專利名稱：數(shù)據(jù)中心模擬器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于模擬數(shù)據(jù)中心的方法和系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明的實(shí)施方式涉及能夠確定和/或預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)中心的組成元件的運(yùn)行參數(shù)以及數(shù)據(jù)中心整體的全局運(yùn)行參數(shù)的模擬。例如，運(yùn)行參數(shù)可以包括能量消耗、效率(例如，DCIE)和/或運(yùn)行成本。
背景技術(shù)：
許多運(yùn)營(yíng)商在其數(shù)據(jù)中心安裝詳細(xì)的計(jì)量，以試圖獲得并了解能量和成本。這是昂貴的，并不能提供數(shù)據(jù)中心為何如此運(yùn)行的理解。已知工具和“計(jì)算器”僅評(píng)估數(shù)據(jù)中心的小部分，或者是單個(gè)部件或者是小的功能組。由于這些工具不認(rèn)可數(shù)據(jù)中心機(jī)械和電力設(shè)備、IT設(shè)備、管理系統(tǒng)和施加的IT工作負(fù)荷經(jīng)由軟件表示相互依賴的系統(tǒng)，因此是無(wú)效的。現(xiàn)有工具不能涵蓋機(jī)械設(shè)備、電力設(shè)備、 IT設(shè)備、軟件和用戶負(fù)荷的全域以及這些區(qū)域中的每一個(gè)中所涉及的變量。這些變量經(jīng)常表現(xiàn)出可基本使工具的輸出與這種約束的功能域折衷的相關(guān)性。例如，當(dāng)晚上外面較冷時(shí)，在企業(yè)數(shù)據(jù)中心，用戶工作負(fù)荷趨于較低，這意味著經(jīng)濟(jì)的制冷機(jī)系統(tǒng)很可能在其最高效的點(diǎn)受到較少的負(fù)荷而在其效率最低的點(diǎn)受到較多的負(fù)荷。在該情況下，嚴(yán)重?fù)p害以天為量度型的元件分析。由于每個(gè)步驟中的復(fù)雜相互作用和多個(gè)因素驅(qū)使產(chǎn)生分析誤差，所以影響系統(tǒng)的該一系列內(nèi)部和外部變量迅速超過(guò)了人工分析的范圍。包括BCS數(shù)據(jù)中心專家組(DCSG)的多方已經(jīng)確定，降低數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)內(nèi)的能量選項(xiàng)的一個(gè)主要障礙在于既缺乏有效的能量使用評(píng)價(jià)技術(shù)，又缺乏以有效和真實(shí)可靠方式將這些與財(cái)務(wù)影響相關(guān)聯(lián)的能力。這還混合有對(duì)在沒(méi)有任何獨(dú)立的仲裁機(jī)構(gòu)或評(píng)價(jià)機(jī)制時(shí)被廣泛地假設(shè)為“漂綠”的供應(yīng)商環(huán)境聲稱的信任的缺乏。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施方式的總體方案在于提供一種數(shù)據(jù)中心模擬器，其使得可以解釋影響整個(gè)系統(tǒng)及其組成部分的一系列內(nèi)部和外部變量的相互依存性；實(shí)施模擬架構(gòu)和依存關(guān)系提供了一種使得這種級(jí)別的分析合理并實(shí)用的結(jié)構(gòu)。該模擬架構(gòu)中所包括的含時(shí)的變量可以包括例如施加的用戶工作負(fù)荷安裝設(shè)備的數(shù)量設(shè)備容量及容量分配電力成本外部環(huán)境條件容量分配(利用)水平設(shè)施電力負(fù)荷其他可消耗成本(例如，水成本、占地面積成本等)
不含時(shí)變量可以包括例如設(shè)備效率特征定義(例如，電力、水等的)消耗量與(例如，電力、熱、制冷等的)供應(yīng)/產(chǎn)生之間的關(guān)系的其他規(guī)則或參數(shù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式采用的方法是建立其中對(duì)數(shù)據(jù)中心的所有主要組件進(jìn)行模擬的模擬環(huán)境，從關(guān)于軟件上的用戶工作負(fù)荷到IT設(shè)備、機(jī)械和電力系統(tǒng)再到效用能量使用。該環(huán)境允許影響效率的一系列外部變量被相干地應(yīng)用并且處于其相互關(guān)系的情景下。一旦被建立用于表示設(shè)施，模擬器就能夠以非常稀疏(一些情況下甚至沒(méi)有)的計(jì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，但仍提供有用的準(zhǔn)確報(bào)告和賬單。通過(guò)以此方式建模系統(tǒng)級(jí)別的數(shù)據(jù)中心， 變得可以模擬并理解系統(tǒng)的一個(gè)部分中的變量變化(例如，添加更多的IT負(fù)載、配備另外的制冷單元等)對(duì)系統(tǒng)的所有其他組件的影響。這反過(guò)來(lái)又使得能夠?qū)⑺邢到y(tǒng)相關(guān)的成本準(zhǔn)確地分配到數(shù)據(jù)中心中IT資源的個(gè)體消費(fèi)者。有關(guān)數(shù)據(jù)中心發(fā)展的新趨勢(shì)，諸如模塊化數(shù)據(jù)中心(例如，集裝箱數(shù)據(jù)中心)和/ 或具有用于用戶的多個(gè)應(yīng)變或服務(wù)級(jí)別選項(xiàng)的數(shù)據(jù)中心，這種將成本的真正差異反映回每個(gè)服務(wù)消費(fèi)者的能力變得越來(lái)越重要。本發(fā)明的一些實(shí)施方式提供的能量路徑計(jì)算以及其他計(jì)算關(guān)系，能夠?qū)⒔抵猎O(shè)備/組件/具體IT負(fù)載層級(jí)的成本分配通知，因此可以用于確定例如不同消費(fèi)者、服務(wù)、或應(yīng)用之間的詳細(xì)和合理成本差異。在一些實(shí)施方式中，工具的初級(jí)輸出是每個(gè)場(chǎng)景的能量使用分析，這由作為對(duì)每個(gè)場(chǎng)景的基本成本的后模擬分析的次級(jí)輸出來(lái)支持，以提供較低能量場(chǎng)景的交易情況合理性的基礎(chǔ)?？蛇x地，可以在主模擬內(nèi)執(zhí)行成本分析而不是作為后模擬分析。在一個(gè)方面，本發(fā)明涉及包括機(jī)械、電力和IT設(shè)備及其彼此相互作用以及諸如溫度的外部變量的整個(gè)數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)的模擬。與之相比，現(xiàn)有方法限于系統(tǒng)的一部分或具體設(shè)備或現(xiàn)象的影響，由此并不提供有用的回應(yīng)，這是因?yàn)樗麄儾荒軐⑵浣Y(jié)果置于影響他們行為或受他們行為影響的所有變量的整個(gè)情景下。系統(tǒng)級(jí)別模擬可以包括但并不限于a.隨時(shí)間變化的電力成本b.隨時(shí)間變化的節(jié)碳強(qiáng)度c.隨時(shí)間變化的節(jié)碳成本d.隨時(shí)間變化的外部天氣溫度和濕度e.隨時(shí)間變化的施加的工作負(fù)荷f.隨工作負(fù)荷、配置和狀態(tài)變化的IT設(shè)備耗電量g.隨時(shí)間變化的施加的電力負(fù)荷h.隨時(shí)間變化的設(shè)備的類型、數(shù)量、配置和規(guī)格該模擬方法允許對(duì)與設(shè)施有關(guān)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行的確定，該確定極其干擾工作的物理數(shù)據(jù)中心或者使工作的物理數(shù)據(jù)中心的測(cè)量變得不可能。例如，在諸如外部氣候條件、內(nèi)部運(yùn)行和模塊化配置的變量的任一組合下，在模擬時(shí)間內(nèi)的任一點(diǎn)數(shù)據(jù)中心所消耗的“固定負(fù)荷”或“長(zhǎng)期負(fù)荷”電力可被確定。這在運(yùn)行的設(shè)施中是不可測(cè)出的，這是因?yàn)槠湟笏蠭T負(fù)載有規(guī)律地關(guān)閉以追蹤該值。這使得該模擬器能夠形成數(shù)據(jù)中心內(nèi)成本和能量至每個(gè)設(shè)備、服務(wù)、或應(yīng)用的分配的有效基線(basisi)，而這使用傳統(tǒng)測(cè)量和報(bào)告方法是不可能的。在一個(gè)方面，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了能夠表示、操縱和返回具有反饋回路的系統(tǒng)的輸出的系統(tǒng)級(jí)別模擬。反饋回路可出現(xiàn)在數(shù)據(jù)中心中，例如，空氣調(diào)節(jié)單元可以從電纜以及位于空氣調(diào)節(jié)單元進(jìn)行冷卻的區(qū)域中的分布設(shè)備汲取電力，從而創(chuàng)建反饋回路。在一個(gè)方面，本發(fā)明提出了涉及允許簡(jiǎn)化的數(shù)據(jù)輸入的數(shù)據(jù)中心的邏輯表示，以允許系統(tǒng)在數(shù)據(jù)收集和輸入的可接受級(jí)別被有效地建模。該方法可以包括但不限于a.包含有由不同類型的設(shè)備構(gòu)成的通用節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)中心的布局或“構(gòu)造”。b.該布局可以由任意數(shù)量的節(jié)點(diǎn)組成，其中連接點(diǎn)的任意集合表示任一數(shù)據(jù)中心或一組數(shù)據(jù)中心。c.將具有相同類型和功能操作的多個(gè)設(shè)備表示為組的設(shè)備節(jié)點(diǎn)。這些組可以用于表示遍及多個(gè)設(shè)備的使用的滿額定容量和/或應(yīng)變。d.設(shè)備節(jié)點(diǎn)可以具有表示節(jié)點(diǎn)內(nèi)的設(shè)備組的設(shè)計(jì)或預(yù)計(jì)容量的確定容量。e.節(jié)點(diǎn)被互連以描述數(shù)據(jù)中心內(nèi)的依存關(guān)系?；ミB通常表示諸如消耗的電力或所施加的熱負(fù)荷的能量流，或者表示諸如IT工作負(fù)荷的施加負(fù)荷?；ミB還可以表示例如空氣流量/速度、水流量/速度、濕度或去濕負(fù)荷等的其他流和負(fù)荷。f.可以包括其他特殊用途節(jié)點(diǎn)來(lái)協(xié)助模擬，諸如包含數(shù)據(jù)或協(xié)助達(dá)成需要迭代的環(huán)路的解決方案。g.可以包括其他特殊用途節(jié)點(diǎn)來(lái)執(zhí)行諸如負(fù)載路徑的分裂或匯合的邏輯功能或者控制邏輯的實(shí)施，以表示數(shù)據(jù)中心內(nèi)影響或控制其他節(jié)點(diǎn)的運(yùn)作的電力、機(jī)械或控制系統(tǒng)。h.可以添加節(jié)點(diǎn)以表示由構(gòu)成數(shù)據(jù)中心的開(kāi)銷的一部分的非IT系統(tǒng)(諸如照明)所使用的能量。這些能量開(kāi)銷和成本可以分配到IT負(fù)載。在一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種用于數(shù)據(jù)中心資本成本和能量(以及因此能量成本)分配給諸如IT設(shè)備的設(shè)備或者諸如電力負(fù)荷的所施加負(fù)載或應(yīng)用工作負(fù)荷的方法，該方法有效地考慮到整個(gè)成本和能量使用的固定部分和可變部分。諸如維護(hù)成本等的數(shù)據(jù)中心成本也可以以這種方式分配。通過(guò)使用本文所提出的模擬思想，該方法的實(shí)施方式能夠有效地表示系統(tǒng)中每個(gè)設(shè)備處所分配和利用的容量，包括由其他組件的相互作用引起的開(kāi)銷和其他相關(guān)成本。該方法的實(shí)施方式還能夠有效地表示基礎(chǔ)設(shè)施中每個(gè)設(shè)備的再生成本和非再生成本成分，包括資本成本、租賃購(gòu)買、維護(hù)成本等。如果需要，還可以考慮諸如數(shù)據(jù)中心內(nèi)由設(shè)備占據(jù)的空間的由用戶表述的其他參數(shù)成本。在一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種空間、成本和能量的分配方法，該分配表示為這些變量的使用水平，以實(shí)現(xiàn)用于說(shuō)明利用率的分配。例如，這可以通過(guò)a.在模擬時(shí)間的每個(gè)點(diǎn)處所占用或使用的容量部分的直接分配，以解釋該結(jié)果內(nèi)的未分配容量、成本和能量b.分配包括在模擬時(shí)間的每個(gè)點(diǎn)的瞬時(shí)占用或使用的容量部分，以確保所有成本都分配給設(shè)備或負(fù)載c.分配包括一段時(shí)間內(nèi)預(yù)計(jì)或達(dá)到的占用或使用的容量部分，以反映該段時(shí)間內(nèi)的有效成本，從而為初步擴(kuò)建后逐步增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)中心的有效成本計(jì)劃或分配做準(zhǔn)備d.分配包括模塊化安裝的影響，以進(jìn)行數(shù)據(jù)中心內(nèi)的容量或設(shè)備的調(diào)試或配置。
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在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，其中模擬系統(tǒng)包括表示數(shù)據(jù)中心中的多個(gè)設(shè)備的節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以是模擬中的“黑箱子”并無(wú)需表示可以通過(guò)傳統(tǒng)分析數(shù)學(xué)方法求解的連續(xù)、單調(diào)、或參數(shù)化函數(shù)。例如，這允許節(jié)點(diǎn)a.使用以一個(gè)或多個(gè)變量表示的損耗或效率的數(shù)據(jù)點(diǎn)b.使用以一個(gè)或多個(gè)變量表示的損耗或效率的參數(shù)化函數(shù)c.包含高級(jí)函數(shù)，例如向諸如制冷機(jī)工作臺(tái)或節(jié)能器控制設(shè)備應(yīng)用的控制系統(tǒng)的模擬d.可以表示一個(gè)或多個(gè)設(shè)備類型，例如，“制冷機(jī)”節(jié)點(diǎn)可以含有描述該套性能的制冷機(jī)泵、水泵和干式冷卻器風(fēng)扇負(fù)載e.可以執(zhí)行分布或變換函數(shù)，例如，節(jié)點(diǎn)可以模擬物理機(jī)器之間控制軟件驅(qū)動(dòng)的虛擬機(jī)工作負(fù)荷移動(dòng)，包括在凈工作負(fù)荷不需要這些物理機(jī)的容量時(shí)使這些物理機(jī)處于省電狀態(tài)或關(guān)閉狀態(tài)。在一些實(shí)施方式中，在模擬器有效地表示整個(gè)數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)的情況下，可以確定對(duì)任一系列問(wèn)題和場(chǎng)景的回答。因而，模擬器的實(shí)施方式可以提供用于詳細(xì)和專門的組件級(jí)模擬元件的進(jìn)一步發(fā)展的架構(gòu)，上述元件然后可以在數(shù)據(jù)中心的依賴和驅(qū)動(dòng)元件以及外部因素的全范圍內(nèi)實(shí)行。例如，可以在考慮每天和每年周期內(nèi)隨時(shí)間變化的、被IT工作負(fù)荷驅(qū)動(dòng)的變化的熱負(fù)荷、變化的電力成本以及變化的外部溫度和/或濕度，來(lái)有效地評(píng)估制冷節(jié)能器。在一些實(shí)施方式中，模擬器可以對(duì)多個(gè)數(shù)據(jù)中心大廳或者甚至多個(gè)數(shù)據(jù)中心(例如地理上遠(yuǎn)離的數(shù)據(jù)中心)進(jìn)行建模。這提供了確定例如相比于一個(gè)數(shù)據(jù)中心對(duì)另一個(gè)數(shù)據(jù)中心施加新IT負(fù)載的影響或者將一個(gè)IT負(fù)載從一個(gè)數(shù)據(jù)中心移至另一個(gè)數(shù)據(jù)的影響的能力。一些實(shí)施方式提供了可以在其上建立進(jìn)一步的分析和報(bào)告系統(tǒng)的架構(gòu)，或者提供了建立于利用由模擬器提供的系統(tǒng)級(jí)別理解的高級(jí)控制系統(tǒng)上的架構(gòu)。例如，控制系統(tǒng)可以使用預(yù)報(bào)或?qū)で竽繕?biāo)來(lái)代替簡(jiǎn)易反饋系統(tǒng)和“調(diào)整參數(shù)”，以最優(yōu)化給定目標(biāo)的行為。在一個(gè)方面，互連的節(jié)點(diǎn)的核心模擬被一系列外層數(shù)據(jù)提供、迭代和分析所包圍。 這允許多個(gè)內(nèi)部和外部變量在模擬時(shí)間下一起改變，從而進(jìn)行有意義的分析?？梢砸匀我唤M合掃描變量的特殊子集，以分析諸如施加的電力負(fù)荷或外部溫度，從而報(bào)告兩個(gè)變量范圍內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施效率。例如，其還使得能夠?qū)τ谢驔](méi)有相關(guān)性的任何變量或一組變量進(jìn)行蒙特卡洛或?qū)で竽繕?biāo)分析。例如，根據(jù)一些實(shí)施方式的模擬器能夠a.通過(guò)i和ii，報(bào)告所實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施效率i.外部溫度和所施加的電力負(fù)荷ii時(shí)間、包括設(shè)備的所有參數(shù)、外部氣候、所施加的電力負(fù)荷、模塊化配置b.通過(guò)i和ii，基于基礎(chǔ)設(shè)施中的能量損耗，報(bào)告所實(shí)現(xiàn)的輸送到IT設(shè)備的每千瓦小時(shí)能量的成本i.外部溫度和所施加的電力負(fù)荷ii時(shí)間、包括設(shè)備的所有參數(shù)、外部氣候、所施加的電力負(fù)荷、模塊化配置c.通過(guò)i和ii，基于能量損耗和數(shù)據(jù)中心建設(shè)、機(jī)械和電力設(shè)備、安裝、維護(hù)、和運(yùn)行的成本，報(bào)告所實(shí)現(xiàn)的輸送到IT設(shè)備的每千瓦小時(shí)能量的成本i.外部溫度和所施加的電力負(fù)荷 時(shí)間、包括設(shè)備的所有參數(shù)、外部氣候、所施加的電力負(fù)荷、模塊化配置d.通過(guò)時(shí)間、包括設(shè)備的所有參數(shù)、外部氣候、所施加的電力負(fù)荷、模塊化配置，基于基礎(chǔ)設(shè)施中的能量損耗，報(bào)告所述負(fù)荷的運(yùn)行電力成本e.通過(guò)時(shí)間、包括設(shè)備的所有參數(shù)、外部氣候、所施加的電力負(fù)荷、模塊化配置，基于能量損耗和數(shù)據(jù)中心建設(shè)、機(jī)械和電力設(shè)備、安裝、維護(hù)、和運(yùn)行的成本，報(bào)告所述負(fù)荷的 “滿負(fù)荷”運(yùn)行電力成本f.基于系統(tǒng)中的能量損耗，報(bào)告供給到布局中任一節(jié)點(diǎn)的建筑、電力負(fù)荷、IT設(shè)備、或工作負(fù)荷能量使用的能量占整體的份額g.基于能量損耗和數(shù)據(jù)中心建設(shè)、機(jī)械和電力設(shè)備、安裝、維護(hù)和運(yùn)行的成本，報(bào)告布局中任一節(jié)點(diǎn)的電力負(fù)荷、IT設(shè)備或工作負(fù)荷成本的份額h.報(bào)告從i-xi累積的，可分配到任一 IT設(shè)備、所施加的工作負(fù)荷或表示施加到一個(gè)或多個(gè)設(shè)施中的IT設(shè)備組的應(yīng)用或服務(wù)的工作負(fù)荷組的成本i.硬件和安裝的資本成本 硬件的維護(hù)成本，包括維護(hù)合同和人力時(shí)間iii.數(shù)據(jù)中心的機(jī)械和電力基礎(chǔ)設(shè)施的資本和運(yùn)行成本，該資本和運(yùn)行成本基于包括模塊化配置的該容量的使用部分，可以選擇以多種方式來(lái)表示利用率。這可以通過(guò)按時(shí)間的負(fù)荷或者通過(guò)平均或峰值負(fù)荷來(lái)評(píng)估。iv.數(shù)據(jù)中心的機(jī)械和電力基礎(chǔ)設(shè)施的匹配未使用資本和運(yùn)行成本，該資本和運(yùn)行成本基于未被包括模塊化配置的工作負(fù)荷或設(shè)備使用的該容量部分，可以選擇以多種方式來(lái)表示利用率v.輸送到IT設(shè)備的電力的成本vi.由于輸送到IT設(shè)備的電力引起的數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施中的可變損耗中損耗的電力的成本Vii包括模塊化配置的數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的固定損耗中損耗的電力的成本的設(shè)備和工作負(fù)荷份額，可以選擇以多種方式來(lái)表示使用率。viii.輸送到IT設(shè)備的能量和相關(guān)的節(jié)碳ix.由于輸送到IT設(shè)備的能量引起的數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施中的可變損耗中損耗的能量和相關(guān)的節(jié)碳χ.包括模塊化配置的數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的固定損耗中損耗的能量和相關(guān)節(jié)碳的設(shè)備和工作負(fù)荷份額，可以選擇以多種方式來(lái)表示使用率。xi.基礎(chǔ)設(shè)施中任一設(shè)備的總成本和能量消耗，以及分配給數(shù)據(jù)中心內(nèi)所支持的IT設(shè)備、工作負(fù)荷或電力負(fù)荷的那些財(cái)務(wù)和能量成本。在一個(gè)方面，模擬內(nèi)的節(jié)點(diǎn)使用可擴(kuò)展數(shù)據(jù)格式傳遞數(shù)據(jù)，以允許比將傳遞和評(píng)估的簡(jiǎn)單瓦特和成本更豐富的數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)可以包括a. 一系列成本類型b.作為由任意數(shù)量諧波的設(shè)備消耗的入相電流和出相電流的向量幅度傳遞的電力。這允許
i.設(shè)備負(fù)荷的功率因數(shù)的有效描述ii來(lái)自包括取消全部或部分諧波成分的多個(gè)設(shè)備的負(fù)荷的有效和，例如，容性負(fù)荷對(duì)感性負(fù)荷。iii.其容量和性能受所施加的負(fù)荷的功率因數(shù)影響的節(jié)點(diǎn)iv.影響諸如功率因數(shù)校正電路或變壓器的所施加負(fù)荷的功率因數(shù)的節(jié)點(diǎn)。C.諸如將在節(jié)點(diǎn)間傳遞的絕對(duì)或相對(duì)濕度、水質(zhì)或水質(zhì)比的其他值。這允許i.對(duì)設(shè)備加濕或去濕影響的有效描述ii濕度對(duì)由設(shè)備表示的效率、容量和負(fù)荷的影響的有效描述，例如，不同濕度下空氣調(diào)節(jié)單元的不同顯熱比iii.不同的濕度設(shè)置點(diǎn)、范圍或目標(biāo)的影響的有效描述iv.對(duì)外部空氣交換系統(tǒng)的影響的有效建模v.對(duì)絕熱加濕系統(tǒng)的益處的有效建模在一個(gè)方面，模擬器能夠執(zhí)行數(shù)據(jù)中心或其內(nèi)部組件的一系列能量或成本分配， 包括“公平份額分配”、“真正分配”以及與上述相關(guān)的其他分配級(jí)別中的一個(gè)或多個(gè)。在公平份額分配中，模擬器能夠表示數(shù)據(jù)中心的總體能量和成本至特定的負(fù)荷、 設(shè)備、或設(shè)備組的“公平份額”。這考慮了數(shù)據(jù)中心的能量分配和消耗以及使用水平。該成本可能用作用于內(nèi)部收費(fèi)計(jì)量的基礎(chǔ)。在真正分配中，模擬器能夠表示考慮分配、消耗、和使用水平情況下的特定的負(fù)荷、設(shè)備、或設(shè)備組成本和能量消耗。該成本對(duì)于設(shè)備或負(fù)荷是特定的，并表示能量、電力、 和冷卻鏈組件損耗的實(shí)際份額和該特定負(fù)荷或設(shè)備實(shí)際發(fā)生的成本。這很可能用于內(nèi)部輸送成本分析。“真正”和“公平份額”成本之間的差異的一個(gè)示例是，數(shù)據(jù)中心中的兩個(gè)相同服務(wù)器，該兩個(gè)相同的服務(wù)器在相同的工作負(fù)荷下，供應(yīng)有相同的電力并且具有相同的制冷能力，其中一個(gè)通過(guò)更昂貴的一套設(shè)備供應(yīng)電力，另一個(gè)的電力供應(yīng)設(shè)備較便宜但具有較高的能量損耗。在“公平份額”分析中，電力輸送設(shè)備的成本和能量損耗在所有IT負(fù)荷之間平均，并且這兩個(gè)服務(wù)器將產(chǎn)生相同的能量和成本。在“真正”分析中，相比于另一個(gè)，一個(gè)服務(wù)器將產(chǎn)生更高的電力輸送基礎(chǔ)設(shè)施成本但較低的能量成本，這表示比較成本的更實(shí)際分析。在“邊際分配”模式下，一些實(shí)施方式的模擬器能夠報(bào)告數(shù)據(jù)中心中的額外負(fù)荷、 設(shè)備或設(shè)備組的邊際能量和成本。這可以包括模塊化基礎(chǔ)設(shè)施容量閾值被觸發(fā)或者在模擬中的不同時(shí)間被觸發(fā)的額外設(shè)備的資本和運(yùn)行成本和能量。這些各種分析模式提供了重要的商業(yè)信息來(lái)支持例如對(duì)服務(wù)價(jià)格、設(shè)備選擇和部署、和/或工作負(fù)荷分配和調(diào)度等的決定。根據(jù)本發(fā)明方面的方法和模擬系統(tǒng)的一些實(shí)施方式能夠進(jìn)行容量分析。由于模擬器能夠知道每個(gè)節(jié)點(diǎn)的每個(gè)設(shè)備組的額定容量以及節(jié)點(diǎn)內(nèi)的設(shè)備的額定容量及其操作機(jī)制，因此模擬器能夠a.當(dāng)設(shè)備或節(jié)點(diǎn)被配置得超出其額定容量或額定容量的閾值(例如90% )時(shí)，發(fā)出警告和錯(cuò)誤。b.自動(dòng)確定需要在節(jié)點(diǎn)中安裝第一或額外設(shè)備以滿足該設(shè)施的預(yù)計(jì)電力或IT工作負(fù)荷的時(shí)間點(diǎn)。由于成本分析能夠應(yīng)用資本、安裝、維護(hù)等，所以這還能夠?yàn)樵敿?xì)的財(cái)務(wù)計(jì)劃提供需要安裝時(shí)額外設(shè)備的成本。c.警告和容量安裝閾值都能夠考慮到運(yùn)行設(shè)施對(duì)設(shè)備或節(jié)點(diǎn)的容量的影響，例如，電力基礎(chǔ)設(shè)施的元件的容量可以取決于所施加的負(fù)荷的功率因數(shù)，而制冷系統(tǒng)的容量可以取決于內(nèi)部和外部溫度。實(shí)施方式通過(guò)使用不同的成本和能量分析模式來(lái)提供重要的商業(yè)信息還可以用于決策支持，如果有必要，當(dāng)連接至監(jiān)控和資產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)時(shí)，實(shí)時(shí)提供對(duì)a-c的決策a.服務(wù)價(jià)格b.設(shè)備選擇和部署c.工作負(fù)荷分配和調(diào)度實(shí)施方式還可以用于計(jì)費(fèi)應(yīng)用?？蓮哪M器獲得的詳細(xì)財(cái)務(wù)分析可為數(shù)據(jù)中心服務(wù)的計(jì)費(fèi)以及根據(jù)不同客戶行為和諸如不同能量或節(jié)碳成本的不同外部因素對(duì)運(yùn)營(yíng)商成本和其收益之間的差異執(zhí)行分析提供公平和公正的基礎(chǔ)。在一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種能夠表示與各種分路器連接的多條路徑。這可以用于表示例如a.具有穿過(guò)基礎(chǔ)實(shí)施的多條供電路徑的設(shè)備，例如服務(wù)器可以具有兩條供電連接，一條在UPS保護(hù)供電上而另一個(gè)在非UPS保護(hù)供電上。該模擬器能夠有效地表示在兩個(gè)電源之間的任一給定電力分離行為下供應(yīng)電力成本與消耗電力成本。b.具有穿過(guò)基礎(chǔ)設(shè)施的多條冷卻路徑的設(shè)備，例如服務(wù)器機(jī)箱可以部分地空氣冷卻，以及部分地直接進(jìn)行水冷卻。該模擬器能夠有效地表示在任一給定的熱負(fù)荷分離行為下供應(yīng)的和施加的熱負(fù)荷和結(jié)果成本以及兩條制冷路徑之間的溫度差，可能是25攝氏度的空氣和在50攝氏度液冷的水。


以下參照附圖描述了本發(fā)明的實(shí)施方式和可選特征，附圖中圖1示出了典型數(shù)據(jù)中心中的IT電力輸送路徑和損耗；圖2示出了將電力輸送到1棚IT電力負(fù)荷所需的數(shù)據(jù)中心輸入電力隨IT負(fù)荷變化；圖3示出了隨著IT電力負(fù)荷從0增大到滿載的數(shù)據(jù)中心效率的變化；圖4示出了模塊化配置場(chǎng)景下數(shù)據(jù)中心效率關(guān)于IT負(fù)荷的變化；圖5示出了 DCIE與IT電力負(fù)荷和外部溫度的關(guān)系的曲線圖；圖6示出了本發(fā)明實(shí)施方式的模擬器覆蓋范圍以及模擬器能夠說(shuō)明的數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行參數(shù)的變化；圖7示意性示出了本發(fā)明實(shí)施方式的模擬環(huán)境的單個(gè)節(jié)點(diǎn)；圖8示出了在數(shù)據(jù)中心的模擬中多個(gè)不同類型的節(jié)點(diǎn)能夠彼此連接的方式；圖9示出了被連接用于模擬數(shù)據(jù)中心的電力輸送鏈的設(shè)備節(jié)點(diǎn)，電力傳輸用粗線示出；圖10示出了被連接用于模擬數(shù)據(jù)中心的熱鏈的設(shè)備節(jié)點(diǎn)，熱流用虛線示出；圖11示出了圖9和圖10合并的設(shè)備節(jié)點(diǎn)、電力輸送連接和熱連接；
圖12是簡(jiǎn)單的、單個(gè)數(shù)據(jù)大廳數(shù)據(jù)中心的表示；圖13是本發(fā)明實(shí)施方式的模擬中所使用的IT設(shè)備的模型；圖14示出了服務(wù)器工作負(fù)荷、服務(wù)器耗電量(實(shí)體塊)、和服務(wù)器效率(線)之間的關(guān)系；圖15示出了模擬對(duì)正在分析的IT設(shè)備除外的IT電力負(fù)荷進(jìn)行建模，以在運(yùn)行環(huán)境中分析IT設(shè)備的方式；圖16示出了圖15的IT設(shè)備和IT電力模型整合到圖11的組合的電力和熱鏈的模型中；圖17是IT設(shè)備固定和可變的耗電量關(guān)于IT工作負(fù)荷變化的曲線圖；圖18示出了圖16具有附加節(jié)點(diǎn)和連接以能夠進(jìn)行IT設(shè)備的固定和可變能量分配的模擬模型；圖19示出了圖18具有附加節(jié)點(diǎn)和連接以能夠進(jìn)行全能量和成本分配的模擬模型；圖20、圖21和圖22是模擬器的三個(gè)實(shí)施方式的軟件結(jié)構(gòu)的示意性示圖；圖23-圖25是兩個(gè)比較場(chǎng)景的總體IT設(shè)備成本和能量使用的圖表；以及圖沈是這兩個(gè)場(chǎng)景的總體(數(shù)據(jù)中心)成本和能量使用的比較圖表。
具體實(shí)施例方式數(shù)據(jù)中心概述以下描述的示例性數(shù)據(jù)中心是以至少兩種基本模式運(yùn)行的分析工具數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施性能和IT設(shè)備或IT工作負(fù)荷分析。還可以實(shí)施其他模式，例如以計(jì)費(fèi)模式、容量預(yù)測(cè)模式和實(shí)時(shí)分析模式為例。報(bào)告和分析數(shù)據(jù)中心的工具和計(jì)量可以廣泛地歸類為報(bào)告或分析。報(bào)告測(cè)量和計(jì)量報(bào)告計(jì)量包括電力傳輸效率的綠色網(wǎng)格DCIE1 (數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施效率)的計(jì)量。 該計(jì)量表示數(shù)據(jù)中心機(jī)械和電力裝置將來(lái)自建筑電源的能量傳輸?shù)絀T設(shè)備的效率。
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DCIE = /T 亡“DCIE可以在單個(gè)時(shí)間點(diǎn)測(cè)量或者在時(shí)間段測(cè)量。數(shù)據(jù)中心的DCIE報(bào)告給出了測(cè)量時(shí)段期間在特定的條件組合下所達(dá)到的效率的梗概。分析和診斷工具雖然報(bào)告計(jì)量方法在提供潛在效率問(wèn)題的初始確認(rèn)方面是有效的，但仍是更加需要定義解決方案。還要求分析工具確定為何效率是測(cè)量的那樣，并協(xié)助運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行有效財(cái)務(wù)和環(huán)境改善的評(píng)估和商業(yè)論證。數(shù)據(jù)中心模擬器是這樣的一種分析工具，其被設(shè)計(jì)協(xié)助提供對(duì)這些問(wèn)題的理解和回答。模擬器提供了對(duì)數(shù)據(jù)中心(建筑)基礎(chǔ)設(shè)施以及如何與其支持的IT硬件交互的見(jiàn)解。
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數(shù)據(jù)中心效率模擬器工具的第一模式允許對(duì)數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施效率進(jìn)行建模并分析，如所模擬的，該階段的輸出作為性能的DCIE報(bào)告被提供。數(shù)據(jù)中心效率的概述為了解釋該模式的輸出，有必要提供對(duì)數(shù)據(jù)中心機(jī)械和電力基礎(chǔ)設(shè)施的行為的簡(jiǎn)要概述。如圖1所示，通常從公用事業(yè)供電101向數(shù)據(jù)中心提供電力。然后，該電力在到IT 設(shè)備Iio的途中經(jīng)過(guò)一套電功率轉(zhuǎn)換、調(diào)節(jié)和分配設(shè)備102。這些設(shè)備中的每個(gè)都呈現(xiàn)出一些低效率并且損耗一部分電力。數(shù)據(jù)中心的機(jī)械設(shè)備也消耗電力，大多是CRAC(計(jì)算機(jī)房空調(diào)器)單元103和制冷設(shè)備104。最后，還有也消耗電力的諸如照明、滅火和發(fā)電機(jī)預(yù)加熱器的輔助服務(wù)105。在圖2中，我們示出了這些損耗對(duì)向1麗IT電力負(fù)荷輸送電力所需的數(shù)據(jù)中心效用輸入功率的影響的簡(jiǎn)化示圖。如圖所示，滿載時(shí)總功率需求約為IT電力負(fù)荷的205%。然而，更重要的是數(shù)據(jù)中心機(jī)械和電力基礎(chǔ)設(shè)施的固定開(kāi)銷(參見(jiàn)BCS論文 "Data Center Efficiency Metrics” 對(duì)此問(wèn)題有更詳細(xì)的研究，http//www. bcs. org/ datacentreenergy)。在零IT電力負(fù)荷時(shí)，該設(shè)備將從公用設(shè)施汲取約600kW。該固定開(kāi)銷意味著數(shù)據(jù)中心效率(DCIE)將隨數(shù)據(jù)中心中的IT電力負(fù)荷而變化。 如圖3所示，在滿載時(shí)，DCIE剛剛在0. 5以下，但是在全額定負(fù)荷的20%時(shí)，由于固定功耗和可變功耗之間的比率變化，使得DCIE下降到0. 23。數(shù)據(jù)中心效率隨負(fù)荷的這種變化意味著我們不能用測(cè)出的DCIE值有效地執(zhí)行數(shù)據(jù)中心的分析或比較，原因在于這些報(bào)告值未提供足夠的信息來(lái)比較數(shù)據(jù)中心或評(píng)估任何變化的影響。隨著IT設(shè)備安裝在數(shù)據(jù)中心并且在變化以及隨著借助于更先進(jìn)的IT設(shè)備，所施加的IT工作負(fù)荷變化，數(shù)據(jù)中心的電力負(fù)荷以及因此所達(dá)到的效率將隨時(shí)間變化。虛擬化、網(wǎng)格以及MAID (大規(guī)模閑置磁盤陣列，當(dāng)不使用時(shí)關(guān)閉硬盤的RAID系統(tǒng))技術(shù)均允許 IT電力負(fù)荷的大的變化，這是因?yàn)槠渫ㄟ^(guò)自身的能力安裝到數(shù)據(jù)中心中，從而允許設(shè)備在不需要時(shí)處于空閑、待機(jī)或關(guān)閉狀態(tài)。數(shù)據(jù)中心效率和模塊化配置復(fù)雜的DCIE變化的示例是更現(xiàn)代的設(shè)計(jì)-模塊化數(shù)據(jù)中心。在該示例中，分級(jí)地推出數(shù)據(jù)中心機(jī)械和電力設(shè)備。PDU(Power Distribution Unit，電力分配單元，獨(dú)立的大單元，不是機(jī)架中的電源插座)、UPS (Uninterruptible Power Supply，不間斷電源)、CRAC、 和制冷系統(tǒng)以額定IT電力負(fù)荷的200kWQOOkW IT電力負(fù)荷步進(jìn)，由于電力和冷卻系統(tǒng)中的其他設(shè)備的損耗，對(duì)于大部分設(shè)備而言，實(shí)際增幅要更大，對(duì)于CRAC單元，這些將為 200kff,而對(duì)于變壓器則更大)步進(jìn)增加到1麗滿容量。如圖4所示，我們現(xiàn)在有一族DCIE 曲線。在設(shè)施使用率低的設(shè)施運(yùn)行早期階段，模塊化部署提供了基本的效率改善，并降低了初始資本成本和提高了靈活性。通過(guò)機(jī)械和電力設(shè)備數(shù)量的減少及其損耗的降低，數(shù)據(jù)中心的固定開(kāi)銷減小到較低的額定容量。在IT設(shè)備能夠呈現(xiàn)出電力負(fù)荷大的變化的設(shè)施中， 該固定模塊化方法價(jià)值很小。數(shù)據(jù)中心效率和外部溫度
對(duì)數(shù)據(jù)中心效率的其他主要影響因素是外部溫度。數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)的效率受系統(tǒng)試圖將能量作為熱量排泄向的外部溫度影響。如圖5所示，數(shù)據(jù)中心的效率基本上隨外部溫度變化。為了有效地理解數(shù)據(jù)中心的成本和能量效率特性，或者預(yù)測(cè)變化對(duì)機(jī)械和電力或IT系統(tǒng)的影響，有必要理解效率隨 IT電力負(fù)荷和外部溫度的變化。數(shù)據(jù)中心模擬數(shù)據(jù)中心模擬器已經(jīng)被設(shè)計(jì)為涵蓋影響數(shù)據(jù)中心成本和能量性能的全范圍因素的架構(gòu)工具。模擬器的范圍數(shù)據(jù)中心是一個(gè)復(fù)雜環(huán)境，其覆蓋了寬范圍的技術(shù)學(xué)科、技能集合和經(jīng)常性組織角色。這已經(jīng)導(dǎo)致設(shè)法解決現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心的能量和成本問(wèn)題的一系列組件計(jì)算器和學(xué)科專用工具的發(fā)展。該模擬器覆蓋了從IT設(shè)備施加到電力和機(jī)械系統(tǒng)的IT工作負(fù)荷到能量供應(yīng)和外部氣候的范圍。系統(tǒng)級(jí)模擬的必要性如上所述，數(shù)據(jù)中心設(shè)備效率不是能夠測(cè)量然后用于數(shù)據(jù)中心的比較或分析的常數(shù)。IT設(shè)備施加到基礎(chǔ)設(shè)施的電力負(fù)荷影響基礎(chǔ)設(shè)施效率。數(shù)據(jù)中心的效率還受外部溫度和隨一天的時(shí)間和季節(jié)變化的濕度的影響。雖然多數(shù)傳統(tǒng)IT設(shè)備接近于其全功率而根本不考慮負(fù)荷，并且從機(jī)械和電力角度來(lái)看，其一旦被安裝到數(shù)據(jù)中心中可被視為與昂貴的電阻無(wú)差別，但是現(xiàn)代IT設(shè)備被設(shè)計(jì)為在所施加的IT工作負(fù)荷和電力消耗之間呈現(xiàn)出超強(qiáng)聯(lián)系。由于IT工作負(fù)荷、驅(qū)動(dòng)IT電力負(fù)荷和外部溫度隨一天的時(shí)間在變化，所以在不同時(shí)考慮由于IT工作負(fù)荷引起的IT電力負(fù)荷的變化的情況下，我們不能通過(guò)外部溫度來(lái)有效地評(píng)估數(shù)據(jù)中心的效率。引起真正網(wǎng)格計(jì)算技術(shù)的移動(dòng)虛擬機(jī)器的發(fā)展和實(shí)施使得該問(wèn)題更加突出。相互依賴的關(guān)系使得難以在不將所有外部變量和整個(gè)數(shù)據(jù)中心看為系統(tǒng)的情況下執(zhí)行數(shù)據(jù)中心的分析或者預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)中心的任何部分的任何變化的影響。由于該一系列關(guān)聯(lián)的外部因素，其迅速變得難以分析數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)的性能或者任何變化對(duì)現(xiàn)有設(shè)施的影響。如圖6所示，這里描述的全系統(tǒng)模擬器捕獲每個(gè)覆蓋區(qū)域的變化，并提供其中每個(gè)組件的模擬模型可以運(yùn)行的操作架構(gòu)作為全系統(tǒng)的一部分，但僅考慮其直接依賴關(guān)系。 用戶能夠指定與時(shí)間有關(guān)的諸如電力成本或IT工作負(fù)荷的外部變量以及與所施加的負(fù)荷有關(guān)的諸如UPS的設(shè)備性能，并且模擬器將根據(jù)變量和依賴關(guān)系工作。模擬方法模擬器的基本方法是使用表示各個(gè)設(shè)備的一組節(jié)點(diǎn)來(lái)創(chuàng)建數(shù)據(jù)中心的表示。然后，對(duì)于單組輸入值對(duì)其進(jìn)行求值，并且保留該步驟的結(jié)果數(shù)據(jù)。然后，模擬器對(duì)生成所請(qǐng)求的模擬輸出所需的所有步驟進(jìn)行迭代，根據(jù)需要施加為外部變量提供的數(shù)據(jù)。更特別地，數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)的每個(gè)元件被表示為單獨(dú)的節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)包含模擬該元件的邏輯。模擬器為節(jié)點(diǎn)提供設(shè)備性能數(shù)據(jù)和外部變量。在模擬器中使用定義的接口將節(jié)點(diǎn)連接在一起。電力(電能)和熱負(fù)荷在能量模擬器中表示。這些負(fù)荷可以采取簡(jiǎn)單數(shù)字或值的結(jié)構(gòu)數(shù)組的形式，來(lái)表示諸如構(gòu)成電“功率因數(shù)”的頻率諧波相位的復(fù)雜構(gòu)造。模擬器將每個(gè)節(jié)點(diǎn)視為“黑箱子”，并且因此不限于簡(jiǎn)化的連續(xù)函數(shù)，而是能夠包含復(fù)雜、不相交的設(shè)備行為，并包括復(fù)雜控制系統(tǒng)的模擬。模擬器能夠表示基礎(chǔ)設(shè)施中使傳統(tǒng)分析難以進(jìn)行的反饋回路。例如，可以從位于冷卻單元的區(qū)域中的設(shè)備向空氣調(diào)節(jié)單元供電，由于空氣調(diào)節(jié)單元操縱區(qū)域中的熱負(fù)荷并且其消耗電力，因此這造成了供電設(shè)備的進(jìn)一步損耗，增大了空氣調(diào)節(jié)單元必須處理的熱損耗，增加了功耗等。通過(guò)為設(shè)備特定功能表示提供完整環(huán)境和情境，這些方法基本上簡(jiǎn)化了設(shè)備特定模擬組件的創(chuàng)建。圖7示意性示出了模擬環(huán)境的單個(gè)節(jié)點(diǎn)710。每個(gè)節(jié)點(diǎn)710 —般具有至少三個(gè)到建模結(jié)構(gòu)中的其他節(jié)點(diǎn)的基本連接。1)施加的負(fù)荷720，其是電、熱、施加的工作負(fù)荷或其他2)處理施加的負(fù)荷720時(shí)所造成的損耗7303)處理施加的負(fù)荷720時(shí)所產(chǎn)生的消耗負(fù)荷740然而，更一般地，節(jié)點(diǎn)可以具有任一數(shù)量的連接。例如，熱交換器節(jié)點(diǎn)可以具有兩個(gè)輸出，被成功轉(zhuǎn)移的熱負(fù)荷以及作為剩余的“旁路”負(fù)荷。每個(gè)節(jié)點(diǎn)還可以訪問(wèn)執(zhí)行其模擬所需的任何外部數(shù)據(jù)。外部數(shù)據(jù)由模擬架構(gòu)750 提供。這涉及隨諸如時(shí)間的一個(gè)模擬變量變化的數(shù)據(jù)。例如，還可以考慮諸如外部溫度和濕度的實(shí)際計(jì)量數(shù)據(jù)。例如，表示電力基礎(chǔ)設(shè)施元件的節(jié)點(diǎn)將具有表示由所連接的設(shè)備消耗的電力的施加負(fù)荷，該節(jié)點(diǎn)然后受到與由節(jié)點(diǎn)模型和所提供的參數(shù)定義的負(fù)荷有關(guān)的一些程度的損耗。這些損耗將被提供于損耗接口，并有可能作為熱損耗被收集從而帶到空氣調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)。在電力節(jié)點(diǎn)中，該損耗通常與施加負(fù)荷相加，以提供消耗負(fù)荷。例如，外部數(shù)據(jù)可以包括電力節(jié)點(diǎn)處的設(shè)備的容量、所需的性能數(shù)據(jù)以及諸如制冷設(shè)備節(jié)點(diǎn)的外部氣候條件的任何變量相關(guān)的數(shù)據(jù)。可以認(rèn)為在數(shù)據(jù)中心模擬器中使用的節(jié)點(diǎn)落入以下五個(gè)基本類型a. “電力節(jié)點(diǎn)”810，用于表示數(shù)據(jù)中心的電力(電力輸送)基礎(chǔ)設(shè)施的元件。b. “熱節(jié)點(diǎn)” 820，用于表示數(shù)據(jù)中心的機(jī)械(散熱)基礎(chǔ)設(shè)施的元件。c. “負(fù)荷節(jié)點(diǎn)” 830，用于向設(shè)備施加負(fù)荷。這包括施加到基礎(chǔ)設(shè)施的電力&熱負(fù)荷以及施加到IT設(shè)備的工作負(fù)荷。d. “特別節(jié)點(diǎn)” 840，用作數(shù)據(jù)中心的電力源或熱發(fā)射接收器。示例包括數(shù)據(jù)中心節(jié)點(diǎn)(其用作電源)以及環(huán)境節(jié)點(diǎn)(可以用作熱發(fā)射接收器)。e. “邏輯節(jié)點(diǎn)”850，負(fù)責(zé)實(shí)施更高級(jí)的負(fù)荷轉(zhuǎn)換、定向、或組合功能，并可以例如用于模擬數(shù)據(jù)中心內(nèi)的控制系統(tǒng)。邏輯節(jié)點(diǎn)的一個(gè)示例是求和節(jié)點(diǎn)，用于整理一組負(fù)荷、應(yīng)用統(tǒng)一函數(shù)(可能是算數(shù)和)、并將結(jié)合的負(fù)荷傳遞到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)。另一個(gè)示例是分離器節(jié)點(diǎn)，其將負(fù)荷的變化量或比例轉(zhuǎn)移到其他節(jié)點(diǎn)。圖8示出了這些不同類型的節(jié)點(diǎn)在數(shù)據(jù)中心模擬器中如何連接。設(shè)備節(jié)點(diǎn)模擬的基本元件是設(shè)備節(jié)點(diǎn)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)表示一種類型設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)，例如，不可間斷電源。節(jié)點(diǎn)具有輸入端，以提供該設(shè)備的性能數(shù)據(jù)和所施加的負(fù)荷以及節(jié)點(diǎn)設(shè)備確定其行為所需的任何其他外部因素，諸如制冷設(shè)備的外部溫度。設(shè)備節(jié)點(diǎn)還具有至少兩個(gè)輸出(雖然并不要求所有的被連接)負(fù)荷和損耗，通常是電力消耗和熱輸出。節(jié)點(diǎn)意識(shí)不到時(shí)間或不直接影響節(jié)點(diǎn)的任何其他因素；模擬器負(fù)責(zé)確保模擬中用于該步驟的所有應(yīng)用參數(shù)是正確的。所表示的基本設(shè)備類型是
權(quán)利要求
1.一種用于模擬數(shù)據(jù)中心的計(jì)算機(jī)模擬系統(tǒng)，所述模擬系統(tǒng)包括所述數(shù)據(jù)中心的邏輯表示，包括表示所述數(shù)據(jù)中心中的設(shè)備的多個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都包括用于施加的負(fù)荷的第一輸入；用于所述節(jié)點(diǎn)的總負(fù)荷的第一輸出；用于損耗的第二輸出；用于從輸入計(jì)算輸出的函數(shù)；至少一些所述節(jié)點(diǎn)之間的第一多個(gè)連接，所述第一多個(gè)連接中的每個(gè)將一個(gè)節(jié)點(diǎn)的輸出連接至另一個(gè)節(jié)點(diǎn)的所述第一輸入，并表示由所述數(shù)據(jù)中心中的一個(gè)設(shè)備從所述數(shù)據(jù)中心中的另一設(shè)備汲取的電力；至少一些所述節(jié)點(diǎn)之間的第二多個(gè)連接，所述第二多個(gè)連接中的每個(gè)將一個(gè)節(jié)點(diǎn)的輸出連接至另一個(gè)節(jié)點(diǎn)的所述第一輸入，并表示由所述數(shù)據(jù)中心中的一個(gè)設(shè)備施加到所述數(shù)據(jù)中心中的另一個(gè)設(shè)備的熱負(fù)荷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括模擬器架構(gòu)，能夠用于通過(guò)向所述模擬器順次施加一系列輸入狀態(tài)并在施加每個(gè)輸入狀態(tài)后記錄所述模擬器的輸出來(lái)運(yùn)行模擬。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述一系列輸入中的每個(gè)輸入包括所施加的電力負(fù)荷和外部溫度，并且所述模擬器輸出包括數(shù)據(jù)中心效率值。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述一系列輸入中的每個(gè)輸入包括時(shí)間。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述一系列輸入中的每個(gè)輸入包括至少一些所述節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，至少一些所述節(jié)點(diǎn)中的每個(gè)包括運(yùn)行數(shù)據(jù)的至少一個(gè)額外輸入。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述運(yùn)行數(shù)據(jù)包括由所述節(jié)點(diǎn)表示的設(shè)備的性能數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述運(yùn)行數(shù)據(jù)包括表示至少一個(gè)環(huán)境參數(shù)的數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述模擬器輸出包括數(shù)據(jù)中心的能量消耗至每個(gè)所述節(jié)點(diǎn)的分配。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述模擬器輸出包括整體數(shù)據(jù)中心成本至每個(gè)所述節(jié)點(diǎn)的分配。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，分配到節(jié)點(diǎn)的成本包括累積到硬件、軟件和安裝中的一個(gè)或多個(gè)的資本成本的成本。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，分配到節(jié)點(diǎn)的成本包括累積到硬件和/或軟件的維護(hù)成本的成本。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，分配到節(jié)點(diǎn)的成本包括所述數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)設(shè)施的資本成本和運(yùn)行成本的份額。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，分配到節(jié)點(diǎn)的成本包括由于向由所述節(jié)點(diǎn)表示的設(shè)備輸送電力和冷卻而累積到所述數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施中的可變損耗中的電力損耗的成本。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，對(duì)至少一個(gè)所述節(jié)點(diǎn)施加的負(fù)荷輸入是所施加的IT工作負(fù)荷。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，至少一個(gè)所述節(jié)點(diǎn)是設(shè)備節(jié)點(diǎn)，所述設(shè)備節(jié)點(diǎn)表示作為組運(yùn)行的相同類型和功能的多個(gè)設(shè)備。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，從由以下構(gòu)成的組中選擇用于從節(jié)點(diǎn)輸入計(jì)算節(jié)點(diǎn)輸出的所述函數(shù)使用以一個(gè)或多個(gè)變量表示的損耗或效率的數(shù)據(jù)點(diǎn)的函數(shù)； 以一個(gè)或多個(gè)變量表示的損耗或效率的參數(shù)化函數(shù)； 模擬所述數(shù)據(jù)中心中設(shè)備的控制系統(tǒng)的函數(shù)；以及分布或變換函數(shù)。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述節(jié)點(diǎn)使用可擴(kuò)展數(shù)據(jù)格式傳遞數(shù)據(jù)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，在所述節(jié)點(diǎn)之間傳遞的數(shù)據(jù)包括一系列類型的成本。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，在所述節(jié)點(diǎn)之間傳遞的數(shù)據(jù)包括作為表示功率因數(shù)諧波的向量傳遞的電力。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，在所述節(jié)點(diǎn)之間傳遞的數(shù)據(jù)包括絕對(duì)或相對(duì)濕度、水質(zhì)或水質(zhì)比的值。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于模擬數(shù)據(jù)中心的計(jì)算機(jī)模擬系統(tǒng)。該模擬系統(tǒng)使用數(shù)據(jù)中心的邏輯表示來(lái)執(zhí)行模擬。該邏輯表示包括表示數(shù)據(jù)中心中的設(shè)備的多個(gè)節(jié)點(diǎn)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)具有用于施加負(fù)荷的輸入和用于電力消耗的輸出以及熱輸出形式的損耗。每個(gè)節(jié)點(diǎn)還具有用于從輸入計(jì)算輸出的函數(shù)。節(jié)點(diǎn)之間的第一組連接表示由數(shù)據(jù)中心中的一個(gè)設(shè)備從數(shù)據(jù)中心中的另一個(gè)設(shè)備汲取的電力。節(jié)點(diǎn)之間的第二組連接表示由數(shù)據(jù)中心中的一個(gè)設(shè)備向數(shù)據(jù)中心中的另一個(gè)設(shè)備施加的熱負(fù)荷。模擬器可以在一系列不同運(yùn)行條件運(yùn)行以繪制數(shù)據(jù)中心效率，例如，或者估計(jì)不同IT設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)中心的影響。
文檔編號(hào)G06F17/50GK102460442SQ201080032491
公開(kāi)日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2010年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月18日
發(fā)明者察爾·利姆布瓦拉, 萊亞姆·紐科姆比 申請(qǐng)人:羅莫奈特有限公司