数据中心的异构服务器系统及其能源调度方法技术方案

本发明专利技术公开了一种高效使用新能源的能源调度方法，以及辅助该方法实现的异构结点装置。它根据服务器上在一天二十四小时之内负载不均衡的特点，在低负载的情况下进行负载的调度，把低负载时间段内对能耗的需求降低，从而降低了整个系统一天内能耗的需求量。其中负载调度涉及在异构结点之间进行负载的分配策略；另外，将通过风能、太阳能等途径收集的有限新能源进行最高效化的利用。新能源的利用点包括两个，其一为在高负载的时间段，降低最高负载达到峰值对传统电能的需求，达到“削峰”的作用，其二为在一天中电费高的时间段尽可能多使用太阳能，即根据峰谷分时电价提高太阳能的使用价值，从而为服务商降低服务器的能耗以及电费。

【技术实现步骤摘要】
一种数据中心的能源调度方法
本专利技术属于大数据
，更具体地，涉及一种数据中心的能源调度方法。
技术介绍
大数据时代数据增长速度不读提升，数据中心的数据量呈爆发式增长。如Google在全球至少运营四十多个数据中心。数据的计算处理量也随之急剧增大。基于此背景，数据中心服务商不得不面临飞涨的能耗和电费问题，例如Google(每年能耗>1120GWh，电费>$67M)，Google(每年能耗>600GWh，电费>$36M)。高能耗带来的直接问题就是严重的环境污染，IT业的碳排放量占到了全球碳排放量的2％。现如今国际上对服务商征收二氧化碳的排放税，高的二氧化碳排放在污染环境的同时也给服务商带来了经济利益上的损失。为了减少能耗开销以及全球二氧化碳的排放量，各大服务商已经陆续地开始了新能源的研究，新能源一般是指新技术基础上加以开发利用的再生能源，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能等。现广泛使用的主要为风能、太阳能。新能源一般具有可再生特性，可供人类永续利用，不含碳或含碳量很少，对环境影响小等优点，故越来越受到广泛的重视。但与此同时新能源又具有能量密度低，开发利用需要较大空间；间断式供应，波动性大的弊端，所以如何最高效的利用新能源已经成为一个大众关注的问题。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种数据中心的能源调度方法，其目的在于，解决现有数据中心存在的高能耗的技术问题，减小电费开销，降低全球碳污染。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种数据中心的异构服务器系统，其包括一台高性能服务器、以及一台低性能服务器，高性能服务器在当前数据中心的负载大于低性能服务器所能处理的负载的最大值时工作，低性能服务器在当前数据中心的负载小于或等于该低性能服务器所能处理的负载的最大值时工作。按照本专利技术的另一方面，提供了一种数据中心的能源调度方法，是应用在包括上述异构服务器系统的数据中心中，所述方法包括以下步骤：(1)判断数据中心当前的负载是否大于低性能服务器所能处理的负载的最大值，如果是，则使用高性能服务器处理该负载，然后转入步骤(2)，否则使用低性能服务器处理该负载，然后转入步骤(2)；(2)判断数据中心在时间t内所需能耗是否可以完全由外部太阳能实时提供，如果是，则进入步骤(3)，否则进入步骤(4)：(3)将外部太阳能中的电量提供给正在工作的服务器，若有未使用完的能源，则将其冲入服务器内部的电池，然后过程结束；(4)判断服务器的当前负载是否大于第一阈值，且当前时间是否处于高电价时间段，如果是，则进入步骤(5)，否则进入步骤(6)：(5)将外部太阳能或电池中的电量提供给服务器；(6)判断服务器的当前负载是否大于第一阈值，或当前时间是否处于高电价时间段，如果是，则转入步骤(7)，否则进入步骤(9)；(7)判断当前电池或外部太阳能中是否有多余的电量，如果是则进入步骤(8)，否则用电网中的电量为服务器供电；(8)将外部太阳能或电池中的多余电量提供给服务器，过程结束；(9)判断服务器的负载是否小于或等于第二阈值，若是，则进入步骤(10)，否则转入步骤(7)；(10)计算太阳能充电时能量转换过程中能量的损耗，以及电池放电不完全时产生的能量损耗，将二者求和以获得总能量损耗；(11)获取服务器处于低利用率时使用新能量的损耗；(12)判断步骤(10)的总能量损耗是否大于步骤(11)的损耗，若是则使用太阳能对服务器进行供电，否则将太阳能的电量提供给电池，然后过程结束。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：1、服务器异构结点的设计。在低负载情况下对负载进行调度，将当前负载迁移到能耗小的服务器上，保证在满足其负载所要求的性能的前提下减少了低负载阶段对能耗的要求，也就降低了整体所需的能耗。2、当一天所产生太阳能不足以提供该天服务器所需电能时，在低负载根据当前系统实时情况适用智能能量源选择系统进行能耗选择，实时太阳能使用效率高于存储到电池时，使用实时太阳能；存储到电池效率高于直接使用实时太阳能时，将当前产生太阳能储存起来用于后述两种情况。3、将存储的太阳能用于高负载情况下的能耗“削峰”，将太阳能运用于降低负载峰值时对电网供电上所需求的电量，从而可以直接降低电费中峰值电费这一部分，使有限的太阳能达到高效的使用，降低了电费开支。4、将太阳能以及太阳能存储在电池中的能量利用到电费高的时间段。降低一天中高电费时间段服务器对电网所需的电量，使有限的太阳能达到高效的使用，降低了电费开支。5、在太阳能供电不足且为低负载情况下，若实时太阳能使用率不高，则只是用电网供电，不使用电池的放电，从而减少了电池放电的次数，延长了电池的使用寿命，降低了系统的维护成本。6、服务商需要缴纳一部分的碳排放税，新能源的使用直接减少了碳排放量，从而减少了该部分的成本；且在第一点中提到的技术减少了能耗的开销，故也减少了碳排放量，从而降低了在碳排放税方面的开销。附图说明图1是数据中心的系统模块图。图2是机架模块示意图。图3是异构服务器系统的示意图。图4是异构服务器系统的调度流程图。图5是一天内新能源功能充足示意图。图6是谷峰电价示意图。图7是一天内新能源供能不充足的示意图。图8是一天内新能源供能不充足的另一个示意图。图9是一天内新能源供能不充足的另一个示意图。图10是本专利技术数据中心的异构服务器系统的能源调度方法示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。本专利技术的整体设计思路如下：由于受到数据中心场地、资金等各方面的限制，数据中心收集新能源的装置如太阳能板、风车的数量有限；再加上受天气条件的限制，在一天的时间内数据中心的服务器能获取新能源的数量是有限的，如何尽可能地使用新能源给数据中心供电，减少数据中心的电费开销，是本专利关注的问题，所以本专利技术专注于以下两点：1、在满足负载所要达到的性能的前提下减少服务器能耗的开销。2、最大化的提高收集到的有限新能源的利用率。即在一天的时间内将有限新能源利用到利用率最高的点，从而最大化的减少服务商电费的开销。针对上述第一点，本专利技术通过服务器的异构结点设计，在低负载情况下，系统能在保证负载所要求的性能的前提下对负载进行调度，使能耗小的机器处理其负载，从而到达减少负载所消耗服务器能耗的目的。针对上述第二点，本专利技术通过动态分析负载特性，将新能源用于降低负载的峰值，从而降低电费中峰值电费这一部分；另外根据谷峰电价特点，将新能源用于电价高的时间段，从而直接降低了电费高的时间段所需的电网的电力，从而降低了总体所需电费。数据中心包括如下几个模块：空气制冷模块11、新能源收集模块12、直流交流电转换模块13、电池模块14、电网模块15以及机架模块16，如图1所示。上述空气制冷模块11进行数据中心空气制冷工作；上述新能源收集模块12包括一切收集一切形式的新能源的系统，如风能、太阳能等，本专利以下部分主要讨论太阳能；上述直流交流电转化模块1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数据中心的异构服务器系统，其特征在于，其包括一台高性能服务器、以及一台低性能服务器，高性能服务器在当前数据中心的负载大于低性能服务器所能处理的负载的最大值时工作，低性能服务器在当前数据中心的负载小于或等于该低性能服务器所能处理的负载的最大值时工作。

【技术特征摘要】
1.一种数据中心的能源调度方法，其特征在于，应用于包括一台高性能服务器以及一台低性能服务器的异构服务器系统的数据中心中，其中，高性能服务器在当前数据中心的负载大于低性能服务器所能处理的负载的最大值时工作，低性能服务器在当前数据中心的负载小于或等于该低性能服务器所能处理的负载的最大值时工作，所述方法包括以下步骤：(1)判断数据中心当前的负载是否大于低性能服务器所能处理的负载的最大值，如果是，则使用高性能服务器处理数据中心当前的负载，然后转入步骤(2)，否则使用低性能服务器处理数据中心当前的负载，然后转入步骤(2)；(2)判断数据中心在时间t内所需能耗是否能够完全由外部太阳能实时提供，如果是，则进入步骤(3)，否则进入步骤(4)；(3)将外部太阳能中的电量提供给正在工作的服务器，若有未使用完的能源，则将其冲入服务器内部的电池，然后过程结束；(4)判断服务器的当前负载是否大于第一阈值，且当前时间是否处于高电价时间段，如...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹强，周旭，万胜刚，谭诗诗，谢长生，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42