[發明專利]考慮聯合優化數據調度和熱儲能的數據網絡負荷建模方法

有效

• 申請號: 201810889423.1
• 申請日: 2018-08-07
• 公開（公告）號: CN109146268B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 陳敏;高賜威
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/06;H02J3/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 熊玉瑋

1.考慮聯合優化數據調度和熱儲能的數據網絡負荷建模方法，其特征在于，

建立計及IT設備數據流模型和功耗模型以及冷卻系統熱流模型和功耗模型的初始數據網絡負荷模型，所述初始數據網絡負荷模型通過調節前端門戶服務器分配到互聯網數據中心的交互式數據負荷量、互聯網數據中心中處理交互式數據負荷和處理批處理數據負荷的活躍服務器數量、互聯網數據中心處理批處理數據負荷的數量控制IT設備功耗和冷卻系統功耗；

引入延遲約束邊界功耗來替換初始模型中的IT設備功耗，引入冷卻系統功率基值、互聯網數據中心邊界功耗中處理交互式數據負載的動態功耗及其標準值、互聯網數據中心邊界功耗中處理批處理數據負荷的動態功耗及其標準值，將前端門戶服務器分配到互聯網數據中心的交互式數據負荷量、互聯網數據中心中處理交互式數據負荷和處理批處理數據負荷的活躍服務器數量、互聯網數據中心處理批處理數據負荷的數量轉換為電氣量，引入電荷狀態以替換初始數據網絡負荷模型中表征冷卻系統功耗的室內溫度，將初始數據網絡負荷模型封裝為以冷卻系統功耗轉移量、通過交互式負載空間轉移的功耗量、通過批處理負載延遲處理轉移的功耗量為控制變量并以延遲約束邊界功耗、電荷狀態為因變量的基于能量屬性的數據網絡負荷模型；其中，

所述IT設備數據流模型為：其中，為前端門戶服務器δ在時間槽t分配到互聯網數據中心i的交互式數據負荷量，Φ為前端門戶服務器集合，T為時間槽集合，為在時間槽t內到達前端門戶網站服務器δ的數據負荷量，μ_i為互聯網數據中心i中的每個活躍服務器的平均服務速率，為在時間槽t內互聯網數據中心i中處理交互式數據負荷的活躍服務器數量，D為延遲界限，(j-1)τ_q、jτ_q、(j+1)τ_q表示第(j-1)、j、(j+1)個以τ_q個單位時間槽為時間長度的時間槽，為在時間槽t內互聯網數據中心i處理的批處理數據負荷q的數量，為在時間槽t到達互聯網數據中心i的批處理數據負荷q的數量，為在時間槽t內互聯網數據中心i中處理批處理數據負荷q的活躍服務器數量，Ω為時間槽t內互聯網數據中心i處理的批處理數據集合，M_i為互聯網數據中心i中的服務器總數；

所述IT設備功耗模型為：其中，為時間槽t內互聯網數據中心i中IT設備的功耗，α_1,i、α_2,i分別為互聯網數據中心i的服務器功耗系數和網絡設備功耗系數，α_1,i＝(A_iesp_i+B_iasp_i+C_icsp_i)/M_i+sp_idle,i，α_2,i＝(sp_peak,i-sp_idle,i)/μ_i，A_i、B_i、C_i分別為互聯網數據中心i中活躍邊緣交換機、聚合交換機和核心交換機的數量，esp_i、asp_i、csp_i分別為互聯網數據中心i中活躍邊緣交換機、聚合交換機和核心交換機的功耗，sp_idle,i、sp_peak,i分別為互聯網數據中心i中服務器的空閑功率和峰值功率；

所述冷卻系統熱流模型為：其中，分別為互聯網數據中心i在時間槽t+1、時間槽t的內部環境溫度，為互聯網數據中心i在時間槽t的外部環境溫度，R_i為互聯網數據中心i的等效熱阻，p_others,i為互聯網數據中心i中其它設備的功耗，C_i為互聯網數據中心i的等效電容，Δt為相鄰時間槽的間隔，為互聯網數據中心i在時間槽t的制冷功率，T_{in_max,i}、T_{in_min,i}分別為互聯網數據中心i室內溫度的最大值和最小值；

所述冷卻系統功耗模型為：其中，為互聯網數據中心i在時間槽t的冷卻系統功耗，k_1,i、b_1,i為關于的線性函數的經驗常數，p_{cooling_max,i}為互聯網數據中心i中冷卻系統的最大功耗；

所述初始數據網絡負荷模型為：為互聯網數據中心i在時間槽t的功耗。

2.根據權利要求1所述考慮聯合優化數據調度和熱儲能的數據網絡負荷建模方法，其特征在于，所述基于能量屬性的數據網絡負荷模型為：

其中，為互聯網數據中心i在時間槽t的延遲約束邊界功耗，為互聯網數據中心i在時間槽t內通過交互式負載空間轉移的功耗量，為互聯網數據中心i在時間槽t內通過批處理負載q延遲處理轉移的功耗量，為時間槽t內互聯網數據中心i中冷卻系統的功耗轉移量，為互聯網數據中心i在時間槽t的標準功耗，為互聯網數據中心i在時間槽t通過轉移交互式負載能夠減少的最大功耗需求，為互聯網數據中心i在時間槽t通過轉移批處理負載q能夠減少的最大功耗需求，A_4,i為與互聯網數據中心i在時間槽t+1內儲能能級相關的常數，為互聯網數據中心i在時間槽t通過轉移交互式負載和批處理負載需減少的最小活躍服務器需求，為互聯網數據中心i在時間槽t通過轉移交互式負載、批處理負載、調節冷卻系統功耗需減少的最小功耗需求，為互聯網數據中心i在時間槽t通過轉移交互式負載、批處理負載、調節冷卻系統功耗能夠減少的最大功耗需求，θ_1,i為互聯網數據中心i處理單個交互式負載的標準動態功耗，θ_2,i為互聯網數據中心i中當前時刻儲能能級對下一時刻儲能能級的影響，θ_3,i為互聯網數據中心i中當前時刻冷卻功耗調節量對下一時刻儲能能級的影響，θ_4,i為互聯網數據中心i處理單個交互式負載的標準活躍服務器數量，θ_5,i為互聯網數據中心i處理單個批處理負載的標準活躍服務器數量，θ_6,i為互聯網數據中心i冷卻系統標準動態功耗與全設備標準動態功耗的比值，分別為互聯網數據中心i在時間槽t+1、時間槽t的儲能能級，

為互聯網數據中心i在時間槽t的延遲約束邊界功耗中處理交互式負載的標準動態功耗，為互聯網數據中心i在時間槽t的延遲約束邊界功耗中處理批處理負載q的標準動態功耗，T_{in_set,i}為互聯網數據中心i室內溫度的設定值，為時互聯網數據中心i在時間槽t的冷卻系統功耗基值，為時間槽t內互聯網數據中心i室內溫度保持在設定時的冷卻系統功耗，為互聯網數據中心i在時間槽t的延遲約束邊界功耗基準值。