数据中心节能

基于牛顿冷却定律动态热管理模型：
– – – – – 考虑的组件散热的非线性 并不需要知道C,M,R等物理信息 通过公式可以动态的知道部件的温度 初始值的求取至关重要 (T0,C1和C2) 获取初始值时候的对数据的分析及模拟方法的建立 (一次，二次或其它形 式)
基于热回流的热任务调度算法模型
模型算法：
如何准确测量PUE
– 怎么测量输入输出的功耗 – 如何测量共用部分的功耗 – 确定测量的模拟方法与原理？
必须考虑的因素
– 设备限制(故障容错系统设备,无间断电源UPS,风扇等) – PUE VS 电费 – 成本和效益权衡
计算PUE需要的因素百度文库
影响PUE因素：
– 选址：气候环境、能源供应、土地成本、特殊的散热方案需求等 – 机房架构：设备布局、能源供应、配电、消防、综合布线、散热、系统 监控、防雷接地、外部围护结构、位臵空间等 – 设备：主设备的尺寸、功率、工作环境温度、散热方式、热密度等 – 电费与成本效益权衡等
机房服务器构架

服务器摆放 –服务器热-热and 冷-冷 –服务器热-冷 –Or others ?
数据中心的一种服务器及冷热通道的设施
空间温度分布

机房温度空间分布
–不同的空间可能导致不同的温度分布
在1.85米的空间高度温度分布
冷却系统安放
影响空的因素：
– 服务器的构架不同，热空气流及温度都不同 – 机房的空间高度的温度分布 – 环境温度及通风设施
What具体实施？（实施方案）
–根据Mercury模型初步模拟 –模型方法上进行提高改进 –确立模型及输出
数据中心状况
面临问题
– 目前，数据中心的功耗和散热成本不断增加。功耗和散热成本在过去十 年，增长速度达400%。
– 数据中心功耗、散热和空间问题将继续存在并且恶化速度比早期预测还 要快。 – 许多数据中心在功耗和散热使用量上缺乏精确的数据和有效的控制。
安放的示意图：
影响 服务器构架分布
机房的空间温度分布
安放空调
提高效率
提高效率：
– 避免每个机架的冷空气入口超过25oC，从而提高能量效率
– 保持均匀的入口温度分布来提高热管理和减少热点对部件的损害危险 – 动态调整热应急项目的管理，减少能量的消耗和不均匀温度
基于Row-wise Thermal Management效果图：
–PUE的概念 –设备分类 –公用设备的区分
总体目标？
–机房构架布臵 –软件的动态热管理 –屏幕终端显示
What具体实施？（有一个总的图说明实施的 过程，再分别描述）
–根据Mercury模型初步模拟 –模型方法上进行提高改进 –模型方法上的探讨
具体实施
具体实施分两步：
I. 已有Mercury的模型进行仿真模拟获得经验
Outline
数据中心概况
–数据中心所面临问题 –提出PUE概念 –计算PUE需要考虑的因素
总体目标？
总体目标（参照任务书），有一个总的图描述目 标，再分别描述主要的工作 –机房构架布臵（和任务书对应） –软件管理的实施
What具体实施？
–根据Mercury模型初步模拟 –模型方法上进行提高改进 –确立模型及输出
What具体实施？
–根据Mercury模型初步模拟 –模型方法上进行提高改进 –确立模型及输出
计算PUE的难点
PUE标准方法是什么
– 不同的PUE标准测量方法，得到的结果不同，缺乏可比性，有效的PUE比 较是严格依赖于共同的术语和假设来进行的 – 设备分类：什么是输入，什么是输出 – 公用部分的测量
总体目标？
–机房构架布臵 –软件管理的实施
What具体实施？
–根据Mercury模型初步模拟 –模型方法上进行提高改进 –确立模型及输出
方法提高
模型方法上的改进
– 基于牛顿冷却定律的动态热管理模型 – 基于热回流的热任务调度算法模型 – Or 其它方法……
基于牛顿冷却定律的动态热管理模型
PUE的定义
PUE 代表多少额外的能耗支 出被用于电源、制冷和其他 保护IT设备的损耗。 PUE值越低越好，1最完美。
应用PUE=基准测试程序性能 / IT设备功耗
Outline
数据中心概况
–数据中心所面临问题 –提出PUE概念 –计算PUE需要考虑的因素
总体目标？（课题目标）
–机房构架布臵 –软件管理的实施
解决途径
– 不考虑成本，构建全新的数据中心 – 扩展现有数据中心的功率和散热容量 – 通过更好的功耗管理，提高现有容量的使用率
Outline
数据中心概况
–数据中心所面临问题 –提出PUE概念 –计算PUE需要考虑的因素
总体目标？
–机房构架布臵 –软件管理的实施
What具体实施？
–根据Mercury模型初步模拟 –模型方法上进行提高改进 –确立模型及输出
– 考虑热回流动态模型 – 基于任务调度算法动态调整模型
整体模型
任务调度表（调度什么？）
discovery
其它模型与方法……
Outline
数据中心概况
–数据中心所面临问题 –提出PUE概念 –计算PUE需要考虑的因素
总体目标？
–机房构架布臵 –软件管理的实施
What具体实施？
–根据Mercury模型初步模拟 –模型方法上进行提高改进 –确立模型及输出
软件管理
动态热管理
– 基于简单的物理布局 – 基于流体力学原理（ computational fluid dynamics ） – 建立性能数据的真实测试和仿真模型 参数调整
仿真平台测试
热流动模型
空气流动模 型 IT系统拓扑 基础设施拓扑
仿真平台计算
仿真平台软件
Outline
IT数据中心面临问题
II. 在已有的经验基础上进行提供仿真实现
初步实现
基于Mercury模型初步实施：
– – – – Mercury物理原理简单没考虑热环流 假设各个组件散热线性简单实施 是开源代码容易获得 根据真实模拟
Mercury系统结构图
Outline
数据中心概况
–数据中心所面临问题 –提出PUE概念 –计算PUE需要考虑的因素
提高效率

区域热管理
在1.2米的空间高度温度分布区域管理效果图
Outline
IT数据中心面临问题
–PUE的概念 –设备分类 –公用设备的区分
总体目标？
–机房构架布臵 –软件的管理实施 –屏幕终端显示
What具体实施？
–根据Mercury模型初步模拟 –模型方法上进行提高改进 –模型方法上的探讨
确立模型方法并获得PUE值
汇报结束
Thank You ! 请批评指导
Outline
数据中心概况
–数据中心所面临问题 –提出PUE概念（PUE的概念不是你提出的） –计算PUE需要考虑的因素（计算PUE的主要问题）
总体目标？（课题目标）
–总体目标（按照任务书），然后介绍每个实现，可以 具体介绍热管理这部分；目标还是以度量为主，摆放 等是度量的应用场景。 –机房构架布臵 –软件管理的实施