大型數(shù)據(jù)中心能耗監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用研究

摘要：本文根據(jù)大型數(shù)據(jù)中心能耗監(jiān)測的具體需求，設(shè)計了一個大型數(shù)據(jù)中心能耗監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)了資產(chǎn)管理、環(huán)境監(jiān)測、設(shè)備控制、能耗分析以及數(shù)據(jù)統(tǒng)計等功能，可以為節(jié)能減排提供重要依據(jù)，在大型數(shù)據(jù)中心能耗管理方面有重要的現(xiàn)實意義。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)中心;能耗監(jiān)測;系統(tǒng)開發(fā)

隨著信息化和大數(shù)據(jù)等技術(shù)的發(fā)展，大型數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用越來越廣泛，但伴隨而來的能耗水平也日益提高，為了實現(xiàn)節(jié)能減排，有效利用能源資源，能耗監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)運而生。一般來說，大型數(shù)據(jù)中心的能耗管理包括機房環(huán)境監(jiān)測和能耗設(shè)備的監(jiān)測，通過實時采集掌握能耗狀態(tài)，從而實現(xiàn)能耗管理的優(yōu)化[1]。本文設(shè)計了一個大型數(shù)據(jù)中心能耗監(jiān)測系統(tǒng)，可以為相關(guān)領(lǐng)域提供參考。

1總體設(shè)計

大型數(shù)據(jù)中心能耗監(jiān)測系統(tǒng)包含硬件和軟件兩大部分，其硬件組成主要包括監(jiān)控服務(wù)器、主機設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、環(huán)境參數(shù)傳感器、通風(fēng)模塊等，總體采集邏輯采用三級監(jiān)控體系。第一級為主機設(shè)備，作為系統(tǒng)的應(yīng)用層，為用戶提供人機接口;第二級是主機狀態(tài)，負(fù)責(zé)采集主機性能參數(shù)或?qū)χ鳈C進(jìn)行遠(yuǎn)程控制;第三級是傳感器以及能耗裝置。根據(jù)傳輸距離的不同，前面兩級之間采用TCP傳輸數(shù)據(jù)，后兩級由于距離較短，采用了串口通信。系統(tǒng)在架構(gòu)上分為應(yīng)用層、匯聚層和采集層。采集層的數(shù)據(jù)上傳到網(wǎng)絡(luò)后進(jìn)入軟件平臺進(jìn)行存儲并處理，具有權(quán)限的用戶可登錄系統(tǒng)平臺查看數(shù)據(jù)中心各設(shè)備的運行狀態(tài)和環(huán)境參數(shù)。軟件平臺采用B/S架構(gòu)設(shè)計，兼容所有通用瀏覽器訪問，無需安裝客戶端。

2開發(fā)工具的選擇

為了提高軟件開發(fā)效率，根據(jù)系統(tǒng)的功能需求和各類主流開發(fā)工具的特點，同時考慮到大型數(shù)據(jù)中心有可能存在多種操作系統(tǒng)，本文采用了MyEclipse作為平臺的主要開發(fā)工具，所有代碼均采用java語言進(jìn)行編程，J2EE技術(shù)架構(gòu)，充分利用了其簡單易用性及跨平臺移植特性[2]。數(shù)據(jù)庫是軟件平臺的核心基礎(chǔ)，本文采用開源免費的MySQL數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫使用廣泛，性能良好，安全可靠，可以通過ADO、ODBC等中間組件實現(xiàn)連接[3]，滿足本系統(tǒng)的需求。

3軟件功能分析

大型數(shù)據(jù)中心能耗監(jiān)測系統(tǒng)主要針對各類能耗設(shè)備的能耗管理問題，通過各種傳感器對能耗設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測，從而分析其能耗水平并作為優(yōu)化的主要依據(jù)。硬件傳感器采集到原始數(shù)據(jù)后，其余的主要工作均由軟件平臺實現(xiàn)。因此，軟件平臺的功能首先要包括對原始測量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，通過不同的通信協(xié)議與硬件設(shè)備建立連接并接收數(shù)據(jù)，同時根據(jù)協(xié)議格式對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制;其次，軟件平臺還需要將數(shù)據(jù)存儲至后臺數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行暫存或永遠(yuǎn)存儲，同時對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計算出各設(shè)備當(dāng)前的能耗水平以及可優(yōu)化的空間，將分析結(jié)果以可視化的方式顯示在軟件界面上;對于異常的數(shù)據(jù)，應(yīng)及時顯示報警信號，將異常信息通過短信的形式推送給相關(guān)的負(fù)責(zé)人;為后期數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析的方便，軟件還必須提供數(shù)據(jù)查詢和統(tǒng)計功能，通過時程曲線、柱狀圖、直方圖等形式將分析結(jié)果展示出來，作為跟蹤預(yù)測設(shè)備能耗變化趨勢的重要依據(jù)。

4功能模塊設(shè)計

根據(jù)軟件需求分析及功能的分解，大型數(shù)據(jù)中心能耗監(jiān)測系統(tǒng)主要設(shè)置了五個功能模塊，分別為：資產(chǎn)管理、環(huán)境監(jiān)測、設(shè)備控制、能耗分析以及數(shù)據(jù)統(tǒng)計。為了提高軟件平臺的可擴展性，系統(tǒng)采用開放性設(shè)計和模塊化設(shè)計思想，各模塊之間功能獨立，給系統(tǒng)的開發(fā)和實現(xiàn)帶來了極大的便利。

4.1資產(chǎn)管理模塊

資產(chǎn)管理模塊用于管理數(shù)據(jù)中心的所有資產(chǎn)，提供一個簡潔美觀的操作界面，為用戶提供資產(chǎn)項目的添加、修改、查詢等功能，還可以對資產(chǎn)進(jìn)行分組歸類，采用專門的數(shù)據(jù)庫表對各設(shè)備的連接方式進(jìn)行記錄，保證所有設(shè)備均在管理范圍內(nèi)，這也是軟件平臺在精細(xì)化管理方面的具體應(yīng)用體現(xiàn)。

4.2環(huán)境監(jiān)測模塊

環(huán)境對數(shù)據(jù)中心的設(shè)備運行狀態(tài)有重要影響，例如良好的通風(fēng)條件可以使設(shè)備工作在最佳狀態(tài)，減少能耗。環(huán)境監(jiān)測模塊主要負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)中心機房和機柜中的重要位置的溫度、濕度進(jìn)行監(jiān)測，以及對重要能耗設(shè)備的功率和溫度進(jìn)行實時測量，這些數(shù)據(jù)上傳至軟件平臺后通過多層次的畫面進(jìn)行展示，通過曲線、標(biāo)記、顏色、文字等元素的綜合應(yīng)用，將能耗數(shù)據(jù)動態(tài)顯示出來。該模塊只能查看數(shù)據(jù)，不能修改參數(shù)。

4.3設(shè)備控制模塊

數(shù)據(jù)中心包含大量能耗設(shè)備，這些設(shè)備經(jīng)過長期運行可能會偏離最佳運行狀態(tài)。本模塊可以根據(jù)監(jiān)控數(shù)據(jù)對各類能耗設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，修改其參數(shù)使其工作狀態(tài)得到優(yōu)化。其中空調(diào)是數(shù)據(jù)中心最主要的能耗設(shè)備，對整個機房的能耗水平有最重要的影響，本系統(tǒng)可以完成對空調(diào)設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，包括修改其回風(fēng)溫濕度、工作電流、溫度設(shè)定、定時開關(guān)機等參數(shù)。另外，還可以實時遠(yuǎn)程控制進(jìn)風(fēng)氣流分配模塊和排風(fēng)遷移模塊等散熱設(shè)備，保證其始終運行在最佳狀態(tài)。

4.4能耗分析模塊

軟件平臺通過通信協(xié)議接收到的是原始監(jiān)測參數(shù)，需要進(jìn)行特定的算法分析才能得到各設(shè)備的能耗情況。能耗分析模塊可以在不同的層次上對數(shù)據(jù)中心的能耗水平進(jìn)行分析，根據(jù)能耗水平的變化采取相應(yīng)的措施進(jìn)行能耗管理。結(jié)合設(shè)備自身的能耗水平以及數(shù)據(jù)中心的環(huán)境參數(shù)，對設(shè)備運行參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，保持整體最佳能耗，實現(xiàn)節(jié)能減排。

5結(jié)語

隨著各類信息系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，無論是大型企業(yè)還是政府機關(guān)，都不可避免地建設(shè)大型數(shù)據(jù)中心，各類設(shè)備的大量應(yīng)用，使機房能耗管理受到更多的重視。軟件技術(shù)的成熟為大型數(shù)據(jù)中心的能耗管理提供了良好的管理基礎(chǔ)，大型數(shù)據(jù)中心能耗監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用也將更加廣泛。因此，本文的研究具有重要的現(xiàn)實意義。

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作者簡介：王堅（1983-），男，漢族，江蘇南京人，本科，助理工程師，目前從事計算機軟件-數(shù)據(jù)中心智能監(jiān)控系統(tǒng)研發(fā)工作。