区域供电故障下的数据中心任务迁移优化方法及系统

本发明涉及数据中心经济调度领域，尤其涉及一种区域供电故障下的数据中心任务迁移优化方法及系统。

背景技术：

1、近年来随着数据服务需求的增长，数据中心的规模和数量都快速增长，导致电力需求呈指数增长。由于数据中心在信息计算、通信和存储方面发挥着关键作用，因此如何在电网供电故障的情况下，保证数据中心的有序用电至关重要。

技术实现思路

1、为了解决在电网供电故障的情况下如何保证数据中心的有序用电的问题，本发明的目的在于提出一种区域供电故障下的数据中心任务迁移优化方法及系统，该方法不仅保证了数据中心任务的服务质量要求，而且提高了数据中心的经济效益。具体技术方案如下。

2、第一方面，本案提出一种区域供电故障下的数据中心任务迁移优化方法，所述方法在数据中心发生区域供电故障时，采用数据中心优化调度模型进行任务迁移，所述数据中心优化调度模型采用多个进程完成数据中心的一个任务，从而将数据中心任务迁移转化为使迁移总成本最小的用电策略的进程调度。

3、在上述技术方案的一种实施方式中，所述迁移总成本的一种计算方式为：f＝cud+cfu+cpu+cpe，其中：

4、其中：

5、cud为数据中心柴油发电机启动/关闭成本，为数据中心，为柴油发电机集合，为时间集合，θ1g，c/θ2g，c为数据中心c柴油发电机g的单位启动/关闭成本，为数据中心c柴油发电机g在时刻t的启动状态指示量，为数据中心c柴油发电机g在时刻t的关闭状态指示量；

6、cfu为数据中心柴油发电机燃料成本，γg，c为数据中心c柴油发电机g的单位燃料成本，为数据中心c的柴油发电机g在时刻t的供电功率，△t为调度时刻间隔；

7、cpu为数据中心电力购买成本，δt为时刻t的电价，为数据中心c在时刻t的供电系统供电功率，αt为时刻t不间断电源系统的充电成本，为数据中心c在时刻t的不间断电源系统供电功率。

8、在上述技术方案的一种实施方式中，所述进程调度满足下述迁移规则：

9、

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12、

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20、

21、式中：

22、为计算任务集合，为延迟敏感型任务集合，为延迟容忍型任务集合，为序列严格型任务集合，为序列依赖型任务集合，为进程集合，为实际执行的进程集合，为时间集合，为数据中心集合；为任务a进程r的开始执行时间；为任务a进程r的到达时间；τa，r为任务a进程r的延迟处理时间；为任务a进程r的完成时间；t为调度决策的末时刻；σa，r为任务a进程r的计算处理时间；为任务a进程r的最大延迟处理时间；为数据中心c任务a进程r在时刻tbeg的任务执行量；为数据中心c任务a进程r在时刻tarr的任务丢弃量；为数据中心c任务a进程r在时刻tarr的任务到达量；λc，t为数据中心c时刻t的平均服务器利用率；nsc为数据中心c的服务器数量；sc为数据中心c的单台服务器服务率；为数据中心c的最大平均服务器利用率；为数据中心c的单台服务器最大功耗；为数据中心c的单台服务器空闲功耗；puec为数据中心c的电力使用效率；dc，t为数据中心c时刻t的电力需求；为数据中心c在时刻t的服务器功耗；为数据中心c的最大平均服务器利用率，为数据中心c任务a进程r在时刻t的任务执行量。

23、在上述技术方案的一种实施方式中，根据数据密度，将任务分为高数据密度任务和低数据密度任务，从而将下式：

24、

25、使用下述两式替换：

26、

27、

28、以实现高数据密度任务在同一区域内迁移，低数据密度任务能够在同一区域内迁移或实现跨区域迁移；

29、式中：

30、为区域集合；为高数据密度任务集合；为低数据密度任务集合；为区域d的数据中心c任务a进程r在时刻tarr的任务丢弃量，为区域d的数据中心c任务a进程r在时刻tbeg的任务执行量，为区域d的数据中心c任务a进程r在时刻tarr的任务到达量。

31、在上述技术方案的一种实施方式中，所述用电策略满足下述数据中心电力系统模型：

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38、

39、

40、通过采用下述功率平衡约束，能够选择实际使用或丢弃光伏发电：

41、

42、

43、式中：

44、为供电等级l的数据中心c供电系统最大供电功率；为供电等级l的数据中心c在时刻t的不间断电源系统供电功率；为供电等级l的数据中心c不间断电源系统最大供电功率；为供电等级l的数据中心c在时刻t的不间断电源系统状态变量；为供电等级l的数据中心c的柴油发电机g在时刻t的供电功率；为供电等级l的数据中心c的柴油发电机g的最大供电功率；为供电等级l的数据中心c的柴油发电机g在时刻t的状态变量；为供电等级l的数据中心c的柴油发电机g在时刻t-1的状态变量；为供电等级l的数据中心c的柴油发电机g在时刻t的启动状态指示量；为供电等级l的数据中心c的柴油发电机g在时刻t的关闭状态指示量；为供电等级l的数据中心c不间断电源系统最大供电支撑时间；为供电等级l的数据中心c的柴油发电机g最大供电支撑时间；为数据中心集合，为柴油发电机集合，为供电重要度等级集合，为时间集合；为数据中心c在时刻t的最大光伏发电功率；为数据中心c在时刻t的实际光伏发电功率；为数据中心c在时刻t的弃光功率；为数据中心c在时刻t的供电系统供电功率；为数据中心c在时刻t的柴油发电机供电功率；为数据中心c在时刻t的不间断电源系统供电功率。

45、第二方面，本案提出一种区域供电故障下的数据中心任务迁移优化系统，所述系统包括存储器和处理器，所述存储器上存储有能够被处理器加载并执行上述任一种方法的计算机程序。

46、第三方面，本案根据上述方法实施方式提出一种区域供电故障下的数据中心任务迁移优化系统，所述系统在数据中心发生区域供电故障时，采用数据中心优化调度模型进行任务迁移，所述数据中心优化调度模型采用多个进程完成数据中心的一个任务，从而将数据中心任务迁移转化为使迁移总成本最小的用电策略的进程调度。

47、本案的有益技术效果为：(1)电网在数据中心发生区域供电故障的情况下，通过采用多个进程完成数据中心的一个任务，实现将数据中心任务迁移转化为使迁移总成本最小的用电策略的进程调度，使得在有限电力支撑下，依然能够保证任务的服务质量要求。(2)通过将任务划分成高数据密度任务和低数据密度任务，进一步从任务转移的时间需求上，保证任务服务质量要求。(3)根据数据中心供电重要度等级能够提供的电力支持，以及是否选择使用光伏，全面考虑用电使用策略，在保证任务服务质量的基础上，通过使迁移用电成本最小化，提高数据中心的经济效益。