一种数据中心资源优化方法、系统及存储介质

技术领域

本发明涉及资源优化技术领域，尤其涉及一种数据中心资源优化方法、系统及存储介质。

背景技术

数据中心是一个集中存储、处理和分发大量数据的设施，它通常由服务器、网络设备、存储设备和相应的软件组成，用于管理和维护大规模的计算资源和数据，绿电消纳是指将可再生能源通过适当的技术手段，接入到电力系统中并有效利用的过程，它的目的是促进可再生能源的开发和利用，减少对传统化石能源的依赖，并降低环境污染和温室气体排放，数据中心作为大规模用电行业，对能源消耗量较大，通过绿电消纳，数据中心可以将可再生能源纳入供电系统，提高绿色能源的利用率，降低对传统能源的依赖，并减少碳排放。

传统的数据中心资源优化方法针对能源消耗问题的优化策略往往只涉及到降低数据中心的能源消耗，而缺乏对一些绿色环保技术的支持，如绿色能源的开发和利用、绿色技术的应用等，并且传统数据中心优化系统采用的是静态的资源分配策略，即在资源配置过程中基于预测结果对配置进行调整，这种方法无法适应数据中心资源需求的动态变化，导致难以有效应对负荷波动等问题，并且传统的数据中心资源优化系统往往需要人工干预和管理，只能通过手动的方式来完成各项配置，且难以实现自动化配置和智能化管理，并且在传统数据中心优化系统中，优化需要投入大量的资金和工作力量，成本相对较高，不利于数据中心的运营和发展。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种数据中心资源优化方法、系统及存储介质能够自动化配置和智能化管理数据中心资源，对数据中心进行动态配置以应对符合波动，提高数据中心能源利用率，降低能源损耗。

技术方案：本发明所述的一种数据中心资源优化系统，包括有：

用于发电物联设备的入网接入和管理的物联管理单元，所述物联管理单元与发电物联设备以及数据采集单元数据交互；

接收物联管理单元发送的数据并且采集服务器数据的数据采集单元，所述数据采集单元与物联管理单元以及数据管理单元数据交互；

分析数据并且建立模型的数据管理单元，所述数据管理单元与数据采集单元、能源优化单元、负荷计算单元以及经济监测单元数据交互；

根据数据管理单元建立的模型并且结合用电成本分析出用电总经济的经济监测单元，所述经济监测单元与数据管理单元以及负荷计算单元数据交互；

预测数据迁移的网络节点并且根据最佳网络节点进行数据资源空间迁移的数据资源迁移单元，所述数据资源迁移单元与负荷计算单元以及负荷约束单元数据交互；

建立负荷约束模型的负荷约束单元，所述负荷约束单元与数据资源迁移单元以及负荷计算单元数据交互；

根据设备最优运行参数发出设备调度参数的能源优化单元，所述能源优化单元与数据管理单元以及物联管理单元数据交互；

建立网络总功率模型并且分析出最佳网络节点的负荷计算单元，所述负荷计算单元与数据管理单元、经济监测单元、负荷约束单元以及数据资源迁移单元数据交互。

作为优选，所述物联管理单元包括用于与发电物联设备通信连接的入网接入模块、用于管理发电物联设备的设备管理模块、用于接收发电物联设备上报数据的第一数据接收模块和用于远程控制发电物联设备的远程控制模块，所述入网接入模块、设备管理模块和第一数据接收模块分别与发电物联设备数据交互，所述远程控制模块与能源优化单元以及发电物联设备数据交互。

作为优选，所述数据管理单元包括用于接收数据采集单元发送数据的第二数据接收模块、用于对数据采集单元发送数据进行分析建模的数据分析建模模块、根据建立的模型生成最优运行参数的最优运行参数生成模块、发送最优运行参数的参数发送模块和传输数据分析建模模块建立的模型的模型传输模块，所述第二数据接收模块与数据采集单元之间数据交互；所述第二数据接收模块、数据分析建模模块、最优运行参数生成模块和参数发送模块之间依次数据交互，所述模型传输模块与负荷计算单元以及经济监测单元之间数据交互，所述参数发送模块与能量优化单元之间数据交互。

作为优选，所述数据资源迁移单元包括预测能够使用节点的节点预测模块、传输预测的网络节点数据的预测传输模块、接收负荷计算单元发送的最佳网络节点的最佳网络节点接收模块和能够进行数据资源空间迁移的空间数据迁移模块，所述节点预测模块与预测传输模块数据交互，所述预测传输模块与负荷计算单元和负荷约束单元数据交互，所述最佳网络节点接收模块与负荷计算单元数据交互，所述空间数据迁移模块与最佳网络节点接收模块数据交互。

作为优选，所述负荷计算单元包括接收数据管理单元和负荷约束单元发出模型的模型接收模块、接收经济监测单元发送数据的第三数据接收模块、建立网络总功率模型的网络总功率建模模块、计算数据迁移负荷的负荷计算模块、分析得出最佳网络节点选择的比对分析模块和传输分析结果的结果传输模块；所述模型接收模块与数据管理单元以及负荷约束单元数据交互；所述第三数据接收模块与经济监测单元数据交互；所述网络总功率建模模块与数据资源迁移单元数据交互；所述负荷计算模块与网络总功率建模模块以及负荷约束单元数据交互；所述比对分析模块与负荷计算模块数据交互；所述结果传输模块与比对分析模块以及数据资源迁移单元数据交互。

本发明所述的一种数据中心资源优化方法，具体包括：

完成发电物联设备的入网接入和管理，接收发电物联设备上报的数据，将数据转发至数据采集单元；

接收物联管理单元发送的数据，采集服务器功耗、制冷和照明功耗数据，并将接收的数据和采集的数据分别传输至数据管理单元；

接收数据采集单元发送的数据后对数据采集单元发送的数据进行检测和分析，建立模型，根据建立的模型生成设备最优运行参数，并将最优运行参数发送至能源优化单元，并且将建立的模型分别传输至负荷计算单元和经济监测单元；

接收数据管理单元发送的设备最优运行参数，并根据接收的设备最优运行参数发出设备调度参数，将其传输至物联管理单元，物联管理单元根据能源优化单元发送的设备调度参数，对发电物联设备进行远程控制；

接收数据管理单元发送的模型，结合用电成本分析出用电总经济，并将分析结果传输至负荷计算单元；

根据预测算法预测数据迁移的网络节点，将预测结果传输至负荷计算单元和负荷约束单元；

接收数据资源迁移单元发送的各个网络节点数据，根据接收的数据建立负荷约束模型，并将模型传输至负荷计算单元；

接收数据管理单元发送的模型、经济监测单元发送的用电总经济、负荷约束单元发送的负荷约束模型和数据资源迁移单元发送的各个网络节点数据，根据接收的网络节点数据建立网络总功率模型，并通过用电成本计算数据迁移的负荷，将计算结果与用电总经济进行比对分析，得出最佳的网络节点选择结果，并将其传输至数据资源迁移单元；

根据最佳的网络节点进行数据资源的空间迁移。

作为优选，所述物联管理单元包括入网接入模块、设备管理模块、第一数据接收模块和远程控制模块，所述入网接入模块用于与发电物联设备进行通信，实现发电物联设备的入网接入和认证；所述设备管理模块对接入的发电物联设备进行管理，包括发电物联设备的注册、注销、状态监测和设备运行功能；所述第一数据接收模块接收发电物联设备上报的数据，所述数据包括环境数据、发电数据、用电数据和储电数据；所述远程控制模块根据能源优化单元发送的设备调度参数，对发电物联设备进行远程控制。

作为优选，所述数据管理单元包括第二数据接收模块、数据分析建模模块、最优运行参数生成模块、参数发送模块和模型传输模块，所述第二数据接收模块接收数据采集单元发送的数据，数据包括有环境数据、发电数据、用电数据、储电数据、服务器功耗、制冷和照明功耗数据，对接收到的数据进行监测和实时分析；所述数据分析建模模块对接收到的数据进行分析和建模；所述最优运行参数生成模块根据建立的模型，通过优化算法生成设备的最优运行参数；所述参数发送模块将生成的设备最优运行参数发送至能源优化单元；所述模型传输模块将建立的碳排放模型、服务器功耗模型和用电功耗平衡模型传输至负荷计算单元和经济监测单元。

作为优选，所述数据分析建模模块建立的模型包括有：碳排放模型、服务器功耗模型和用电功耗平衡模型，所述碳排放模型为：

其中，e表示发电的碳排放率，Δt表示每个时段的时长，

所述服务器功耗模型为：

其中，n表示单体数据中心中服务器总数，p

所述用电功耗平衡模型为：

其中，

作为优选，所述数据资源迁移单元包括节点预测模块、预测传输模块、最佳网络节点接收模块和空间数据迁移模块，所述节点预测模块通过对历史网络数据的分析和学习，预测未来网络节点的使用情况，确定能够使用的节点；所述预测传输模块将预测的网络节点数据分别传输至负荷计算单元和负荷约束单元；所述最佳网络节点接收模块对负荷计算单元发送的最佳的网络节点进行接收；所述空间数据迁移模块根据接收的最佳的网络节点进行数据资源的空间迁移。

作为优选，所述负荷约束单元中建立的负荷约束模型包括用电平衡约束模型、数据迁移承载负荷约束模型和互联网络传输约束模型，其中用电平衡约束模型为：

其中，

所述数据迁移承载负荷约束模型为：

0≤T

0≤u

其中，u

所述互联网络传输约束模型为：

其中，l

作为优选，所述负荷计算单元包括模型接收模块、第三数据接收模块、网络总功率建模模块、负荷计算模块、比对分析模块和结果传输模块，所述模型接收模块接收数据管理单元发送的碳排放模型、服务器功耗模型和用电功耗平衡模型和负荷约束单元发出的负荷约束模型；所述第三数据接收模块接收经济监测单元发送的用电总经济数据；所述网络总功率建模模块据接收到的各个网络节点数据，建立网络总功率模型；所述负荷计算模块根据建立的网络总功率模型和接收的负荷约束模型，结合用电成本计算数据迁移的负荷；所述比对分析模块将计算出的数据迁移负荷与接收的用电总经济进行比对分析，以评估不同网络节点的效益和成本，通过比对分析，得出最佳的网络节点选择结果；所述结果传输模块将分析出的最佳的网络节点传输至数据资源迁移单元。

作为优选，所述网络总功率模型为：

其中，V表示光骨干网中的网元节点集合，l

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：

(1)、本发明中负荷计算单元结合用电成本计算数据迁移的负荷，并与接收的用电总经济进行比对分析，以评估不同网络节点的效益和成本，进而得出最佳的网络节点选择结果，提升数据中心的经济效益；

(2)、本发明中和数据资源迁移单元根据预测的网络节点数据进行数据资源的空间迁移，从而实现数据中心负荷的优化配置；

(3)、本发明中数据管理单元进行多维度分析建模，实现对设备最优运行参数的生成，通过优化设备调度和负荷计算，提高数据中心的能源利用效率，降低能源消耗。

附图说明

图1为本发明实施例提供整体方法流程图；

图2为本发明实施例提供的物联管理单元的模块框图；

图3为本发明实施例提供的数据资源迁移单元的模块框图；

图4为本发明实施例提供的数据管理单元的模块框图；

图5为本发明实施例提供的负荷计算单元的模块框图。

图中：1、物联管理单元；101、入网接入模块；102、设备管理模块；103、第一数据接收模块；104、远程控制模块；2、数据资源迁移单元；201、节点预测模块；202、预测传输模块；203、最佳网络节点接收模块；204、空间数据迁移模块；3、数据采集单元；4、能源优化单元；5、数据管理单元；501、第二数据接收模块；502、数据分析建模模块；503、最优运行参数生成模块；504、参数发送模块；505、模型传输模块；6、负荷计算单元；601、模型接收模块；602、第三数据接收模块；603、网络总功率建模模块；604、负荷计算模块；605、比对分析模块；606、结果传输模块；7、经济监测单元；8、负荷约束单元。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见附图1～5图，本发明提供的一种数据中心资源优化系统，包括有：

用于发电物联设备的入网接入和管理的物联管理单元1，物联管理单元1与发电物联设备以及数据采集单元3数据交互；

物联管理单元1包括用于与发电物联设备通信连接的入网接入模块101、用于管理发电物联设备的设备管理模块102、用于接收发电物联设备上报数据的第一数据接收模块103和用于远程控制发电物联设备的远程控制模块104，其中入网接入模块101、设备管理模块102和第一数据接收模块103分别与发电物联设备数据交互，远程控制模块104与能源优化单元4以及发电物联设备数据交互。

接收物联管理单元1发送的数据并且采集服务器数据的数据采集单元3，数据采集单元3与物联管理单元1以及数据管理单元5数据交互。

分析数据并且建立模型的数据管理单元5，数据管理单元5与数据采集单元3、能源优化单元4、负荷计算单元6以及经济监测单元7数据交互。

数据管理单元5包括用于接收数据采集单元3发送数据的第二数据接收模块501、用于对数据采集单元3发送数据进行分析建模的数据分析建模模块502、根据建立的模型生成最优运行参数的最优运行参数生成模块503、发送最优运行参数的参数发送模块504和传输数据分析建模模块502建立的模型的模型传输模块505，其中第二数据接收模块501与数据采集单元3之间数据交互；第二数据接收模块501、数据分析建模模块502、最优运行参数生成模块503和参数发送模块504之间依次数据交互，模型传输模块505与负荷计算单元6以及经济监测单元7之间数据交互，参数发送模块504与能量优化单元4之间数据交互。

根据数据管理单元5建立的模型并且结合用电成本分析出用电总经济的经济监测单元7，经济监测单元7与数据管理单元5以及负荷计算单元6数据交互。

预测数据迁移的网络节点并且根据最佳网络节点进行数据资源空间迁移的数据资源迁移单元2，数据资源迁移单元2与负荷计算单元6以及负荷约束单元8数据交互。

数据资源迁移单元2包括预测能够使用节点的节点预测模块201、传输预测的网络节点数据的预测传输模块202、接收负荷计算单元6发送的最佳网络节点的最佳网络节点接收模块203和能够进行数据资源空间迁移的空间数据迁移模块204，其中节点预测模块201与预测传输模块202数据交互；预测传输模块202与负荷计算单元6和负荷约束单元8数据交互；最佳网络节点接收模块203与负荷计算单元6数据交互；空间数据迁移模块204与最佳网络节点接收模块203数据交互。

建立负荷约束模型的负荷约束单元8，负荷约束单元8与数据资源迁移单元2以及负荷计算单元6数据交互。

根据设备最优运行参数发出设备调度参数的能源优化单元4，能源优化单元4与数据管理单元5以及物联管理单元1数据交互。

建立网络总功率模型并且分析出最佳网络节点的负荷计算单元6，负荷计算单元6与数据管理单元5、经济监测单元7、负荷约束单元8以及数据资源迁移单元2数据交互。

负荷计算单元6包括接收数据管理单元5和负荷约束单元8发出模型的模型接收模块601、接收经济监测单元7发送数据的第三数据接收模块602、建立网络总功率模型的网络总功率建模模块603、计算数据迁移负荷的负荷计算模块604、分析得出最佳网络节点选择的比对分析模块605和传输分析结果的结果传输模块606；模型接收模块601与数据管理单元5以及负荷约束单元8数据交互；第三数据接收模块602与经济监测单元7数据交互；网络总功率建模模块603与数据资源迁移单元2数据交互；负荷计算模块604与网络总功率建模模块603以及负荷约束单元8数据交互；比对分析模块605与负荷计算模块6数据交互；结果传输模块606与比对分析模块605以及数据资源迁移单元2数据交互。

本发明还提供一种数据中心资源优化方法，具体的：

物联管理单元1负责发电物联设备的入网接入和管理，接收发电物联设备上报的数据，将数据转发至数据采集单元3；

物联管理单元1包括入网接入模块101、设备管理模块102、第一数据接收模块103和远程控制模块104，其中入网接入模块101用于与发电物联设备进行通信，实现发电物联设备的入网接入和认证；

设备管理模块102对接入的发电物联设备进行管理，包括发电物联设备的注册、注销、状态监测和设备运行功能；

第一数据接收模块103接收发电物联设备上报的数据，数据包括环境数据、发电数据、用电数据和储电数据；

远程控制模块104根据能源优化单元4发送的设备调度参数，对发电物联设备进行远程控制。

数据采集单元3接收物联管理单元1发送的数据，采集服务器功耗、制冷和照明功耗数据，并将接收的数据和采集的数据分别传输至数据管理单元5。

数据管理单元5接收数据采集单元3发送的数据后对数据采集单元3发送的数据进行检测和分析，建立模型，根据建立的模型生成设备最优运行参数，并将最优运行参数发送至能源优化单元4，并且将建立的模型分别传输至负荷计算单元6和经济监测单元7；

数据管理单元5包括第二数据接收模块501、数据分析建模模块502、最优运行参数生成模块503、参数发送模块504和模型传输模块505，其中第二数据接收模块501接收数据采集单元3发送的数据，数据包括有环境数据、发电数据、用电数据、储电数据、服务器功耗、制冷和照明功耗数据，对接收到的数据进行监测和实时分析；

数据分析建模模块502对接收到的数据进行分析和建模，数据分析建模模块502建立的模型包括有：碳排放模型、服务器功耗模型和用电功耗平衡模型，其中碳排放模型为：

其中，e表示发电的碳排放率，Δt表示每个时段的时长，

服务器功耗模型为：

其中，n表示单体数据中心中服务器总数，p

用电功耗平衡模型为：

其中，

最优运行参数生成模块503根据建立的模型，通过优化算法生成设备的最优运行参数；

参数发送模块504将生成的设备最优运行参数发送至能源优化单元4；

模型传输模块505将建立的碳排放模型、服务器功耗模型和用电功耗平衡模型传输至负荷计算单元6和经济监测单元7。

能源优化单元4接收数据管理单元5发送的设备最优运行参数，并根据接收的设备最优运行参数发出设备调度参数，将其传输至物联管理单元1，物联管理单元1根据能源优化单元4发送的设备调度参数，对发电物联设备进行远程控制。

经济监测单元7接收数据管理单元5发送的模型，结合用电成本分析出用电总经济，并将分析结果传输至负荷计算单元6。

数据资源迁移单元2根据预测算法预测数据迁移的网络节点，将预测结果传输至负荷计算单元6和负荷约束单元8；

数据资源迁移单元2包括节点预测模块201、预测传输模块202、最佳网络节点接收模块203和空间数据迁移模块204，其中节点预测模块201通过对历史网络数据的分析和学习，预测未来网络节点的使用情况，确定能够使用的节点；

预测传输模块202将预测的网络节点数据分别传输至负荷计算单元6和负荷约束单元8；

最佳网络节点接收模块203对负荷计算单元6发送的最佳的网络节点进行接收；

空间数据迁移模块204根据接收的最佳的网络节点进行数据资源的空间迁移。

负荷约束单元8接收数据资源迁移单元2发送的各个网络节点数据，根据接收的数据建立负荷约束模型，并将模型传输至负荷计算单元6，负荷约束单元8中建立的负荷约束模型包括用电平衡约束模型、数据迁移承载负荷约束模型和互联网络传输约束模型，其中用电平衡约束模型为：

其中，

数据迁移承载负荷约束模型为：

0≤T

0≤u

其中，u

互联网络传输约束模型为：

其中，l

负荷计算单元6接收数据管理单元5发送的模型、经济监测单元7发送的用电总经济、负荷约束单元8发送的负荷约束模型和数据资源迁移单元2发送的各个网络节点数据，根据接收的网络节点数据建立网络总功率模型，并通过用电成本计算数据迁移的负荷，将计算结果与用电总经济进行比对分析，得出最佳的网络节点选择结果，并将其传输至数据资源迁移单元2；

负荷计算单元6包括模型接收模块601、第三数据接收模块602、网络总功率建模模块603、负荷计算模块604、比对分析模块605和结果传输模块606，其中模型接收模块接601收数据管理单元5发送的碳排放模型、服务器功耗模型和用电功耗平衡模型以及负荷约束单元8发出的负荷约束模型；

第三数据接收模块602接收经济监测单元7发送的用电总经济数据；

网络总功率建模模块603根据接收到的各个网络节点数据，建立网络总功率模型，其中网络总功率模型为：

其中，V表示光骨干网中的网元节点集合，l

负荷计算模块604根据建立的网络总功率模型和接收的负荷约束模型，结合用电成本计算数据迁移的负荷；

比对分析模块605将计算出的数据迁移负荷与接收的用电总经济进行比对分析，以评估不同网络节点的效益和成本，通过比对分析，得出最佳的网络节点选择结果；

结果传输模块605将分析出的最佳的网络节点传输至数据资源迁移单元2。

数据资源迁移单元2根据最佳的网络节点进行数据资源的空间迁移。

本实施例还提供了一种计算机存储介质，该计算机存储介质存储有计算机程序，在处理器执行所述计算机程序时可实现以上所描述的方法。所述计算机可读介质可以被认为是有形的且非暂时性的。非暂时性有形计算机可读介质的非限制性示例包括非易失性存储器电路(例如闪存电路、可擦除可编程只读存储器电路或掩膜只读存储器电路)、易失性存储器电路(例如静态随机存取存储器电路或动态随机存取存储器电路)、磁存储介质(例如模拟或数字磁带或硬盘驱动器)和光存储介质(例如CD、DVD或蓝光光盘)等。计算机程序包括存储在至少一个非暂时性有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可以包括或依赖于存储的数据。计算机程序可以包括与专用计算机的硬件交互的基本输入/输出系统(BIOS)、与专用计算机的特定设备交互的设备驱动程序、一个或多个操作系统、用户应用程序、后台服务、后台应用程序等。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。