本發(fā)明涉及可再生能源消納，尤其涉及一種包含可再生能源的多數(shù)據(jù)中心最優(yōu)任務(wù)分配方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著現(xiàn)代化社會的快速發(fā)展，數(shù)據(jù)中心總是晝夜不停地工作，消耗大量電力，這些電力主要來自煤炭、石油和天然氣等傳統(tǒng)能源，從而對環(huán)境造成嚴(yán)重的空氣污染。據(jù)估計，一個擁有5×104臺服務(wù)器的數(shù)據(jù)中心每年可能使用超過1億千瓦時，相當(dāng)于105戶家庭的城市能耗。在這種情況下，由于可再生能源低成本和環(huán)保特性，可再生能源驅(qū)動的數(shù)據(jù)中心近年來受到了越來越多的關(guān)注。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本部分的目的在于概述本發(fā)明的實(shí)施例的一些方面以及簡要介紹一些較佳實(shí)施例。在本部分以及本申請的說明書摘要和發(fā)明名稱中可能會做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發(fā)明名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用于限制本發(fā)明的范圍。

2、鑒于上述現(xiàn)有存在的問題，提出了本發(fā)明。

3、因此，本發(fā)明提供了一種包含可再生能源的多數(shù)據(jù)中心最優(yōu)任務(wù)分配方法及系統(tǒng)解決數(shù)據(jù)中心的經(jīng)濟(jì)高效性和環(huán)保性較低的問題。

4、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

5、第一方面，本發(fā)明提供了一種包含可再生能源的多數(shù)據(jù)中心最優(yōu)任務(wù)分配方法，包括：

6、基于地理位置和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，建立地理分布式數(shù)據(jù)中心的系統(tǒng)框架；

7、基于系統(tǒng)框架，引入動態(tài)電壓和頻率縮放技術(shù)，根據(jù)處理器的實(shí)際功耗調(diào)整供電電壓和工作頻率；

8、基于數(shù)據(jù)中心的總電費(fèi)最小化為目標(biāo)函數(shù)，考慮可再生能源和動態(tài)電壓和頻率縮放技術(shù)，創(chuàng)建多數(shù)據(jù)中心最優(yōu)任務(wù)分配模型；

9、使用優(yōu)化求解器對多數(shù)據(jù)中心最優(yōu)任務(wù)分配模型進(jìn)行求解，輸出數(shù)據(jù)中心電費(fèi)總成本和不同數(shù)據(jù)中心的服務(wù)請求數(shù)量，獲得最優(yōu)的任務(wù)分配決策。

10、作為本發(fā)明所述的包含可再生能源的多數(shù)據(jù)中心最優(yōu)任務(wù)分配方法的一種優(yōu)選方案，其中：

11、所述動態(tài)電壓和頻率縮放技術(shù)，包括通過調(diào)整供電電壓和工作頻率控制功耗，其中功耗模型表示為：

12、p＝bv2f+pstatic

13、其中，p為處理器功耗，f為工作頻率，v為供電電壓，b為不同處理器的相關(guān)系數(shù)，pstatic為靜態(tài)功耗。

14、設(shè)供電電壓v和工作頻率f之間的關(guān)系為v∝fβ，β為1，簡化后的功耗模型表示為：

15、p＝bfα+1+pstatic

16、其中，α＝2β。

17、作為本發(fā)明所述的包含可再生能源的多數(shù)據(jù)中心最優(yōu)任務(wù)分配方法的一種優(yōu)選方案，其中：

18、所述以數(shù)據(jù)中心的總電費(fèi)最小化為目標(biāo)函數(shù)表示為：

19、

20、式中，sn和prn表示數(shù)據(jù)中心n的服務(wù)器號和電價，為服務(wù)器s中從公共電網(wǎng)購買的電力。

21、作為本發(fā)明所述的包含可再生能源的多數(shù)據(jù)中心最優(yōu)任務(wù)分配方法的一種優(yōu)選方案，其中：

22、所述多數(shù)據(jù)中心最優(yōu)任務(wù)分配模型，包括功耗限制約束、電力供需平衡約束、工作負(fù)載平衡約束和qos延遲約束；

23、所述功耗限制約束表示為：

24、

25、其中，表示數(shù)據(jù)中心n中服務(wù)器s的功耗，為數(shù)據(jù)中心n中服務(wù)器s繁忙的概率，為數(shù)據(jù)中心n中服務(wù)器s的狀態(tài)變量。

26、作為本發(fā)明所述的包含可再生能源的多數(shù)據(jù)中心最優(yōu)任務(wù)分配方法的一種優(yōu)選方案，其中：

27、所述電力供需平衡約束表示為：

28、

29、其中，rn表示數(shù)據(jù)中心n的可再生能源。

30、作為本發(fā)明所述的包含可再生能源的多數(shù)據(jù)中心最優(yōu)任務(wù)分配方法的一種優(yōu)選方案，其中：

31、所述工作負(fù)載平衡約束表示為：

32、

33、其中，表示數(shù)據(jù)中心n執(zhí)行的所有請求，表示前端門戶收集到的所有需求。

34、作為本發(fā)明所述的包含可再生能源的多數(shù)據(jù)中心最優(yōu)任務(wù)分配方法的一種優(yōu)選方案，其中：

35、所述qos延遲約束表示為：

36、

37、其中，表示平均到達(dá)率，表示平均服務(wù)時間，表示平均等待時間，表示服務(wù)器s的狀態(tài)變量，r表示任務(wù)處理率，表示服務(wù)器s的工作頻率，k表示一個常數(shù)，t表示最大延遲。

38、第二方面，本發(fā)明提供了一種包含可再生能源的多數(shù)據(jù)中心最優(yōu)任務(wù)分配系統(tǒng)，包括：

39、建立框架模塊，用于基于地理位置和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，建立地理分布式數(shù)據(jù)中心的系統(tǒng)框架；

40、調(diào)整模塊，用于基于系統(tǒng)框架，引入動態(tài)電壓和頻率縮放技術(shù)，根據(jù)處理器的實(shí)際功耗調(diào)整供電電壓和工作頻率；

41、建立模型模塊，用于基于數(shù)據(jù)中心的總電費(fèi)最小化為目標(biāo)函數(shù)，考慮可再生能源和動態(tài)電壓和頻率縮放技術(shù)，創(chuàng)建多數(shù)據(jù)中心最優(yōu)任務(wù)分配模型；

42、求解模塊，用于使用優(yōu)化求解器對多數(shù)據(jù)中心最優(yōu)任務(wù)分配模型進(jìn)行求解，輸出數(shù)據(jù)中心電費(fèi)總成本和不同數(shù)據(jù)中心的服務(wù)請求數(shù)量，獲得最優(yōu)的任務(wù)分配決策。

43、第三方面，本發(fā)明提供了一種計算設(shè)備，包括：

44、存儲器，用于存儲程序；

45、處理器，用于執(zhí)行所述計算機(jī)可執(zhí)行指令，該計算機(jī)可執(zhí)行指令被處理器執(zhí)行時實(shí)現(xiàn)所述包含可再生能源的多數(shù)據(jù)中心最優(yōu)任務(wù)分配方法的步驟。

46、第四方面，本發(fā)明提供了一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，包括：所述程序被處理器執(zhí)行時，實(shí)現(xiàn)所述的包含可再生能源的多數(shù)據(jù)中心最優(yōu)任務(wù)分配方法的步驟。

47、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明建立了一個考慮區(qū)域電價差異的地理分布式數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)框架，并結(jié)合動態(tài)電壓和頻率縮放(dvfs)技術(shù)，優(yōu)化數(shù)據(jù)中心的任務(wù)分配，以最大限度地降低總電費(fèi)，同時提高可再生能源的利用率。

技術(shù)特征：

1.一種包含可再生能源的多數(shù)據(jù)中心最優(yōu)任務(wù)分配方法，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的包含可再生能源的多數(shù)據(jù)中心最優(yōu)任務(wù)分配方法，其特征在于：所述動態(tài)電壓和頻率縮放技術(shù)，包括通過調(diào)整供電電壓和工作頻率控制功耗，其中功耗模型表示為：

3.如權(quán)利要求1或2所述的包含可再生能源的多數(shù)據(jù)中心最優(yōu)任務(wù)分配方法，其特征在于：所述以數(shù)據(jù)中心的總電費(fèi)最小化為目標(biāo)函數(shù)表示為：

4.如權(quán)利要求3所述的包含可再生能源的多數(shù)據(jù)中心最優(yōu)任務(wù)分配方法，其特征在于：所述約束條件，包括功耗限制約束、電力供需平衡約束、工作負(fù)載平衡約束和qos延遲約束；

5.如權(quán)利要求4所述的包含可再生能源的多數(shù)據(jù)中心最優(yōu)任務(wù)分配方法，其特征在于：所述電力供需平衡約束表示為：

6.如權(quán)利要求5所述的包含可再生能源的多數(shù)據(jù)中心最優(yōu)任務(wù)分配方法，其特征在于：所述工作負(fù)載平衡約束表示為：

7.如權(quán)利要求6所述的包含可再生能源的多數(shù)據(jù)中心最優(yōu)任務(wù)分配方法，其特征在于：所述qos延遲約束表示為：

8.一種基于權(quán)利要求1所述的包含可再生能源的多數(shù)據(jù)中心最優(yōu)任務(wù)分配方法的系統(tǒng)，其特征在于：

9.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括：

10.一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其存儲有程序，其特征在于，所述程序被處理器執(zhí)行時，實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-7任一項所述的包含可再生能源的多數(shù)據(jù)中心最優(yōu)任務(wù)分配方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種包含可再生能源的多數(shù)據(jù)中心最優(yōu)任務(wù)分配方法及系統(tǒng)，包括：基于地理位置和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，建立地理分布式數(shù)據(jù)中心的系統(tǒng)框架；基于系統(tǒng)框架，引入動態(tài)電壓和頻率縮放技術(shù)，根據(jù)處理器的實(shí)際功耗調(diào)整供電電壓和工作頻率；基于數(shù)據(jù)中心的總電費(fèi)最小化為目標(biāo)函數(shù)和約束條件，考慮可再生能源和動態(tài)電壓和頻率縮放技術(shù)，創(chuàng)建多數(shù)據(jù)中心最優(yōu)任務(wù)分配模型；使用優(yōu)化求解器對多數(shù)據(jù)中心最優(yōu)任務(wù)分配模型進(jìn)行求解，輸出數(shù)據(jù)中心電費(fèi)總成本和不同數(shù)據(jù)中心的服務(wù)請求數(shù)量，獲得最優(yōu)的任務(wù)分配決策。本發(fā)明所提出的多數(shù)據(jù)中心最優(yōu)任務(wù)分配方法可以有效提高數(shù)據(jù)中心的經(jīng)濟(jì)高效性和環(huán)保性。

技術(shù)研發(fā)人員：龍玉江,王宗義,甘潤東,金鑫,何熙,潘廷哲,湯杰,羅鴻軒,王策
受保護(hù)的技術(shù)使用者：貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6