基于虛擬架構(gòu)的模塊化數(shù)據(jù)中心節(jié)能管理研究.pdf

1、近年來，隨著企業(yè)信息化和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展，促使數(shù)據(jù)中心的數(shù)量持續(xù)快速增長(zhǎng)，數(shù)據(jù)中心的規(guī)模和復(fù)雜性也日益增大，進(jìn)而導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心的能耗成本占總運(yùn)營(yíng)成本的比重越來越大。據(jù)IDC統(tǒng)計(jì)，大規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施和服務(wù)器導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心的能耗成本以平均每年20％的速度增長(zhǎng)，并使得數(shù)據(jù)中心約60%的資產(chǎn)支出和50%的運(yùn)營(yíng)成本都與能耗有關(guān)[1]。然而，由于數(shù)據(jù)中心的資源利用率整體偏低，大部分能耗由閑置服務(wù)器或過度制冷等因素所消耗，因此，數(shù)據(jù)中心的節(jié)能問題受到了

2、極大的關(guān)注。隨著“軟件定義的數(shù)據(jù)中心”被提出，運(yùn)用虛擬化手段對(duì)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行節(jié)能管理將成為主要發(fā)展方向。本文以構(gòu)建虛擬化的綠色數(shù)據(jù)中心作為研究出發(fā)點(diǎn)，通過虛擬化手段將數(shù)據(jù)中心的物理資源變成邏輯的資源集，并采用模塊化的方式對(duì)物理資源進(jìn)行封裝部署，然后對(duì)模塊化的數(shù)據(jù)中心設(shè)備進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)度管理，提高設(shè)備的整體利用率，從而節(jié)約整個(gè)數(shù)據(jù)中心的能耗成本。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴虛擬架構(gòu)下數(shù)據(jù)中心能耗優(yōu)化研究。首先，通過對(duì)數(shù)據(jù)中心能耗因素的分析

3、，識(shí)別出數(shù)據(jù)中心的主要耗能設(shè)備，并建立數(shù)據(jù)中心的綜合能耗模型和主要耗能設(shè)備的能耗模型。然后，基于物理資源虛擬化調(diào)度的管理方法，建立數(shù)據(jù)中心主要能耗設(shè)備的虛擬化調(diào)度管理模型，為進(jìn)行數(shù)據(jù)中心動(dòng)態(tài)節(jié)能管理提供重要的理論基礎(chǔ)。⑵數(shù)據(jù)中心計(jì)算資源虛擬化節(jié)能管理研究。首先，根據(jù)計(jì)算資源虛擬化遷移理論，構(gòu)建了數(shù)據(jù)中心計(jì)算資源虛擬化節(jié)能調(diào)度過程模型。然后，通過設(shè)計(jì)計(jì)算資源的遷移時(shí)機(jī)、遷移對(duì)象和目標(biāo)主機(jī)的選擇策略，為計(jì)算資源的動(dòng)態(tài)調(diào)度提供了準(zhǔn)備條件。最后

4、，在構(gòu)建計(jì)算資源動(dòng)態(tài)遷移架構(gòu)的基礎(chǔ)上，提出計(jì)算資源動(dòng)態(tài)遷移拷貝方法和遷移調(diào)度算法，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心計(jì)算資源的動(dòng)態(tài)節(jié)能管理。⑶基于協(xié)同調(diào)度的動(dòng)環(huán)資源節(jié)能管理研究。根據(jù)數(shù)據(jù)中心動(dòng)環(huán)資源與計(jì)算資源的關(guān)系特點(diǎn)，建立數(shù)據(jù)中心動(dòng)環(huán)資源協(xié)同管理模型，并提出計(jì)算資源與制冷資源、配電資源的協(xié)同管理策略。通過對(duì)數(shù)據(jù)中心溫度場(chǎng)分布插值和溫度場(chǎng)異常點(diǎn)評(píng)估方法的深入研究，有效識(shí)別出數(shù)據(jù)中心對(duì)制冷資源的需求分布情況，并基于按需供應(yīng)的思想對(duì)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行精確制冷管理。最后

5、，基于以上協(xié)同節(jié)能管理研究的基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)中心動(dòng)環(huán)資源協(xié)同調(diào)度架構(gòu)、協(xié)同調(diào)度規(guī)則和調(diào)度算法。⑷數(shù)據(jù)中心能效管理綜合評(píng)價(jià)研究。首先，對(duì)數(shù)據(jù)融合分析理論進(jìn)行研究，為進(jìn)行數(shù)據(jù)中心能耗數(shù)據(jù)融合分析提供了理論基礎(chǔ)。然后，根據(jù)數(shù)據(jù)中心能耗數(shù)據(jù)源的特點(diǎn)，提出了數(shù)據(jù)中心能耗數(shù)據(jù)融合方法。最后，在對(duì)數(shù)據(jù)中心多種能效評(píng)價(jià)方法研究的基礎(chǔ)上，提出了基于數(shù)據(jù)融合的數(shù)據(jù)中心能效管理綜合評(píng)價(jià)方法和評(píng)價(jià)模型，為對(duì)數(shù)據(jù)中心的能效進(jìn)行循環(huán)優(yōu)化調(diào)度提供了科學(xué)依據(jù)。⑸數(shù)據(jù)中