[00776795]数据中心资源与能效管理优化技术研究与应用

近年来，随着云计算和大数据分析等需求的出现，数据中心已经成为未来信息基础设施的核心，数据中心资源管理和能效优化技术直接决定了数据中心的建设和运维成本。该成果对数据中心资源进行全面建模、分析和优化，降低能耗同时提高整体效益，并成功应用于模块化数据中心的设计、制造、应用与运维。主要技术创新包括以下四个方面：围绕数据中心的整体效益对相关资源和要素进行了全面建模分析。效益模型考虑了以下因素：服务量、应用环境负载、多服务器配置、服务等级协议、用户满意程度、服务质量、低质量服务惩罚、能耗成本、服务供应商利润等。该成果发明了基于排队模型的数据中心和云计算平台的预期收益的建模和分析方法。以数据中心整体效益最大化为优化目标进行动态资源配置。该成果以资源与能效理论模型为基础，提出采用序优化方法，提取关键系统配置参数，大大缩减优化空间，同时保证空间维度上的优化效率。该成果发明了往复进化式的优化方法，使得系统运行过程中可以动态适应系统变化，快速配置关键系统参数，在时间维度上保证数据中心整体效益最大化。研制数据中心资源与任务管理系统。该成果考虑计算、存储、网络、供能、空调等多种资源，以及工作流等多种任务的管理和优化，通过不同类型资源和任务之间的相互协调进一步提高资源利用率和降低能耗。尤其针对数据中心网络资源，发明了拓扑发现、路由生成、数据传输、内容管理等方面的新方法，提高了网络资源的利用效率。开发模块化数据中心，优化空调、散热等设计降低能耗，采用集装箱式紧凑设计，大大降低运输和安装成本。形成集装箱式数据中心“云立方”系列产品及相关自主知识产权，将数据中心整体能效PUE(Power Usage Effectiveness，能源使用效率)从标准水平的1.8-2.2降至1.2-1.3，实现发明成果的产业化应用。该成果获授权专利18项，获得软件著作权3项，发表学术论文30篇，其中SCI论文8篇。该成果在数据中心资源与能效建模分析理论方面达到国际先进水平、在分布式系统、数据中心网络和云计算平台资源管理和优化等方面形成核心自主知识产权。该成果形成新型模块化数据中心系列产品，并在北京、西藏等国家重点项目中获得应用，取得了可观的经济效益和显著的社会效益。通过产业推广与应用，该成果通过对数据中心资源与能效管理优化技术的自主创新，开辟了数据中心可持续发展的新途径，将进一步推动产业创新与升级发展。