近些年來,信息技術(shù)飛速發(fā)展,數(shù)據(jù)中心得到逐步的發(fā)展和進步。基于云計算的分布式數(shù)據(jù)中心應(yīng)運而生,其中最主要的類型為地理分布式數(shù)據(jù)中心。地理分布式的諸多優(yōu)點,可以為數(shù)據(jù)中心運營商和用戶雙方提供便利。但是,由此所產(chǎn)生的能耗問題也日益嚴重。相關(guān)理論研究多為側(cè)重數(shù)據(jù)中心服務(wù)器的節(jié)能優(yōu)化,還有少量研究為跨數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸節(jié)能優(yōu)化。將以上兩者優(yōu)化相結(jié)合的問題模型很少被探索。因此,本文著重在這方面入手,進行地理分布式數(shù)據(jù)中心能耗成本優(yōu)化問題的建模。在地理分布式數(shù)據(jù)中心中,地理分布式數(shù)據(jù)中心能耗成本優(yōu)化的核心目標為降低電價成本。而在進行能耗價格成本優(yōu)化的同時,會與其他的多項約束目標相互制約。本文結(jié)合以上考慮,建立了以電價成本為目標函數(shù)的能耗成本優(yōu)化問題模型。而后對問題模型進行李雅普諾夫優(yōu)化,將其中難以直接計算的期望型轉(zhuǎn)化為時隙型約束。再之后對轉(zhuǎn)化后的模型利用廣義本德斯分解算法將非凸優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為分段凸優(yōu)化問題進行求解。在此基礎(chǔ)上,再加入異構(gòu)負載和異構(gòu)數(shù)據(jù)中心的因素,將其拓展為可以容納異構(gòu)因素的能耗成本優(yōu)化模型。最后在MATLAB對所提出的算法進行數(shù)值模擬,表明本文所提出的算法在節(jié)約能耗成本效果上變現(xiàn)更好。數(shù)學(xué)建模求解方法解決優(yōu)化問題可以相對較為精確的求出問題的解,但是仍然存在著,某些情況下無法求得最優(yōu)解和某些情況下無法建立合適的數(shù)學(xué)模型的問題。使用強化學(xué)習(xí),能夠在一定程度上突破問題建模的限制,只需要給出合理的動作,狀態(tài),回報函數(shù)設(shè)計,將問題轉(zhuǎn)化為馬爾科夫過程,就能夠針對問題提出相應(yīng)的算法。目前的基于強化學(xué)習(xí)的節(jié)能研究沒有將系統(tǒng)的容錯性納入考慮。而基于強化學(xué)習(xí)的優(yōu)化算法能夠更好地應(yīng)對系統(tǒng)環(huán)境的變化,考慮容錯性后能夠及時應(yīng)對地理分布式數(shù)據(jù)中心節(jié)點出錯的負載重新分配的處理。本文提出一種基于強化學(xué)習(xí)的節(jié)能負載分配策略,綜合考慮了節(jié)能優(yōu)化和容錯性,最后進行實驗數(shù)值模擬,說明該方法在節(jié)能效果上的有效性和在容錯效果上的優(yōu)越性。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TP308;P208
【部分圖文】：

服務(wù)器與網(wǎng)絡(luò)方面能耗對比（根據(jù)服務(wù)器利用率圖 1-2 服務(wù)器利用率分布情況究地理分布式數(shù)據(jù)中心中對數(shù)據(jù)中心服務(wù)器本文從地理分布式數(shù)據(jù)中心的結(jié)構(gòu)特點出發(fā)節(jié)能影響因素。通過地理負載平衡的手段，負載的形式路由到能源價格更加低廉的地理

約有 58%的時間利用率在 50%以下，而僅有 5%的時間利用率為 90%-100%[25]，如圖1-2 所示。因此，綜合來看，網(wǎng)路方面的能耗不能忽視，應(yīng)當加入考慮的范圍。然而，對于地理分布的數(shù)據(jù)中心，在服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)方面的聯(lián)合能量優(yōu)化很少被研究，導(dǎo)致了優(yōu)化結(jié)果還存在欠缺。本課題希望能夠在研究中解決這

對 IT 設(shè)備的節(jié)能優(yōu)化也是本文的主要研究內(nèi)容。2.2 能源來源數(shù)據(jù)中心通常所使用的能源來源可以分為兩種，一種是化石能源，也稱棕色能源，主要包括煤炭，石油，以及天然氣等�；茉词悄壳暗臄�(shù)據(jù)中心最主要的能量來源�；茉刺峁┠芰康倪^程中通常伴隨著較高的碳排放。由于化石能源的供應(yīng)量通常與使用量成正比，因此，可以用控制化石能源供應(yīng)量的方法對化石能源的使用量進行調(diào)節(jié)。另一種是可再生能源，也稱綠色能源，主要包括風能，水能，以及太陽能等�？稍偕茉刺峁┠芰康倪^程中產(chǎn)生的碳排放通常較小。這些可再生能源的前期建設(shè)成本投入通常較多，接入電網(wǎng)也通常需要比較遠距離的傳輸�？稍偕茉吹哪茉垂┙o量通常比較不穩(wěn)定，其受天氣因素的影響較大，例如，利用太陽能發(fā)電的設(shè)備在夜晚無法收集太陽能，也就無法工作；利用風能發(fā)電的設(shè)備在風力較小的情況下無法滿足需求，因而無法啟動，在風力較大的情況下，為了避免設(shè)備的轉(zhuǎn)速過快而造成損耗，因此通常會進行停機操作。
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本文編號：2873044