一种精确检测数据中心能效的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种精确检测数据中心能效的方法及系统。本方法步骤包括：1)集目标数据中心在一设定测量时间范围内各设定测量时间点的数据中心总功率；2)采集该目标数据中心在该各设定测量时间点的IT设备总动态功率；所述IT设备总动态功率是指该目标数据中心的IT设备总功率中随IT设备负载动态波动的功率；3)根据公式

【技术实现步骤摘要】
一种精确检测数据中心能效的方法及系统
本专利技术涉及数据中心领域，具体说是一种检测数据中心能效的方法及系统。
技术介绍
目前，全球数据中心耗电量已经占据年度总耗电量的3％，预计未来该比例将持续上升。数据中心巨大的耗电量也给运营商带来了沉重的财政负担。据报道，数据中心每年支出的电费超过了其运营总费用的60％。数据中心能耗问题已经成为阻碍其进一步发展的重大障碍，降低数据中心能耗，提升能源利用率刻不容缓。在数据中心进行能效优化需要有明确的能效评价指标，目前，工业界广泛使用的评价指标是电能使用效率(PowerUsageEffectiveness,即PUE)，PUE的定义是数据中心总能耗与IT设备总能耗的比值。即其中，IT设备总能耗指的是由计算系统(主要是服务器和交换机)消耗的能源，数据中心总能耗不仅包括IT设备总能耗，还包括为保障计算设备正常运行而配备的其他配套设施(主要是制冷系统和供电系统)所消耗的能源。理想情况下，数据中心的能源全部被计算系统所消耗，此时PUE值为1，PUE值越大表示数据中心能耗效率越低。由于PUE计算简单，且是个比值，容易在数据中心之内和数据中心之间比较，因此，该指标自2006年提出以来已经成为计量数据中心能源效率最受欢迎的指标。然而，PUE值的计算受IT负载高低影响很大，一个具有高PUE值的数据中心实际上可能比具有低PUE值的数据中心能效更高。举个例子，虚拟化技术可以将负载集中到尽量少的服务器上，从而节省服务器能耗，因此是常用的数据中心能效提升技术。然而，由于减少了IT能耗，在不调整制冷设置的情况下PUE的值反而会增加。因此，PUE某些时候并不能很好的反映出数据中心真实的能效状况。究其原因，PUE的分母是IT设备总能耗，不能反映系统的有效载荷，因此负载层面的节能措施效果不能通过PUE很好反映出来。为了更加准确地反映出一个数据中心的能效水平，数据中心能效评价指标必须包括数据中心的有效载荷，即由IT设备执行的“有用的工作”。最直接的想法是用“能效比”的方式刻画数据中心的能效水平，然而，从数据中心层面的来刻画“效”并不容易。目前这类指标的代表是数据中心能源生产力(DataCenterEnergyProductivity，即DCeP)，DCeP的定义是数据中心有用工作量与数据中心总能耗的比值。即其中，数据中心总能耗与PUE的分子意义一致，IT设备总有效工作量指的是在评估的时间窗口内完成的IT任务总量。该指标由于将IT有效工作量纳入评价，因此可以反映出IT负载级别的节能措施对能效水平的影响。然而，DCeP指标中关于“效”的定义没有统一标准，实际计算的时候只能首先选定用于测试的负载类型，然后根据负载类型选定“效”的单位，最后使用选定的“效”的单位去计算对应的DCeP值。因此，无法实现在数据中心内进行实时计算，同一个数据中心的计算值不能在时间尺度上进行对比，不同数据中心的计算值也不能进行比较。这些弊端都使得DCeP作为数据中心能效指标难以在企业界广泛推广。
技术实现思路
本专利技术提供了一种精准检测数据中心能效的方法及系统，利用IT设备动态功率间接衡量数据中心的“效”，解决了相关技术中存在的未考虑数据中心有效荷载、计算值由于单位不同不能在数据中心之内和数据中心之间进行比较、无法实现实时计算的问题。根据本专利技术的一个方面，提供了一种数据中心能效检测方法，涉及一种新的效能评价指标，即有用功率比(UsefulPowerRatio，即UPR)，本专利技术的数据中心能效检测方法是基于该效能评价指标对目标数据中心能效进行检测评估。所述数据中心至少包括一台或若干台服务器和机房空调系统，评价指标有用功率比的定义是IT设备总动态功率与数据中心总功率的比值，即：进一步的，所述的数据中心总功率包括但不局限于数据中心IT系统功率和非IT系统功率。进一步的，所述的IT系统包括但不局限于数据中心服务器和交换机(和路由器)。进一步的，所述非IT系统包括但不局限于制冷系统和供电系统。进一步的，所述IT设备总动态功率指的是IT设备总功率中随IT负载动态波动的部分。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种数据中心能效评价指标UPR的计算法方法，所述数据中心至少包括一台或多台服务器和机房空调系统，该计算方法包括：选定一个测量时间点或者时间区间；获取测量时间点或者时间区间内数据中心总功率；获取测量时间点或者时间区间内IT设备总动态功率；依据UPR计算公式计算得出测量时间点或者时间区间内UPR的值。可选的，当选定测量时间区间时，所述数据中心总功率为数据中心总功率在测量时间区间的平均值。可选的，当选定测量时间区间时，所述IT设备总动态功率为IT设备总动态功率在测量时间区间内的平均值。可选的，所述IT设备总动态功率可由IT设备总功率减去IT设备总空闲功率计算，即：可选的，当选定测量时间区间时，所述IT设备总功率为IT设备总功率在测量时间区间内的平均值。根据本专利技术的再一个方面，提供一种数据中心能效预测方法，所述数据中心至少包括一台或若干多台服务器和机房空调系统，该预测方法包括：选定一个测量时间点；获取测量时间点所有IT设备的资源利用率和机房空调系统的制冷参数；依据获取的资源利用率和制冷参数，按照预设的预测模型，预测所述数据中心在该时间点的UPR值。其中，所述预测模型是基于机器学习方法生成。可选的，所述预设的预测模型包括：以数据中心内所有IT设备的资源利用率和机房空调系统的制冷参数的历史或实验数据作为神经网络的输入，以对应的数据中心UPR的历史或实验数据作为输出，借助于神经网络强大的非线性处理能力训练得到的预测模型。可选的，由于神经网络的输入参数包括所有IT设备的资源利用率信息，而通常数据中心内IT设备数目庞大，过多的参数容易导致普通的全连接神经网络无法准确捕捉模型特征而性能不佳，而在全连接神经网络之前添加一个卷积神经网络则可以解决上述问题。因此所述预测模型结构包含一个卷积神经网络和后面连接的一个全连接神经网络。根据本专利技术的再一个方面，提供一种基于UPR的数据中心能效优化方法，该方法包括：将所有服务器按空闲功率由低到高排序，服务器集合记作S；关闭所有服务器，按上述顺序开启能够容纳当前IT负载的数目最少的服务器，记作Sused(Sused∈S)，将IT负载均摊到所有开启的服务器Sused上，并由前述预测模型预测对应的UPR值，记作UPR0；按上述顺序开启一组服务器，记作S△(|S△|＝min{△,S-Sused},△∈[1,|S|])，更新Sused←SusedUS△，并将IT负载均摊到所有开启的服务器Sused上，由前述预测模型预测此时对应的UPR值，记作UPR1，如果UPR0≥UPR1，则Sused←Sused-S△，将IT负载均摊到Sused上，算法停止；反之重复该步骤。该步骤结束后输出需要开启的服务器集合Sused，将IT负载均摊到开启的服务器上完成负载调度；按预设值调整机房空调系统的制冷参数以降低机房空调系统功率，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种精确检测数据中心能效的方法，其步骤包括：/n1)采集目标数据中心在一设定测量时间范围内各设定测量时间点的数据中心总功率；/n2)采集该目标数据中心在该各设定测量时间点的IT设备总动态功率；所述IT设备总动态功率是指该目标数据中心的IT设备总功率中随IT设备负载动态波动的功率；/n3)根据公式

【技术特征摘要】
1.一种精确检测数据中心能效的方法，其步骤包括：
1)采集目标数据中心在一设定测量时间范围内各设定测量时间点的数据中心总功率；
2)采集该目标数据中心在该各设定测量时间点的IT设备总动态功率；所述IT设备总动态功率是指该目标数据中心的IT设备总功率中随IT设备负载动态波动的功率；
3)根据公式计算该目标数据中心在每一所述设定测量时间点的有用功率比UPR；
4)将各所述设定测量时间点的有用功率比UPR的平均值作为该目标数据中心在该设定测量时间范围内的能效评估值。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，设定测量时间点t对应的所述IT设备总动态功率为设定测量时间点t时刻所述IT设备的总功率减去所述IT设备空闲时的总功率。


3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据中心总功率包括但不局限于数据中心各IT设备功率和各非IT设备功率；所述IT设备包括但不局限于数据中心的服务器和交换机。


4.一种精确检测数据中心能效的方法，其步骤包括：
1)采集目标数据中心在一设定测量时间范围内各设定测量时间点的数据中心总功率平均值；
2)采集该目标数据中心在该各设定测量时间点的IT设备总动态功率平均值；所述IT设备总动态功率平均值是指该目标数据中心各设定测量时间点的IT设备总功率中随IT设备负载动态波动的功率的平均值；
3)根据公式计算该目标数据中心的有用功率比UPR，作为该目标数据中心在该设定测量时间范围内的能效评估值。


5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述数据中心总功率包括但不局限于数据中心各IT设备功率和各非IT设备功率；所述IT设备包括但不局限于数据中心的服务器和交换机；所述非IT设备包括但不局限于制冷系统和供电系统。


6.一种精确检测数据中心能效的系统，其特征在于，包括评价指标计算单元和能效评估单元；其中，
评价指标计算单元，用于采集目标数据中心在一设定测量时间范围内各设定测量时间点的数据中心总功率，以及采集该目标数据中心在该各设定测量时间点的IT设备总动态功率；所述IT设备总动态功率是指该目标数据中心的IT设备总功率中随IT设备负载动态波动的功率；然后根据公式计算该目标数据中心在每一所述设定测量时间点的有用功率比UPR；
能效评估单元，...

【专利技术属性】
技术研发人员：周碧玉，虎嵩林，韩冀中，
申请(专利权)人：中国科学院信息工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11