[发明专利]融合边缘计算的数据中心能耗管控系统、方法及控制器

说明书

本发明涉及一种融合边缘计算的数据中心能耗管控系统、方法及控制器，采用将数据中心进行分区，每个分区的冷却系统对本系统分区内的服务器进行降温，本发明通过对每个系统分区设置边缘控制模块，计算生成分区冷量优化调度策略同时，监测、采集和控制系统分区内的服务器和冷却系统工作；并通过设置集中调度模块计算服务器资源优化调度策略和服务器功耗预测结果；将数据中心的服务器计算调控和冷却系统计算调控分开在边缘控制模块和集中调度模块上进行，以此降低数据中心复杂的计算导致的延时，提升数据中心的冷却效率和计算效率。

技术领域

本发明涉及数据中心能耗管理技术领域，具体而言，涉及一种融合边缘计算的数据中心能耗管控系统、方法及控制器。

背景技术

随着云计算、机器学习等技术的不断发展，数据中心的规模不断扩大以顺应“数字新基建”时代的要求，随之而来的问题就是数据中心的能耗成本不断增加。有实验表明，数据中心机房的环境温度每升高10℃，计算机设备的故障率就会增加一倍，为此，要降低数据中心的能耗，提高计算机设备的使用寿命，重点在于计算机设备的计算效率以及冷却系统效率这两个方面。

冷却系统可实时提供冷风带走计算机设备工作产生的热量，使数据中心机房内的环境温度和湿度保持在规定范围内，这对数据中心的安全、稳定、可靠运行具有关键的作用。

但是，现有技术的数据中心能耗管控采用集成式预测计算服务器的资源能耗和冷却系统的温度能耗，整个计算过程复杂且要耗费较长的时间，导致数据中心能耗预测管控存在较大的延时，导致数据中心的冷却效率和计算效率低，影响机房内计算机设备的使用寿命。

实用新型内容

本发明解决的问题是如何提升数据中心资源和能耗管控的计算效率，简化计算过程，提升数据中心的工作效率。

为解决上述问题，本发明提供一种融合边缘计算的数据中心能耗管控系统，所述数据中心包括M台服务器和H个系统分区，每个所述系统分区包括至少1台服务器和至少1个冷却系统，所述能耗管控系统包括：

H个边缘控制模块，用于生成下一边缘控制采样周期的分区冷量优化调度策略，所述边缘控制模块和所述系统分区一一对应设置，所述边缘控制模块与对应系统分区内的服务器以及冷却系统连接以采集服务器和冷却系统的运行状态数据；

集中调度模块，与H个边缘控制模块连接以获取数据中心当前时刻的运行状态数据，用于生成下一集中调度采样周期的服务器资源优化调度策略和服务器功耗预测结果；

所述分区冷量优化调度策略包括各冷却系统分区的设定温度和/或供风量；每个所述边缘控制模块通过构建冷却系统能耗优化模型求取在冷却系统能耗最小时的分区冷量优化调度策略；冷却系统能耗优化模型为：

式中，k为当前时刻，N_pc为边缘控制预测周期数，l为第l个预测周期数，f_x为系统分区运行状态变量x^(h)的状态更新函数，x^(h)为系统分区h对应的数据中心运行状态变量，包括系统分区中各服务器的温度T_s、冷却系统的供冷温度和供风量M_h为系统分区h内的服务器的数量，T_r,low和T_r,up分别为冷却系统设定温度的上限和下限，T_limit为服务器温度的上限；T_r^(h)为系统分区h内冷却系统的设定温度；T_s(k)为当前时刻的服务器的温度；F_c(x^(h)(k),T_r^(h))为基于冷却系统能耗预测模型，具体为：