基于精准测算和PUE干预的数据中心能耗控制方法及系统

技术领域

本发明涉及能耗控制技术领域，具体涉及了一种基于精准测算和PUE干预的数据中心能耗控制方法及系统。

背景技术

随着各行各业信息化程度的不断提高，数据中心行业迎来了快速发展期。然而，随着数据中心规模的不断扩大，高能耗和高碳排放问题也日益凸显，数据中心的发展之迅速和能源消耗之巨大引起了数据中心行业能源类相关组织和机构的高度重视，数据中心有着高能耗的标签，是实现绿色节能所要特别关注的重点。

数据中心能耗设备包括有IT设备、制冷设备、供配电系统以及其他设备。其中IT设备主要用于数据中心所用到的应用系统的运营，如服务器、磁盘列阵、交换机路由器等。制冷设备为控制设备群组环境的温度和湿度，确保设备的正常运行，主要包括有空调设备、冷水机组、冷却塔、水泵等。供配电系统主要是为数据中心各类设备的正常运行提供使用的电压和电流，并保证使用过程的安全和可靠。供配电系统通常由变压器、配电柜、发电机、不间断电源、电池、机柜配电单元等设备组成。其他设备主要包括照明设备、视频安防、消防设备以及相关设备群组环境监控系统等。数据中心能源消耗的设备种类多，数量庞大，因此如何对数据中心设备能耗进行管理，降低消耗，是亟待解决的问题。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种基于精准测算和PUE干预的数据中心能耗控制方法及系统，能够对数据中心能源消耗进行管理。

本发明提供的基础方案：基于精准测算和PUE干预的数据中心能耗控制方法，包括以下步骤：

S100：获取数据中心总能耗，以及IT设备的总应用能耗，根据数据中心总能耗和总IT设备的总应用能耗计算数据中心PUE；

S200：分别获取各个数据中心下属的设备群组，以及单个设备的应用能耗，所述设备群组包括机房和机柜；

S300：判断PUE值是否高于预设的PUE阈值，当PUE值高于预设的PUE阈值时，分别对各个设备群组以及设备群组应用能耗进行识别，分析得到具有异常的设备群组；

S400：对应用能耗异常的设备群组以及单个设备进行异常诊断，识别异常信息，并对具有异常信息的设备群组及单个设备进行异常处理。

本发明的原理及优点在于：对数据中心的总能耗以及IT设备的总应用能耗进行获取，计算出数据中心的PUE值，PUE，全称Power Usage Effectiveness，是评价数据中心能源效率的指标，是数据中心消耗的所有能源与IT负载消耗的能源比值，PUE＝数据中心总能耗/IT设备能耗，其中数据中心总能耗包括IT设备能耗和制冷、配电等系统的能耗，其值大于1，越接近1表明非IT设备耗能越少，即能效水平越好。根据数据中心的配置信息，对PUE阈值进行设定，并实时获取到数据中心总能耗和IT设备应用能耗，计算出实时PUE值，对实时PUE值进行计算，即对实时PUE值进行监控，当实时PUE值大于PUE阈值时，说明数据中心能源效率低于了预期所设定的能源效率，便对各个设备群组和单个设备的能耗进行检测，判断是否具有异常，当具有异常时，对设备群组或单个设备进行异常处理。

相比与现有技术，通过对能耗测算，以及对PUE值进行干预，在数据中心能耗出现异常时进行干预，降低能耗。

进一步，所述S300包括以下步骤：

S301：对各个设备群组的总能耗进行获取，根据各个设备群组的总能耗以及各个设备群组的应用能耗，得到各个设备群组的pPUE；

S302：获取各设备群组的历史pPUE，根据历史pPUE设定各设备群组的pPUE目标范围，当设备群组实时的pPUE不处于pPUE目标范围时，判断设备群组pPUE存在异常；

所述S400包括以下步骤：

S401：对pPUE存在异常的设备群组，通过对设备群组中电子信息任务调度，以及调整设备群组对应的制冷设备的制冷量输出，对设备群组的pPUE值进行调整，使pPUE达到pPUE目标范围内。

pPUE是数据中心PUE概念的延伸，用于对数据中心局部区域的能效进行评估和分析，如一个机房的pPUE或者是一个机柜的pPUE。通过pPUE反应各个设备群组的能效，通过根据各个设备群组正常时的pPUE，设定pPUE目标范围，当设备群组的pPUE不处于其对应的pPUE目标范围时，便判断设备群组的pPUE存在异常。当pPUE不正常时，通过对设备群组中的电子信息任务进行调度，以及调整制冷设备制冷量输出，降低PUE值。

进一步，所述S401包括以下步骤：

S4011：获取pPUE低于其pPUE目标范围最低值的设备群组或位于pPUE目标范围的设备群组，记为第一群组，以及pPUE高于其pPUE目标范围最高值的设备群组，记为第二群组；

S4012：将第一组的电子信息任务调度至第二群组，并调整第二群组和第一群组的制冷设备的制冷量输出。

将pPUE值较高的设备群组的电子信息任务调度至pPUE较低的设备群组，同时调整制冷设备的制冷量输出，降低pPUE较高的设备群组的pPUE。

进一步，所述S400还包括以下步骤：

S410：获取单个设备的运行状态以及历史应用能耗；

S411：根据单个设备的运行状态以及历史应用能耗，判断单个设备是否出现设备故障；

S412：当单个设备出现设备故障时，将该单个设备的设备故障信息发送给运维人员。

若单个设备运转状态异常，则可能时该单个设备存在故障，根据其运行状态以及历史应用能耗对其进行分析，判断是否存在故障，若存在故障则告知运维人员。

本发明还公开了一种基于精准测算和PUE干预的数据中心能耗控制系统，包括总能耗获取模块、分组获取模块、异常识别模块以及异常处理模块；

总能耗获取模块，用于获取数据中心总能耗，以及IT设备的总应用能耗，根据数据中心总能耗和总IT设备的应用能耗计算数据中心PUE；

分组获取模块，用于分别获取各个数据中心下属的设备群组，以及单个设备的应用能耗，所述设备群组包括机房和机柜；

异常识别模块，用于判断PUE值是否高于预设的PUE阈值，当PUE值高于预设的PUE阈值时，分别对各个设备群组以及设备群组应用能耗进行识别，分析得到具有异常的设备群组；

异常处理模块，用于对应用能耗异常的设备群组以及单个设备进行异常诊断，识别异常信息，并对具有异常信息的设备群组及单个设备进行异常处理。

进一步，所述异常识别模块包括pPUE计算模块以及pPUE判断模块；

pPUE计算模块，用于对各个设备群组的总能耗进行获取，根据各个设备群组的总能耗以及各个设备群组的应用能耗，得到各个设备群组的pPUE；

pPUE判断模块，获取各设备群组的历史pPUE，根据历史pPUE设定各设备群组的pPUE目标范围，当设备群组实时的pPUE不处于pPUE目标范围时，判断设备群组pPUE存在异常；

所述异常处理模块，用于对pPUE存在异常的设备群组，通过对设备群组中电子信息任务调度，以及调整设备群组对应的制冷设备的制冷量输出，对设备群组的pPUE值进行调整，使pPUE达到pPUE目标范围内。

进一步，所述异常处理模块包括群组识别模块以及任务调度模块；

群组识别模块，用于获取pPUE低于其pPUE目标范围最低值的设备群组或位于pPUE目标范围的设备群组，记为第一群组，以及pPUE高于其pPUE目标范围最高值的设备群组，记为第二群组；

任务调度模块，用于将第一组的电子信息任务调度至第二群组，并调整第二群组和第一群组的制冷设备的制冷量输出。

进一步，所述异常处理还包括设备获取模块、设备识别模块以及运维处理模块；

设备处理模块，用于获取单个设备的运行状态以及历史应用能耗；

设备识别模块，用于根据单个设备的运行状态以及历史应用能耗，判断单个设备是否出现设备故障；

运维处理模块，用于当单个设备出现设备故障时，将该单个设备的设备故障信息发送给运维人员。

附图说明

图1为本发明基于精准测算和PUE干预的数据中心能耗控制方法实施例的流程示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

实施例基本如附图1所示：

基于精准测算和PUE干预的数据中心能耗控制方法，包括以下步骤：

S100：获取数据中心总能耗，以及IT设备的总应用能耗，根据数据中心总能耗和总IT设备的应用能耗计算数据中心PUE。

具体的，数据中心总能耗包括IT设备能耗、制冷设备能耗、供配电系统能耗以及其他设备能耗，IT设备包括有服务器类的机架式、刀片式以及塔式服务器，存储类的磁盘列阵、SAN交换机等存储设备、磁带库、虚拟带库等备份设备，网络类的交换机、路由器、防火墙、VPN、负载均衡等各类专用网络设备。IT支持类的运维监控管理设备。制冷设备包括空调设备类的机房专用空调、行间制冷空调、温度调节设备等，冷源设备种类的风冷室外机、冷水机组、冷却塔、水泵、水处理等，以及新风系统类的送风、回风风扇，加/除湿设备、风阀等。供配电系统包括有变压器、配电柜、发电机、不间断电源、电池、机柜配电单元等设备。其他设备包括有包括照明、视频安防、消防设备以及相关机房环境监控系统等。PUE，全称PowerUsage Effectiveness，是评价数据中心能源效率的指标，是数据中心消耗的所有能源与IT负载消耗的能源比值，PUE＝数据中心总能耗/IT设备能耗。

S200：分别获取各个数据中心下属的设备群组，以及单个设备的应用能耗，所述设备群组包括机房和机柜。

数据中心中有多个设备群组，数据中心中有多个机房，机房中有多个机柜，IT设备设置治安机柜中。本申请中，分别获取到各个机房、机柜以及IT设备的应用能耗。

S300：判断PUE值是否高于预设的PUE阈值，当PUE值高于预设的PUE阈值时，分别对各个设备群组以及设备群组应用能耗进行识别，分析得到具有异常的设备群组。其中PUT阈值在数据中心建成后，根据数据中心配置设定。

S300包括以下步骤：

S301：对各个设备群组的总能耗进行获取，根据各个设备群组的总能耗以及各个设备群组的应用能耗，得到各个设备群组的pPUE。具体的，可以以机房为单位，也可以以机柜为单位，获取到各个机房的应用能耗或者各个机柜的总能耗，根据总能耗和应用能耗计算出pPUE。

S302：获取各设备群组的历史pPUE，根据历史pPUE设定各设备群组的pPUE目标范围，当设备群组实时的pPUE不处于pPUE目标范围时，判断设备群组pPUE存在异常。设备群组在正常运行是，pPUE处于一个正常的波动范围，因此根据设备群组历史正常运行时的pPUE值制定出pPUE目标范围。当实时的pPUE不处于pPUE目标范围时，便判断设备群组存在异常。

S400：对应用能耗异常的设备群组以及单个设备进行异常诊断，识别异常信息，并对具有异常信息的设备群组及单个设备进行异常处理。

S400包括以下步骤：

S401：对pPUE存在异常的设备群组，通过对设备群组中电子信息任务调度，以及调整设备群组对应的制冷设备的制冷量输出，对设备群组的pPUE值进行调整，使pPUE达到pPUE目标范围内。PUE与制冷系统、供配电系统、机房负载率关系较大，数据中心建设完成后，供配电架构不变，对PUE影响几乎不变，因此数据中心建成后，PUE主要受制冷系统、IT设备负载率影响。制冷系统能效情况与室外气象参数关系较大，因此全年对PUE造成的影响一直在变化。但同一时刻，各个机房所对应的室外气象参数一致，因此PUE与负载率关系大。负载率则是与业务情况有关，通常在业务高峰期负载率高能效好，业务低谷时负载率低能效差。

S401包括以下步骤：

S4011：获取pPUE低于其pPUE目标范围最低值的设备群组或位于pPUE目标范围的设备群组，记为第一群组，以及pPUE高于其pPUE目标范围最高值的设备群组，记为第二群组；

S4012：将第一组的电子信息任务调度至第二群组，并调整第二群组和第一群组的制冷设备的制冷量输出。将业务较多的设备群组的任务调度部分至业务较少的设备群组进行处理，从而均衡数据中心整体的能效。通过通过调节制冷量，降低PUE。

S400还包括以下步骤：

S410：获取单个设备的运行状态以及历史应用能耗；

S411：根据单个设备的运行状态以及历史应用能耗，判断单个设备是否出现设备故障；

S412：当单个设备出现设备故障时，将该单个设备的设备故障信息发送给运维人员。

本实施例还公开了一种基于精准测算和PUE干预的数据中心能耗控制系统，包括总能耗获取模块、分组获取模块、异常识别模块以及异常处理模块；

总能耗获取模块，用于获取数据中心总能耗，以及IT设备的总应用能耗，根据数据中心总能耗和总IT设备的应用能耗计算数据中心PUE；

分组获取模块，用于分别获取各个数据中心下属的设备群组，以及单个设备的应用能耗，所述设备群组包括机房和机柜；

异常识别模块，用于判断PUE值是否高于预设的PUE阈值，当PUE值高于预设的PUE阈值时，分别对各个设备群组以及设备群组应用能耗进行识别，分析得到具有异常的设备群组；

异常处理模块，用于对应用能耗异常的设备群组以及单个设备进行异常诊断，识别异常信息，并对具有异常信息的设备群组及单个设备进行异常处理。

所述异常识别模块包括pPUE计算模块以及pPUE判断模块；

pPUE计算模块，用于对各个设备群组的总能耗进行获取，根据各个设备群组的总能耗以及各个设备群组的应用能耗，得到各个设备群组的pPUE；

pPUE判断模块，获取各设备群组的历史pPUE，根据历史pPUE设定各设备群组的pPUE目标范围，当设备群组实时的pPUE不处于pPUE目标范围时，判断设备群组pPUE存在异常；

所述异常处理模块，用于对pPUE存在异常的设备群组，通过对设备群组中电子信息任务调度，以及调整设备群组对应的制冷设备的制冷量输出，对设备群组的pPUE值进行调整，使pPUE达到pPUE目标范围内。

所述异常处理模块包括群组识别模块以及任务调度模块；

群组识别模块，用于获取pPUE低于其pPUE目标范围最低值的设备群组或位于pPUE目标范围的设备群组，记为第一群组，以及pPUE高于其pPUE目标范围最高值的设备群组，记为第二群组；

任务调度模块，用于将第一组的电子信息任务调度至第二群组，并调整第二群组和第一群组的制冷设备的制冷量输出。

所述异常处理还包括设备获取模块、设备识别模块以及运维处理模块；

设备处理模块，用于获取单个设备的运行状态以及历史应用能耗；

设备识别模块，用于根据单个设备的运行状态以及历史应用能耗，判断单个设备是否出现设备故障；

运维处理模块，用于当单个设备出现设备故障时，将该单个设备的设备故障信息发送给运维人员。

以上的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。