基于虛擬架構的模塊化數(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，數(shù)據(jù)中心的規(guī)模和復雜性也日益增大，進而導致數(shù)據(jù)中心的能耗成本占總運營成本的比重越來越大。據(jù)IDC統(tǒng)計，大規(guī)模的基礎設施和服務器導致數(shù)據(jù)中心的能耗成本以平均每年20％的速度增長，并使得數(shù)據(jù)中心約60%的資產(chǎn)支出和50%的運營成本都與能耗有關[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、極大的關注。隨著“軟件定義的數(shù)據(jù)中心”被提出，運用虛擬化手段對數(shù)據(jù)中心進行節(jié)能管理將成為主要發(fā)展方向。本文以構建虛擬化的綠色數(shù)據(jù)中心作為研究出發(fā)點，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物理資源進行封裝部署，然后對模塊化的數(shù)據(jù)中心設備進行動態(tài)調度管理，提高設備的整體利用率，從而節(jié)約整個數(shù)據(jù)中心的能耗成本。
　　本研究主要內容包括：⑴虛擬架構下數(shù)據(jù)中心能耗優(yōu)化研究。首先，通過對數(shù)據(jù)中心能耗因素的分析

3、，識別出數(shù)據(jù)中心的主要耗能設備，并建立數(shù)據(jù)中心的綜合能耗模型和主要耗能設備的能耗模型。然后，基于物理資源虛擬化調度的管理方法，建立數(shù)據(jù)中心主要能耗設備的虛擬化調度管理模型，為進行數(shù)據(jù)中心動態(tài)節(jié)能管理提供重要的理論基礎。⑵數(shù)據(jù)中心計算資源虛擬化節(jié)能管理研究。首先，根據(jù)計算資源虛擬化遷移理論，構建了數(shù)據(jù)中心計算資源虛擬化節(jié)能調度過程模型。然后，通過設計計算資源的遷移時機、遷移對象和目標主機的選擇策略，為計算資源的動態(tài)調度提供了準備條件。最后

4、，在構建計算資源動態(tài)遷移架構的基礎上，提出計算資源動態(tài)遷移拷貝方法和遷移調度算法，實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心計算資源的動態(tài)節(jié)能管理。⑶基于協(xié)同調度的動環(huán)資源節(jié)能管理研究。根據(jù)數(shù)據(jù)中心動環(huán)資源與計算資源的關系特點，建立數(shù)據(jù)中心動環(huán)資源協(xié)同管理模型，并提出計算資源與制冷資源、配電資源的協(xié)同管理策略。通過對數(shù)據(jù)中心溫度場分布插值和溫度場異常點評估方法的深入研究，有效識別出數(shù)據(jù)中心對制冷資源的需求分布情況，并基于按需供應的思想對數(shù)據(jù)中心進行精確制冷管理。最后

5、，基于以上協(xié)同節(jié)能管理研究的基礎，設計了數(shù)據(jù)中心動環(huán)資源協(xié)同調度架構、協(xié)同調度規(guī)則和調度算法。⑷數(shù)據(jù)中心能效管理綜合評價研究。首先，對數(shù)據(jù)融合分析理論進行研究，為進行數(shù)據(jù)中心能耗數(shù)據(jù)融合分析提供了理論基礎。然后，根據(jù)數(shù)據(jù)中心能耗數(shù)據(jù)源的特點，提出了數(shù)據(jù)中心能耗數(shù)據(jù)融合方法。最后，在對數(shù)據(jù)中心多種能效評價方法研究的基礎上，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價方法和評價模型，為對數(shù)據(jù)中心的能效進行循環(huán)優(yōu)化調度提供了科學依據(jù)。⑸數(shù)據(jù)中