}代表每个主机的最高温度,在确定主机最大入口温度Tmax的前提下,利用提前制冷计算主机的最大耗电量:ΔT=Tmax-Tsup

温度差与功率向量的关系如下:

ΔT=D×P

在ΔT和D已知的前提下,可以通过上式计算功率向量P。

10.根据权利要求9中所述的可再生能源数据中心管理装置,其特征在于,所述数据中心负载管理模块具体包括:在第t个时间段内用于计算的太阳能,如果有过剩的太阳就进行提前制冷,制冷设备提供的温度由过剩的太阳能进行动态调整,采用符号Et表示过剩太阳能,Et的计算公式如下:Et=St-PTt

其中,t=1,2...,M,M表示一天的时段总数。