《绿色数据中心的热量管理关键问题研究》

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数据中心的高能耗是一个亟待解决问题,构建绿色数据中心、实现节能减排成为研究热点。该项目在国家自然科学基金资助下,将立足绿色数据中心节能减排需求,从数据中心智能监控、热量建模、热量管理策略及热量管理评价等方面开展研究,依据项目研究目的,开展了以下几个方面研究:数据中心智能监控方法:提出了基于物联网架构的监控系统方法。整个监控架构由感知层、网络层和应用层等三部分组成。感知层由各种智能传感器、I/O控制模块等组成,直接连接各种被监控设备,主要实现对环境监控和资源监控;网络层:由互联网/局域网、串口服务器等组成,实时将感知层采集到的监控数据转换成TCP/IP格式的数据上传给监控服务器,同时接收由监控服务器的控制命令并传输到现场设备;应用层:主要由监控服务器、数据库服务器等构成,主节点对数据进行分析、处理、筛选、存储等操作,必要时还会以某种方式进行报警、通知管理员或采取应急措施等。通过可视化工具(可选)对监控数据进行呈现。为了克服现有数据中心电能监测系统的不足,提出了一种数据中心电能监测系统,该系统不仅能通过ZigBee无线网络对数据中心内的各用电设备进行远程管理和监控,同时并对其电能消耗做准确的计量和监测。绿色数据中心热量建模方法:采用仿真方法,对数据中心总体热量与温度建模;对数据中心的组件热量进行建模,建立CPU的温度、计算能耗、制冷温度和计算负载之间关系;提出IT设备与制冷系统能耗的联合优化,使数据中心的能效最大化。绿色数据中心热量管理架构:绿色数据中心热量管理架构主要包括热量管理系统和评价体系部分。热量管理系统对状态实时监控,更新实时参数和用户任务队列,基于预测的管理策略,要经过模型匹配和状态预测,对数据中心进行控制。评价参数从全局能耗评价、制冷系统效率评价和温度评价等。绿色数据中心热量管理策略:预测出风口温度作为入风口温度的参考。根据预测的出风口温度重新定位服务器,从而降低最大出风口温度并节省用于制冷的能量消耗。根据能量守恒原则,提出服务器再定位算法,用于测试一组异构服务器。讨论不同测试组别下异构服务器再定位前后出入风口温度的时间响应以及CPU使用率。数据中心热量管理评价方法:通过建立数据中心热量管理评价指标模型,根据数据中心热量管理绿色评价与优化的多目标多输入问题,研究基于数据包络分析方法DEA的热量管理评价方法,该方法克服数据中心单一指标参数(PUE)局限性,评价过程中输入、输出元素权重由数据产生,具有较好科学性与合理性。该项目主要提高中国绿色数据中心热量管理关键问题的水平,研究目标的定位为广西抢占未来大数据产业发展制高点、打造辐射广大东南亚市场的大数据完整产业链和产业集群奠定良好的基础,形成绿色智能监控及热量管理数据中心。将物联网、建模仿真方法、测控技术有机结合,解决数据中心热量管理过程中突出、亟需解决的综合管理、能效监控问题,实现综合性、智能化、集成化、易推广的数据中心智能监控及热量管理方法,能够填补国内技术空白。同时,该热量管理方法,通过科研攻关和研究成果产业化,进一步提高广西节能环保高新技术型企业的技术水平和研究创新能力,增强企业核心竞争力,并积极引导、推广节能环保战略性新兴产业发展。

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