一种面向横向扩展的新能源数据中心的云管理平台制造技术

本发明专利技术公布了一种面向具有分布式新能源发电单元和储能单元，且新能源发电和储能单元具有横向弹性伸缩特征的数据中心的云管理平台设计，其结构包括数据中心部署的常用云管理平台软件栈的功能组件；和集成在所部署的云管理平台软件栈中的能量组件。所述能量组件与云管理平台的中央控制器共享数据中心的软硬件部署状态信息；通过能量监控/配置模块协调和配置混合新能源数据中心中的电能生产模块与云服务器之间的硬件级能量分配关系；通过与云平台中央控制器进行信息交互来协调和配置混合新能源数据中心的工作负载的软件级能量分配关系。本发明专利技术提升了混合新能源数据中心的能源使用效率，减少了管理软件部署时间与运营维护成本。

A cloud management platform for new energy data centers for horizontal expansion

The invention discloses a oriented distributed new energy power generation unit and storage unit, and new energy power generation and energy storage design of cloud management platform with transverse elastic characteristics of the unit data center, function module which is composed of a data center deployment of the common cloud management platform software stack; and is integrated in the deployment of cloud management platform software stack energy component. The central controller of the energy component and the cloud management platform for sharing of hardware and software of data center deployment status information; through energy monitoring / configuration module coordination and allocation of new energy in data center energy related hardware level energy distribution between production module and cloud server software; relationship between energy distribution through the cloud platform and information Center controllers to coordinate and allocation of new energy data center workloads. The invention improves the energy utilization efficiency of the mixed new energy data center, reduces the deployment time of the management software and the operation and maintenance cost.

【技术实现步骤摘要】
一种面向横向扩展的新能源数据中心的云管理平台
本专利技术涉及新能源数据中心运行管理
更具体地，涉及一种具有分布式新能源发电单元和储能单元，且新能源发电单元具有横向弹性伸缩特征的数据中心的云管理平台设计。
技术介绍
绿色计算将成为二十一世纪人类面临的重大技术变革之一。当前，计算机制造业和信息技术产业正设法应对两项最为严峻的挑战：高能耗问题以及高污染困境。截至2010年，计算机系统能耗已占全球总电能消耗的3％。然而全球服务器市场才刚进入全面扩张阶段。面对世界能源危机日益加剧的形势，对传统电能的过度依赖将极大制约计算机系统的设计和运营。除去高能耗带来的经济开销，相关环境问题也成为近年来信息产业界饱受争议的焦点。根据麦肯锡公司的调查，在未来十年内，全球计算机间接造成的二氧化碳年排放量将达1.54亿吨，成为世界最大污染源之一。因此，提高非化石能源比重，发展智能电网和分布式发电，鼓励绿色低碳技术和循环经济，提高应对气候变化的能力成为当前绿色计算的重要议题。当前的数据中心的能量供应已经开始尝试使用新能源，如美国的苹果和谷歌公司已经使用太阳能和风能来提供其数据中心部分甚至全部的能源需求。然而主要的可再生能源，例如太阳能和风能，具有间歇性和波动性的特点，这会影响到数据中心的计算负载的运行可靠性和部署灵活性。随着信息时代数据量的不断累积和增长，为了实现新能源数据中心的高效运行，数据中心的运行管理系统必须采取有效的工作负载调度并结合创新的协同能量生产管理来满足各类新涌现的大数据应用对计算速度、可用性、安全性的不同需求。目前针对新能源数据中心的能量负载协同管理已有相关研究，例如申请公布号为CN103297505A的中国专利文献，公开了一种动态云服务请求下的数据中心多能源在线控制系统，通过调度数据中心的多源供能系统来驱动具有不同延时容忍度的工作负载，达到优化数据中心供能系统长期开销的目的。当前新能源数据中心的建设，除整体新建全绿色或扩建部分绿色数据中心之外，由于现有环境和经济预算的制约，还呈现一种阶段性和模块化扩张的特点。即，对现有传统数据中心的供电基础设施进行批次化地绿色改造，添加模块化的绿色能源发电设备和储能设备。由于这种供电架构的演变是阶段性的，长期性的，这将导致一个数据中心供电架构演变成为一种多种供电架构并存且节点数目动态变化的异构供电架构。在这种动态变化的异构供电架构下，现有的针对同构新能源数据中心设计的能量负载协同管理方法难以提供高效的整合管理。此外，由于用户在新增绿色能源的使用上可能出于多种使用动机且具有不同的优化目标，动态异构供电的新能源数据中心配套的供能基础设施和管理软件需要提供灵活的绿色能源调度手段以满足用户的需求。而如何为绿色能源能量供应单元动态变化的新能源数据中心提供一种高效的能量管理方法，能够统一协调管理新能源数据中心中数目动态可变的能量供应节点，合理部署工作负载，并且降低管理软件部署的人力成本和时间成本，现有技术依然未能提供解决方案。云计算管理平台是一种针对当前的互联网数据中心提出的计算解决方案。当前的互联网数据中心由大量平价商用服务器组成，这些商用服务器具有不同的硬件参数和运行性能。云计算平台打破了软硬件之间的边界，通过提供一种松耦合的服务组织架构使得这些异构的商用服务器可以被集中管理，使得平台中各业务组件支持管理成员按需弹性伸缩的资源即服务的运营模式，从而实现了IT资源的动态分配和弹性调整。受到云计算范式的启发，当数据中心中存在异构供电单元时，通过在数据中心云管理软件中部署专用服务组件，即可实现对动态异构供电资源的集中整合，通过利用云管理平台内部的统一通信架构，实现对动态异构供电资源和软件层工作负载的协同式弹性管理。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷与改进需求，本专利技术提出一种云管理平台，部署于当前集成有新能源分布式发电单元和储能单元的新型混合能源数据中心，其目的在于针对混合新能源数据中心中新能源发电单元动态弹性伸缩的特性提供一种便捷、高效、可扩展的协调发电单元产能配置与工作负载部署的解决方案，提升混合新能源数据中心的能源使用效率，减少管理软件部署时间与运营维护成本。为此，本专利技术采取如下技术方案：首先，在数据中心部署常用云管理平台软件栈的功能组件，包含计算组件，存储组件，网络组件等。其次，提出一种集成在所部署的云管理平台的兼容当前云平台规范的能量组件，所述能量组件与云管理平台的中央控制器共享数据中心的软硬件部署状态信息；所述能量组件通过能量监控/配置模块协调和配置混合新能源数据中心中的电能生产模块与云服务器之间的硬件级能量分配关系；所述能量组件通过与云平台中央控制器进行信息交互来协调和配置混合新能源数据中心的工作负载的软件级能量分配关系。如附图1所示的所述能量组件作为云管理平台软件栈(中间件层)的一个组成部分，包括：能量组件中央控制器，信息队列，外部API，内部数据库以及可弹性伸缩的能量监控模块和能量配置模块。所述能量组件的能量监控模块用于监控新能源数据中心的能量硬件生产状态与IT设备能量(云服务器，交换机等)消耗状态，其包括一组软件实现的，可进行大量横向扩展的设备能量监控驱动单元。设备能量监控驱动单元部署于数据中心云系统的高通量中央控制主机或从机上，其中每个设备能量监控驱动单元通过内部封装的与其相应能量设备的硬件传感器进行通信的API，采用定期访问的方式从新能源数据中心中的每一部新能源发电单元、智能能量分配单元或云服务器获取能量信息。所述能量组件中所有的设备能量监控驱动单元均通过能量组件中的信息队列与中央控制器进行通信，这实现了能量组件中设备能量监控驱动单元的横向扩展性。当混合新能源数据中心的硬件设备配置发生增减变化时，只需在云系统中央控制主机或从机上部署内置新增硬件设备的通信API的相应设备能量监控驱动单元，即可实现对新增硬件的数据采集监控。所述能量组件的能量配置模块用于配置修改新能源数据中心的能量生产分配状态与云服务器的处理器功耗模式，其包括一组软件实现的，可横向扩展的设备能量配置驱动单元。每个设备能量监控配置单元在收到能量配置模块的配置请求时通过内部封装的与其相应能量设备的硬件传感器进行通信的API对新能源数据中心中的每一部新能源发电单元、储能单元、智能能量分配单元或云服务器进行相应的能量状态配置。所述能量组件中央控制器作为能量组件的主要功能模块，负责集中处理从能量监控模块和云中央控制器获取的软硬件状态信息，根据外部输入策略做出系统状态调整配置决策，并发送至能量配置模块和云中央控制器执行。根据能量组件中央控制器与云平台的中央控制器的交互方式的不同，能量组件中央控制器的工作模式分为主动模式与被动模式。在主动模式中，能量组件在与云中央控制器的交互中作为控制主体，主动监控新能源数据中心中能量设备的硬件级状态信息与云平台中工作负载的软件级状态信息，并根据用户预设的优化策略对软硬件系统运行状态进行持续周期性地优化修正，最后向数据中心中各能量硬件和云中央控制器发出控制指令。在被动模式中，云平台中央控制器在发起系统配置操作(如虚拟机启动或迁移)时向能量组件获取基于能量感知的参考决策，能量组件在与云中央控制器的交互中作为被动响应单元。由于具有多线程支持，两种工作模式可同时存在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种部署于新型混合能源数据中心的云管理平台，其特征在于，包括：数据中心部署的常用云管理平台软件栈的功能组件，其包括：计算组件，存储组件，网络组件；一种集成在所部署的云管理平台的兼容当前云平台规范的能量组件，其包括：可弹性伸缩的能量监控模块和能量配置模块，信息队列，外部API，内部数据库以及能量组件中央控制器。

【技术特征摘要】
1.一种部署于新型混合能源数据中心的云管理平台，其特征在于，包括：数据中心部署的常用云管理平台软件栈的功能组件，其包括：计算组件，存储组件，网络组件；一种集成在所部署的云管理平台的兼容当前云平台规范的能量组件，其包括：可弹性伸缩的能量监控模块和能量配置模块，信息队列，外部API，内部数据库以及能量组件中央控制器。2.根据权利要求1所述的新型混合能源数据中心，其特征在于，新型混合能源数据中心集成有模块化的新能源分布式发电单元和储能单元，从而构成异构供电架构；其中模块化的新能源分布式发电单元和储能单元呈现阶段性动态扩张的特点。3.根据权利要求1所述的云管理平台，其特征在于，所述能量组件的能量监控模块用于监控新能源数据中心的能量硬件生产状态与IT设备能量(云服务器，交换机等)消耗状态；其包括一组软件实现的，可进行大量水平扩展的设备能量监控驱动单元；设备能量监控驱动单元部署于数据中心云系统的高通量中央控制主机或从机上，其中每个设备能量监控驱动单元通过内部封装的与其相应能量设备的硬件传感器进行通信的API，采用定期访问的方式从新能源数据中心中的每一部新能源发电单元、智能能量分配单元或云服务器获取能量信息。4.根据权利要求1所述的云管理平台，其特征在于，所述能量组件的所有的设备能量监控驱动单元均通过能量组件中的信息队列与中央控制器进行通信，实现了能量组件中设备能量监控驱动单元的水平扩展性；当混合新能源数据中心的硬件设备配置发生增减变化时，只需在云系统中央控制主机或从机上部署内置新增硬件设备的通信API的相应设备能量监控驱动单元，即可实现对新增硬件的数据采集监控。5.根据权利要求1所述的云管理平台，其特征在于，所述能量组件的能量配置模块用于配置修改新能源数据中心的能量生产分配状态与云服务器的处理器功耗模式，其包括一组软件实现的，可水平扩展的设备能量配置驱动单元；每个设备能量监控配置单元在收到能量配置模块的配置请求时通过内部封装的与其对应能量设备的硬件传感器进行通信的API对新能源数据中心中的新能源发电单元、储能单元、智能能量分配单元或云服务器进行相应的能量状态配置。6.根据权利要求1所述的云管理平台，其特征在于，所述能量组件的中央控制器作为能量组件的主要功能模块，负责集中处理从能量监控模块和云中央控制器获取的软硬件状态信息，根据外部输入策略做出系统状态调整配置决策，并发送至能量配置模块和云中央控制器执行。7.根据权利要求1所述的云管理平台，其特征在于，所述能量组件中央控制器的工作模式分为主动模式与被动模式；在主动模式中，能量组件在与云中央控制器的交互中作为控制主体，主动监控新能源数据中心中能量设备的硬件级状态信息与云平台中工作负载的软件级状态信息，并根据用户预设的优化策略对软硬件系统运行状态进行持续周期性地优化修正，最后向数据中心中各能量硬件和云中央控制器发出控制指令；在被动模式中，云平台中央控制器在发起系统配置操作时向能量组件获取基于能量感知的参考决策，能量组件在与云中央控制器的交互中作为被动响应单元；由于具有多线程支持，两种工作模式可同时存在于能量组件中，即能量组件可能在主动工作状态中的任意时刻处理云中央控制器发送的被动模式请求。8.根据权利要求1所述的云管理平台，其特征在于，所述能量组件中央控制器包括:信息采集模块，策略选择模块，策略执行模块和配置模块；所述信息采集模块负责汇总从各设备能量监控驱动单元采集到的系统硬件运行信息和云中央控制器采集到的系统运行软件运行信息，并更新到能量组件内部数据库中；各设备能量监控驱动单元信息将采集到的能量硬件配置信息周期地推送到信息队列，信息采集模块则按需从信息队列读取某些设备...

【专利技术属性】
技术研发人员：李涛，胡杨，李超，
申请(专利权)人：李涛，
类型：发明
国别省市：北京,11