云数据中心能耗管理探究

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1、云数据中心能耗管理探究　　[摘要]不断增长的能源消耗已经成为制约云计算发展的瓶颈。分析了云数据中心的能耗分布，指出了降低服务器集群能耗的重要性。在对目前服务器集群能耗模型做总结的基础上，从虚拟化、任务调度、负载均衡以及DVFS四个方面论述了目前云数据中心节能技术、策略及其相应的算法。[关键词]能耗管理；云数据中心；服务器集群；节能技术中图分类号：TP368.6；TP399文献标示：ATheResearchofEnergyManagementinCloudComputingCenterZHOUHang1ZHUxin-ying2（ZhoukouNormalUniversity，zhoukou，

2、Henan466001）[Abstract]Growingenergyconsumptionhasbecomeabottleneckrestrictingthedevelopmentofcloudcomputing.Thispaperanalyzesthedatadistributionofcloudcomputingcenterandpointsouttheimportanceofreducingenergyconsumptionofservercluster.Basedonthesammaryofenergy13consumptionmodelforservercluster，this

3、paperdiscussesthecurrentenergy-savingtechnology，strategyanditscorrespondingalgorithmforclouddatacenterfromtheaspectssuchasvirtualization，taskscheduling，loadbalancingandDVFS.[Keywords]EnergyManagement；CloudDataCenter；ServerCluster；Energy-savingTechnology0引言近年来，在商业和科研对计算能力需求日益增长ngzgol：t，BerndFreisle

4、ben，ecture，IEEE，2006ure，ACM，2009.46-55.claw109-431，LBNL-363E[]的驱动下，云计算取得了长足的发展并已应用到社会生产生活的各个方面。虽然单台计算机的功率并不大，但是在计算机总数庞大的云计算数据中心中，电力的消耗却相当惊人。以Google公司为例，Google2011年的全球能源消费达到了2.6亿瓦特，这相当于加州欧文市家庭用户的所有用电量。随着AmazonEC2、WindowsAzure和Google13AppEngine等各形各样的云产品的面世，这些大规模的云计算基础设施所消耗的能量也在逐年增长。有报告显示，美国的IT基础设施在2

5、011年所消耗的电能经估算则是2006年的两倍，电费成本大约为45万亿美元[1]。一方面，如此大幅的能量消耗增长会排放出大量的CO2，加剧温室效应；另一方面，不断增长的能源消耗已经成为云计算提供商重要的成本来源。Amazon的CEMS项目显示：能源消耗已经占到该项目总投资额的41.62%[2]。所以，对降低云计算中心能耗的有效方法开展研究，共同打造绿色云，则已成为业内人士的通见与共识，这也是云计算得以健康发展的关键因素。1云数据中心的能耗分布要降低云计算中心的能耗，就需要分析这些能耗的来源。在云计算中心，能耗主要来自于服务器集群、冷却设备、配电系统、网络传输设备，等。通常，服务器集群负载所

6、消耗的能量占整体能耗的50%左右，国际上通用以PUE值来衡量一个云计算中心的能源效率。PUE的计算公式为：PUE=数据中心总设备能耗/IT设备能耗13PUE的基准值是2，越接近1说明能效水平越好。据美国环境保护署（EPA）研究：美国2012的PUE值大约为1.9，那些运用了高效节能策略的企业的PUE值为1.3—1.7，目前Google称自己的云计算中心的PUE值已经低于这个区间[3]。从能耗的组成部分可以看出，降低配电系统的能耗损失以及降低冷却系统的能耗都能明显降低PUE值。前者可以通过平衡三相电荷、推广节能变压器材、开展无功补偿等方法降低电路设备的能量损耗。后者取决于冷却的方法和设备的架

7、构，比如靠近水域的云数据中心一般通过海（河）水冷却系统来冷却服务器集群，位于Saint-Ghislain的Google比利时数据中心即通过水冷系统将数据中心的PUE值降低为全年1.11[4]。2云数据中心的服务器集群能耗模型13从上述各大云计算服务商的PUE值可以看出，云数据中心的最大能耗仍然来自于其庞大的服务器集群。在已有设备的基础上如何提高服务器集群的能耗才是云数据中心亟需解决的问题。为了提高能源利用率、评估节能策略