[發明專利]面向數據中心能耗最小化的作業調度和機房空調調控方法

有效

• 申請號: 201911267853.0
• 申請日: 2019-12-11
• 公開（公告）號: CN111174375B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 伍衛國;徐一軒;趙東方;李禎華;康益菲
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F24F11/46
• 分類號: F24F11/46;F24F11/64;G06F30/20
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 高博

本發明公開了面向數據中心能耗最小化的作業調度和機房空調調控方法，首先通過數據中心機房歷史數據分別建立數據中心作業分配矩陣A、CRAC調控的動態能耗模型P_DC和數據中心溫度預測模型；通過數據中心溫度預測模型建立制冷設備設定溫度與IT設備運行溫度之間的熱耦合聯系，進行作業調度和制冷設備控制時保證數據中心機房的溫度在約束條件之內，采用模擬退火算法通過調節CRAC狀態和制冷設備整體調控使P_DC最小化，降低數據中心的整體能耗。本發明使得數據中心整體能耗最低，保證設備安全運行。

技術領域

本發明屬于數據中心作業調度技術領域，具體涉及一種面向數據中心能耗最小化的作業調度和機房空調調控方法。

背景技術

目前，大型數據中心能源使用效率(Power Usage Effectiveness，PUE)約為1.5，普遍存在著能源浪費的問題，且大多數數據中心仍舊以風冷為主要制冷手段，如液冷和自由冷卻等技術還未普遍使用。降低數據中心能耗、提升能源使用效率對于促進數據中心健康發展和減輕社會供電壓力都具有重要意義。

目前數據中心面臨的主要能耗浪費問題歸結為以下3點：

(1)IT設備由于作業調度策略考慮目標單一，導致IT設備能耗浪費，且可能影響IT設備安全運行。

(2)制冷設備為了應對數據中心的各種突發狀況，通常溫度設定的都比較低，導致過度制冷。

(3)制冷設備通常是基于反饋控制的，根據IT設備溫度進行調整，由于風冷的特性導致數據中心熱耦合關系復雜，這樣容易導致冷卻滯后的問題，影響IT設備運行。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種面向數據中心能耗最小化的作業調度和機房空調調控方法，達到降低數據中心能耗的目的。

本發明采用以下技術方案：

一種面向數據中心能耗最小化的作業調度和機房空調調控方法，首先通過數據中心機房歷史數據分別建立數據中心作業分配矩陣A、CRAC調控的動態能耗模型P_DC和數據中心溫度預測模型；通過數據中心溫度預測模型建立制冷設備設定溫度與IT設備運行溫度之間的熱耦合聯系，進行作業調度和制冷設備控制時保證數據中心機房的溫度在約束條件之內，采用模擬退火算法通過調節CRAC狀態和制冷設備整體調控使P_DC最小化，降低數據中心的整體能耗。

具體的，數據中心整體動態能耗模型P_DC，有m臺Server，k個制冷設備，表示為：

P_DC＝P_crac(C)+P_server(S+AT)

其中，P_crac為CRAC功耗，P_server為Server功耗，C為CRAC狀態矩陣，S為Servers目前狀態矩陣，T為Task隊列申請資源矩陣，A為作業分配矩陣。

進一步的，作業分配矩陣A具體為：

其中，n為作業數，Aij∈{0,1}，Aij＝1，表示第j個任務被分配到第i臺服務器上。

進一步的，服務器目前狀態矩陣S具體為：

其中，每臺服務器用p個參數表示。

進一步的，制冷設備狀態矩陣C具體為：

其中，tk表示第k臺CRAC的設定溫度，fk表示第k臺CRAC鼓風機速率。