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基于虛擬架構的模塊化數據中心節(jié)能管理研究

發(fā)布時間:2016-11-13 15:11

  本文關鍵詞:基于虛擬架構的模塊化數據中心節(jié)能管理研究,,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。


《西安建筑科技大學》 2015年

基于虛擬架構的模塊化數據中心節(jié)能管理研究

阮順領  

【摘要】:近年來,隨著企業(yè)信息化和移動互聯網的迅速發(fā)展,促使數據中心的數量持續(xù)快速增長,數據中心的規(guī)模和復雜性也日益增大,進而導致數據中心的能耗成本占總運營成本的比重越來越大。據IDC統(tǒng)計,大規(guī)模的基礎設施和服務器導致數據中心的能耗成本以平均每年20%的速度增長,并使得數據中心約60%的資產支出和50%的運營成本都與能耗有關[1]。然而,由于數據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,數據中心的節(jié)能問題受到了極大的關注。隨著“軟件定義的數據中心”被提出,運用虛擬化手段對數據中心進行節(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據中心作為研究出發(fā)點,通過虛擬化手段將數據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,然后對模塊化的數據中心設備進行動態(tài)調度管理,提高設備的整體利用率,從而節(jié)約整個數據中心的能耗成本。本文分別從以下幾個方面展開研究:(1)虛擬架構下數據中心能耗優(yōu)化研究。首先,通過對數據中心能耗因素的分析,識別出數據中心的主要耗能設備,并建立數據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,建立數據中心主要能耗設備的虛擬化調度管理模型,為進行數據中心動態(tài)節(jié)能管理提供重要的理論基礎。(2)數據中心計算資源虛擬化節(jié)能管理研究。首先,根據計算資源虛擬化遷移理論,構建了數據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,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,實現數據中心計算資源的動態(tài)節(jié)能管理。(3)基于協(xié)同調度的動環(huán)資源節(jié)能管理研究。根據數據中心動環(huán)資源與計算資源的關系特點,建立數據中心動環(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。通過對數據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,有效識別出數據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據中心進行精確制冷管理。最后,基于以上協(xié)同節(jié)能管理研究的基礎,設計了數據中心動環(huán)資源協(xié)同調度架構、協(xié)同調度規(guī)則和調度算法。(4)數據中心能效管理綜合評價研究。首先,對數據融合分析理論進行研究,為進行數據中心能耗數據融合分析提供了理論基礎。然后,根據數據中心能耗數據源的特點,提出了數據中心能耗數據融合方法。最后,在對數據中心多種能效評價方法研究的基礎上,提出了基于數據融合的數據中心能效管理綜合評價方法和評價模型,為對數據中心的能效進行循環(huán)優(yōu)化調度提供了科學依據。(5)數據中心節(jié)能管理系統(tǒng)設計與應用分析。在上述理論研究的基礎上,結合數據中心管理中的實際需求,對數據中心節(jié)能管理軟件系統(tǒng)進行總體設計,并將其部署到實際項目中,對所研究的節(jié)能管理方法進行驗證分析。實踐證明,運用本文研究的數據中心節(jié)能管理方法,可有效提高模塊化數據中心的整體能效。

【關鍵詞】:
【學位授予單位】:西安建筑科技大學
【學位級別】:博士
【學位授予年份】:2015
【分類號】:TP308
【目錄】:

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