数据中心效率分析及优化的方法和系统技术方案

本公开涉及数据中心效率分析及优化的方法和系统。本发明专利技术公开了用于估计数据中心在一段时间内的总体能量效率的方法、系统和计算机程序产品。在一个实施例中，与计算机可读的存储器耦接的计算机处理器被配置用于接收指示将要估计数据中心在其间的总体能量效率的时间段的时间参数，接收指示数据中心组件的性能特性以及在数据中心组件之间的运行相互作用的组件参数，至少部分基于用于估计其间的能量效率的时间段的组件参数来模拟数据中心组件的运行和相互作用，以及输出模拟的结果以估计数据中心的总体能量效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于基于例如各种參数(诸如组件选择、地理位置、运行时间和/或数据中心的占地面积(footprint))来估计和优化现有的或新的数据中心的冷却能量消耗的工具。
技术介绍
数据中心是用于运行大量服务器的设施。服务器通常包括计算硬件，诸如电路板、存储器和计算机处理器。服务器一般安装于机架或机柜中。每个机柜通常容纳大约40台服务器。在一个数据中心楼层(floor)内可以有数百个这样的机拒。数据中心通常消耗大量的电カ并且产生大量的热量。所产生的热量必须从数据中 心散逸出去以便满足服务器组件的运行要求。在数据中心中能够采用各种冷却设备来散逸所产生的热量。此类解决方案包括但不限于空调器、自然冷却机组、压缩空气通风系统、冷水、水泵、制冷设备、冷却塔、水侧节能器(water side economizer)和服务器机架风扇。为特定的数据中心确定哪些散热方案的能量效率最高是ー项困难的工作。而且，诸如在数据中心地点的气候条件和能源成本之类的外部因素能够影响数据中心的最佳冷却策略。
技术实现思路
本专利技术的一个示例方面是ー种用于通过计算机来估计数据中心在一段时间内的总体能量效率的方法。该方法包括接收ー个或更多个时间參数，该时间參数指示估计数据中心于其间的总体能量效率的时间段。还接收多个组件參数。组件參数指示数据中心组件的性能特性以及在数据中心组件之间的运行相互作用(operational interaction)。该方法还包括至少部分基于用于估计其间的能量效率的时间段的组件參数来模拟数据中心组件的运行和相互作用，并且输出该模拟的結果。该结果指示了数据中心的总体能量效率。本专利技术的另ー示例方面是ー种用于估计数据中心在一段时间内的总体能量效率的系统。该系统包括计算机可读的存储器和计算机处理器。计算机被配置用于接收指示估计数据中心于其间需要的总体能量效率的时间段的时间參数；接收指示数据中心组件的性能特性以及在数据中心组件之间运行相互作用的组件參数；至少部分地基于估计其间的能量效率的时间段的组件參数来模拟数据中心组件的运行和相互作用；以及，输出模拟结果以估计数据中心的总体能量效率。本专利技术的又一示例方面是ー种用于估计数据中心在一段时间内的总体能量效率的计算机程序产品。该计算机程序产品包括计算机可读的程序代码，该程序代码被配置用于接收ー个或更多个时间參数，该时间參数指示估计数据中心于其间需要的总体能量效率的时间段；接收多个组件參数，该组件參数指示数据中心组件的性能特性以及在数据中心组件之间的运行相互作用；至少部分地基于估计其间的总体能量效率的时间段的组件參数来模拟数据中心组件的运行和相互作用；以及，输出模拟结果以指示数据中心的总体能量效率。附图说明图I示出了由本专利技术的一个实施例所构思的一种用于估计数据中心在一段时间内的能量效率的示例计算机系统。图2示出了被配置用于根据组件和时间段来提供数据中心的能量效率估计的报告的图I的计算机系统的实施例。图3示出了由本专利技术的一个实施例所构思的用于估计数据中心在一段时间内的能量效率的示例流程图。图4A和4B示出了其中环境数据库和组件模型数据库分别被用来接收环境參数和组件參数的图3的流程图的两种可能的增强。图5A和5B示出了根据组件和时间段或者为多种模拟运行提供数据中心的能量效率估计的报告的图3的流程图的两种可能的增强。图6示出了可以由本专利技术的实施例模拟以估计数据中心在一段时间内的能量效率的几个典型的数据中心组件。图7示出了可以由本专利技术的实施例用来接收来自用户的组件和模型參数以估计数据中心在一段时间内的能量效率的图形用户界面(GUI)的实例。具体实施例方式參照本专利技术的实施例来描述本专利技术。本专利技术的全部描述均參考图1-7进行。如以下将更详细地描述的，本专利技术的实施例能够帮助估计和优化现有的或新的数据中心的冷却能量消耗。该工具的用户可以指定数据中心的各种參数，诸如冷却组件、地理位置、运行时间和/或数据中心占地面积。该工具允许用户模拟所指定的数据中心的能量消耗，并且帮助用户找到数据中心的最优能量消耗配置。例如，用户可以模拟各种数据中心配置并且对模拟结果进行比较分析以达到能量效率最高的数据中心配置。图I示出了由本专利技术所构思的用于估计数据中心在一段时间内的总体能量效率的示例计算机系统102。应当指出，图I所示的计算机系统只是本专利技术的各种布置的ー个实例，而不应被理解为将本专利技术限定于任何特定的配置。图I所给出的计算机系统102包括与计算机可读的存储器104耦接的计算机处理器106。计算机处理器106被配置用于读取计算机存储器104中的数据108以及将数据108写入计算机存储器104中。计算机系统102被配置用于接收来自用户或另一计算机系统的输入数据(如箭头112、116、120、124、128、132和136所示)。典型地，接收来自用户的输入数据通过显示于计算机显示器上的图形用户界面(GUI)以及ー个或更多个输入设备来进行。本
所使用的某些常见的输入设备是计算机键盘、计算机鼠标和触摸屏显示器。接收来自另ー计算机系统的数据一般通过链接数据接收及发送计算机系统的网络连接来完成。计算机系统102还被配置用于向用户显示输出数据和/或将输出数据发送到另ー计算机系统(如箭头156所示)。典型地，向用户显示输出数据通过计算机显示器或打印机来完成。将数据发送到另ー计算机系统一般通过链接接收及发送计算机系统的网络连接来完成。图I所示的计算机系统102被另外配置用于按照以下方式与若干数据库通信允许计算机处理器106将数据存储于数据库中，查询数据库以找出先前保存的数据，以及接收来自数据库的数据(如箭头140、144、148和152所示)。通常，数据库能够是允许计算机处理器写入及读取数据的任何持久的计算机存储设备。该计算机存储设备能够被实现为计算机系统自身的一部分；例如，以通过SATA总线与计算机系统102的其余组件连接的硬盘驱动器的形式。计算机存储设备还能够被实现为例如经由网络连接与计算机系统102链接的附网存储设备(network-attached storage)。计算机系统102被配置成接收用来估计数据中心的能量效率的多个參数114、118、122、126、130、134和138。应当注意，并非图I所示的全部參数都是计算机系统估计数据中心的能量效率所必需的。时间參数114指示针对其估计数据中心的总体能量效率的时间段。时间參数的实 例可以是日期范围(例如，从I月I日到12月31日)或者单个时间段(例如，6个月或I年)。在输入数据由用户提供的情形中，时间參数能够在计算机键盘上键入或者使用诸如下拉列表或图形日历之类的GUI元素在计算机显示器上选择。组件參数118描述了个体数据中心组件的类型、这些数据中心组件的性能特性以及它们之间的运行相互作用。用于描述个体数据中心组件的类型的组件參数是，例如，计算机服务器、计算机房用空调器(CRAC)或制冷设备(chiller plant)。用于进一歩描述那些相同的示例数据中心组件的性能特性參数的实例是计算机服务器在给定时间段内的热量输出和电カ消耗，计算机房用空调器在给定时间段内的冷却能力和电カ消耗，以及制冷设备在给定时间段内的冷却能力和电カ消耗或燃气动カ消耗。最后，用于描述相同的示例数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2011.03.10 US 13/045,4741.一种用于通过计算机来估计数据中心在一段时间内的总体能量效率的方法，所述方法包括 接收一个或更多个时间参数，所述时间参数指示估计所述数据中心在其间的总体能量效率的所述时间段； 接收多个组件参数，所述组件参数指示数据中心组件的性能特性以及在所述数据中心组件之间的运行相互作用； 至少部分基于用于估计其间的所述能量效率的所述时间段的所述组件参数，通过计算机处理器来模拟所述数据中心组件的运行和相互作用；以及 输出所述模拟的结果，所述结果指示所述数据中心的所述总体能量效率。2.根据权利要求I所述的方法，其中模拟所述数据中心组件的运行和相互作用包括 接收多个环境参数，所述环境参数指示周围环境在估计其间的所述总体能量效率的所述时间段内的一个或更多个时间间隔中的特性，所述周围环境的所述特性选自气温、空气湿度、露点、大气压力和降水量中的至少一个； 生成由在所述数据中心组件之间的所述运行相互作用所引起的热交换以及在所述数据中心组件与所述周围环境之间的热交换的热力学模型；以及 使用所述热力学模型来估计所述数据中心组件的能量消耗。3.根据权利要求2所述的方法，其中接收所述环境参数包括 接收一个或更多个地理参数，所述地理参数包括所述数据中心的地理位置的指示； 基于所述地理参数以及估计在其间的总体能量效率的所述时间段来查询环境信息数据库，所述环境信息数据库包括关于多个地理位置在一个或更多个时间间隔内的环境特性的信息；以及 从所述环境信息数据库中接收基于所述地理参数的所述环境参数。4.根据权利要求I所述的方法，其中所述数据中心组件每个都包括一个或更多个个体单元，所述一个或更多个个体单元选自空调器、计算机房用空调器、自然冷却机组、压缩空气通风系统、冷水管路、冷水管阀、冷水泵、增压冷水泵、制冷设备、制冷压缩机、冷却塔、水侧节能器、计算机服务器、网络交换机、计算机服务器机架、计算机服务器机架风扇、不间断电源、和电力联产系统中的至少一个。5.根据权利要求I所述的方法，其中所述数据中心组件的所述性能特性选自电力消耗、天然气消耗、水消耗、热量生成、热量散逸、空气量、空气压力、水量、水压力、能够冷却的最大面积、以及能够服务的最大楼层数中的至少一个。6.根据权利要求I所述的方法，还包括 接收多个数据中心参数，所述数据中心参数包括数据中心的建筑物数、楼层数、服务器房间数、服务器房间的大小、服务器房间的最高温度、以及数据中心的运行小时数中的至少一个；以及 其中模拟所述数据中心组件的所述运行和相互作用包括基于所述数据中心参数来确定最优的数据中心配置。7.根据权利要求I所述的方法，其中所述模拟的结果选自下列中的至少一个所述数据中心的总能量消耗、每一数据中心组件的能量消耗、所述数据中心在估计其间的总体能量效率的所述时间段内的多个时间间隔中的每一时间间隔的总能量消耗、每一数据中心组件在估计其间的总体能量效率的所述时间段内的多个时间间隔中的每一时间间隔的能量消耗、在估计其间总体能量效率的所述时间段服务器房间的平均温度、以及在估计其间总体能量效率的所述时间段服务器房间的最高温度。8.根据权利要求I所述的方法，还包括 接收多个成本参数，所述成本参数指示由所述数据中心消耗的能源的单位成本，所述能源选自电力、天然气和水中的至少一个； 其中模拟所述数据中心组件的所述操作和相互作用至少部分基于所述成本参数；以及其中所述模拟的所述结果选自下列中的至少一个所述数据中心的总体能源成本、每一数据中心组件的能源成本、所述数据中心在估计其间的总体能量效率的所述时间段内的多个时间间隔中的每一时间间隔的总体能源成本、每一数据中心组件在估计其间的总体能量效率的所述时间段内的多个时间间隔中的每一时间间隔的能源成本、以及每一能源的总体能源成本。9.根据权利要求I所述的方法，其中接收所述组件参数包括 接收一个或更多个模型参数，所述模型参数指示数据中心组件模型，所述数据中心组件模型包括配置用于共同运行和相互作用的多个数据中心组件； 基于所述模型参数来查询数据中心组件模型数据库，所述数据中心组件模型数据库包含关于多种数据中心组件模型的数据中心组件的性能特性和运行相互作用的信息； 从所述数据中心组件模型数据库中接收基于所述模型参数的所述组件参数。10.根据权利要求I所述的方法，其中接收所述组件参数包括 接收一个或更多个数据中心类型参数，所述数据中心类型参数指示数据中心类型，所述数据中心类型包括配置用于共同运行和相互作用的多个数据中心组件； 基于所接收到的数据中心类型参数来查询数据中心类型数据库，所述数据中心类型数据库包含关于多个数据中心类型的数据中心组件的所述性能特性和运行相互作用的信息； 从所述数据中心类型数据库接收基于所述数据中心类型参数的所述组件参数。11.根据权利要求I所述的方法，其中所述方法还包括 存储来自模拟所述数据中心组件的所述操作和相互作用的中间数据，所述中间数据包括每一数据中心组件的在估计其间的总体能量效率的所述时间段内的多个时间间隔中的每一时间间隔的模拟结果； 接收一个或更多个组件报告参数，所述组件报告参数指示一个或更多个数据中心组件； 接收一...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·K·延加，R·R·施密特，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：