CN102414686B

CN102414686B - 用于预测在数据中心内的装置的布置的冷却性能的系统和方法

Info

Publication number: CN102414686B
Application number: CN201080019702.4A
Authority: CN
Inventors: J·W·范吉尔德; 张轩杭
Original assignee: American Power Conversion Corp
Current assignee: Schneider Electric IT Corp
Priority date: 2009-05-08
Filing date: 2010-05-06
Publication date: 2015-03-04
Anticipated expiration: 2030-05-06
Also published as: AU2010245857A1; US20130073258A1; CN102414686A; EP2427837A1; AU2010245857B2; US8554515B2; US8249825B2; EP2427837B1; WO2010129776A1; US20100286956A1; DK2427837T3

Abstract

公开了一种用于评估在数据中心内的不规范集群中的装置的系统和方法，所述装置包括多个装置机架和至少一个冷却提供器。在一个方面，所述方法包括：接收关于所述多个装置机架的每一个和所述至少一个冷却提供器的数据，所述数据包括装置机架和所述至少一个冷却提供器的所述不规范集群的布局；存储所接收的数据；识别在所述布局内的至少一个间隙304、306；至少部分地基于所述至少一个间隙的特征确定所述多个装置机架的至少一个的冷却性能；以及显示所述数据中心的所述布局，其中所述布局包括所述多个装置机架的所述至少一个的所述冷却性能的指示。

Description

用于预测在数据中心内的装置的布置的冷却性能的系统和方法

背景

发明领域

根据本发明的至少一个实施方式大体上涉及用于数据中心管理和设计的系统和方法，并且更具体地，涉及用于预测在数据中心内的装置的布置——包括在数据中心内的装置的不规范集群(improper cluster)——的冷却性能的系统和方法。

相关技术的讨论

响应于基于信息的经济的增长的要求，信息技术网络在全球范围内继续激增。这个增长的一个表现是集中式网络数据中心。集中式网络数据中心通常由在提供网络连接、电力和冷却能力的结构内布置的各种信息技术装置组成。该装置常常安置在被称为“机架(rack)”的专用机壳内，专用机壳使这些通信、电力和冷却元件成为一体。在一些数据中心配置内，这些行的机架被组织到热和冷通道内以降低与冷却信息技术装置相关的花费。这些特征使数据中心成为传递许多软件应用所需要的计算能力的成本有效的方式。

各种过程和软件应用例如从罗德艾兰州West Kingston的美国电力转换公司(APC)可得到的Central产品已经被开发来帮助数据中心人员设计和维护高效的和有效的数据中心配置。这些工具常常指导数据中心人员完成活动，例如设计数据中心结构、在安装之前定位在数据中心内的装置以及在构造和安装完成以后重新定位装置。因此，传统的成套工具向数据中心人员提供标准化的和可预测的设计方法。

发明概述

本发明的第一方面目的在于一种用于评估在数据中心内的不规范集群中的装置的计算机实现的方法，所述装置包括多个装置机架和至少一个基于机架的冷却提供器。所述方法包括：接收关于所述多个装置机架的每一个和所述至少一个冷却提供器的数据；所述数据包括装置机架和所述至少一个冷却提供器的所述不规范集群的布局；存储所接收的数据；识别在所述布局内的至少一个间隙；至少部分地基于所述至少一个间隙的特征确定所述多个装置机架的至少一个的冷却性能；以及显示所述数据中心的所述布局，其中所述布局包括所述多个装置机架的所述至少一个的所述冷却性能的指示。

在所述方法中，确定所述多个装置机架的所述至少一个的冷却性能可以包括确定所述多个装置机架的所述至少一个的捕获指数，并且所述方法还可以包括至少部分地基于所述至少一个间隙的特征确定所述多个装置机架的每一个的捕获指数。在所述方法中，确定捕获指数可以包括确定通过所述至少一个间隙的气流，并且确定气流可以包括确定通过所述至少一个间隙从所述不规范集群的通道出来的气流，以及确定通过所述至少一个间隙进入所述通道的气流。另外，确定所述多个装置机架的所述至少一个的冷却性能可以包括在所述布局内的每一个间隙被建模为空板(blank panel)的情况下确定所述多个装置机架的所述至少一个的捕获指数的值。所述方法还可以包括基于所述至少一个间隙的特征确定校正值，并且将所述校正值应用于所述多个装置机架的所述至少一个的捕获指数的值。所述方法还可以包括根据所述布局定位在所述数据中心内的所述装置。

本发明的另一个方面目的在于一种用于评估在数据中心内的不规范集群中的装置的系统，所述装置包括多个装置机架和至少一个基于机架的冷却提供器。所述系统包括接口以及控制器，所述控制器配置成接收关于所述多个装置机架的每一个和所述至少一个冷却提供器的数据，所述数据包括装置机架和所述至少一个冷却提供器的所述不规范集群的布局；在所述系统中存储所接收的数据；识别在所述布局内的至少一个间隙；以及至少部分地基于所述至少一个间隙的特征确定所述多个装置机架的至少一个的冷却性能。

所述系统还可以包括连接到所述控制器的显示器，并且所述控制器还可以配置成显示所述数据中心的所述布局，其中所述布局包括所述多个装置机架的所述至少一个的所述冷却性能的指示。所述控制器还可以配置成至少部分地基于所述至少一个间隙的特征确定所述多个装置机架的所述至少一个的捕获指数。在所述系统中，所述控制器可以配置成确定通过所述至少一个间隙从所述不规范集群的通道出来的气流，以及确定通过所述至少一个间隙进入所述通道的气流。所述控制器还可以配置成在所述布局内的每一个间隙被建模为空板的情况下确定所述多个装置机架的所述至少一个的捕获指数的值。另外，所述控制器可以配置成基于所述至少一个间隙的特征确定校正值，并且将所述校正值应用于所述多个装置机架的所述至少一个的捕获指数的值。

本发明的另一个方面目的在于一种存储有指令序列的计算机可读介质，所述指令序列包括将使处理器执行下列操作的指令：接收关于装置机架和至少一个冷却提供器的不规范集群的布局的数据；存储所接收的数据；识别在所述布局内的至少一个间隙；以及至少部分地基于所述至少一个间隙的特征确定所述多个装置机架的至少一个的冷却性能。

所述指令序列还可以包括将使处理器在与所述处理器关联的显示器上显示所述数据中心的所述布局的指令，其中所述布局包括所述多个装置机架的所述至少一个的所述冷却性能的指示。所述介质还可以包括将使所述处理器至少部分地基于所述至少一个间隙的特征确定所述多个装置机架的所述至少一个的捕获指数的指令。所述指令序列还可以包括将使所述处理器确定通过所述至少一个间隙的气流——包括通过所述至少一个间隙从所述不规范集群的通道出来的气流——以及确定通过所述至少一个间隙进入所述通道的气流的指令。所述指令序列还可以包括将使所述处理器在所述布局内的每一个间隙被建模为空板的情况下确定所述多个装置机架的所述至少一个的捕获指数的值的指令，并且所述指令序列还可以包括将使所述处理器基于所述至少一个间隙的特征确定校正值并将所述校正值应用于所述多个装置机架的所述至少一个的捕获指数的值的指令。

附图的简要说明

附图没有被规定为按比例绘制。在附图中，在不同图中所示的每一个相同或者近似相同的部件由相似的数字表示。出于清楚的目的，可能不是每一个部件都被标注在每一个图中。在附图中：

图1示出了可以用来实现根据本发明的各种方面的示例性计算机系统；

图2示出了包括实施方式的示例性分布式系统；

图3示出了数据装置机架和冷却器的不规范集群的布局；以及

图4示出了根据一个实施方式用于确定冷却特征的过程的流程图。

详细说明

根据本发明的至少一些实施方式涉及用户可以用来设计数据中心配置的系统和过程。通过允许用户创建数据中心配置的模型，这些系统和过程可以促进该设计活动，性能指标可从数据中心配置的模型确定。系统和用户都可以使用这些性能指标来确定满足各种设计目标的可选的数据中心配置。另外，在至少一个实施方式中，系统将提供数据中心装置的初始布局并且实时地执行该布局的冷却分析。

如在2008年1月24日递交的名称为“System and Method for EvaluatingEquipment Rack Cooling”的第12/019109号美国专利申请(在本文称为“109申请”)中和在2006年1月27日递交的名称为“Methods and Systems forManaging Facility Power and Cooling”的第11/342,300号美国专利申请(本文称为“300申请”)(这两个申请都转让给了本申请的受让人，并且这两个申请由此都通过引用被全部并入本文)中所述的，在现代数据中心内的一般装置机架抽取在机架前面的冷空气并且从机架后部排出空气。该装置机架和行内冷却器通常以交替的前/后布置排列在行中，在数据中心内产生交替的热和冷通道，每一行机架的前部面对冷通道，并且每一行机架的后部面对热通道。由冷通道分离的相邻行的装置机架可以称为冷通道集群，并且由热通道分离的相邻行的装置机架可以称为热通道集群。如对本领域普通技术人员来说容易明显的，一行装置机架可以是一个热通道集群和一个冷通道集群的一部分。在本文的说明书和权利要求书中，机架内的装置或者机架本身可以称为冷却消耗器，并且行内冷却单元和/或计算机机房空调(CRAC)可以称为冷却提供器。在所引用的申请中，提供用于分析在数据中心内的机架集群的冷却性能的工具。在这些工具中，可以对不同的布局执行多个分析以试图优化数据中心的冷却性能。

在用于设计和分析在数据中心内的集群的布局的一般现有方法和系统中，所述方法和系统被限于用在具有两个等长的行并且在行内没有间隙或者开口的简单的集群上，或者如果不限于简单的集群，则涉及通常不能实时地被执行的复杂算法的使用。在数据中心内，存在许多装置组，其具有不相等的行长度，或者包括间隙，并且不是被现有技术容易分析的规范集群。对于至少一个实施方式，本文将不规范集群定义为包括围绕在公共冷或热通道周围的两行机架组和可能冷却器，在通道中在行内或者不等长的行内有间隙。单个行可以构成不规范集群。在行内的装置之间大于三英尺的连续的缺口可以构成在行内的缺口，并且行可以被划分成多个规范和不规范集群，或者被认为是一个不规范集群。

在至少一个实施方式中，提供用于实时地预测在数据中心内的不规范集群的冷却性能的方法。该方法可以合并在具有用于预测规范集群的冷却性能的能力和用于执行在数据中心内的装置的其他设计和分析功能的能力的系统中。

本文公开的根据本发明的方法在其应用中不限于在下面的描述中阐述的或者在附图中示出的部件的构造和布置的细节。这些方面能够采用其它的实施方式，并且以多种方式被实践或者执行。具体实现的例子只是为了说明的目的来提供，而没有被规定为限制性的。特别是，结合任何一个或者多个实施方式讨论的行为、元件和特征没有被规定为从任何其他实施例中的类似的角色排除。

例如，根据本发明的一个实施方式，计算机系统配置成执行本文描述的任何功能，包括但不限于配置、建模和显示关于特定的数据中心配置的信息。另外，在数据中心的实施方式中的计算机系统可以用于自动地测量在数据中心以及诸如冷冻器或者冷却器的控制装置内的环境参数以优化性能。而且，本文描述的系统可以配置成包括或者排除本文讨论的任何功能。因此，本发明不限于具体的功能或者一组功能。另外，本文使用的措词和术语是出于描述的目的而不应当被视为限制性的。在本文“包括(including)”、“包括(comprising)”、“具有”、“包含”、“含有”及其变形的使用意指包括其后列出的项及其等效物以及另外的项。

计算机系统

本文描述的根据本发明的各种方面和功能可以在一个或者多个计算机系统上被实现为硬件或者软件。存在目前在使用中的计算机系统的许多例子。除了别的以外，这些例子还包括网络装置、个人计算机、工作站、大型机、联网客户端、服务器、媒体服务器、应用服务器、数据库服务器和web服务器。计算机系统的其它例子可以包括移动计算设备例如蜂窝电话和个人数字助理、以及网络装置例如负载均衡器、路由器和交换机。另外，根据本发明的方面可以位于单个计算机系统上或者可以分布在与一个或者多个通信网络连接的多个计算系统之间。

例如，各种方面和功能可以分布在一个或者多个计算机系统之间，该计算机系统配置成向一个或者多个客户计算机提供服务或者作为分布式系统的一部分执行总任务。另外，可以在客户-服务器或者多层系统上执行这些方面，该客户-服务器或者多层系统包括分布在执行各种功能的一个或者多个服务器系统之间的部件。因此，本发明不限于在任何特定的系统或者系统组上执行。另外，可以在软件、硬件或者固件、或者其任何组合中实现这些方面。因此，根据本发明的方面可以使用各种硬件和软件配置在方法、行为、系统、系统元件和部件内实现，并且本发明不限于任何特定的分布式结构、网络或者通信协议。

图1示出了分布式计算机系统100的框图，在系统100中可以实施根据本发明的各种方面和功能。分布式计算机系统100可以包括一个或者多个计算机系统。例如，如所示，分布式计算机系统100包括计算机系统102、104和106。如所示，计算机系统102、104和106通过通信网络108互连，并且可以通过通信网络108交换数据。网络108可以包括计算机系统可以用来交换数据的任何通信网络。为了使用网络108交换数据，计算机系统102、104和106和网络108可以使用各种方法、协议和标准，除了别的以外，这些方法、协议和标准还包括令牌环、以太网、无线以太网、蓝牙、TCP/IP、UDP、Http、FTP、SNMP、SMS、MMS、SS7、Json、Soap和Corba。为了保证数据传输是安全的，计算机系统102、104和106可以使用各种安全措施经由网络108来传输数据，除了其它安全技术以外，安全措施还包括TSL、SSL或者VPN。尽管分布式计算机系统100示出三个联网的计算机系统，分布式计算机系统100可以包括使用任何介质和通信协议联网的任何数量的计算机系统和计算设备。

根据本发明的各种方面和功能可以被实现为在一个或者多个计算机系统——包括如图1所示的计算机系统102——内执行的专用硬件或者软件。如所示，计算机系统102包括处理器110、存储器112、总线114、接口116和储存器118。处理器110可以执行导致被操纵的数据的一系列指令。处理器110可以是在市场上可以得到的处理器，例如Intel Pentium、MotorolaPowerPC、SGI MIPS、Sun UltraSPARC、或者Hewlett-Packard PA-RISC处理器，但是可以是任何类型的处理器或者控制器，因为很多其它处理器和控制器是可用的。处理器110通过总线114连接到其它系统元件，包括一个或者多个存储器设备112。

存储器112可以用于在计算机系统102的操作过程中存储程序和数据。因此，存储器112可以是相对高性能的易失性随机存取存储器，例如动态随机存取存储器(DRAM)或者静态存储器(SRAM)。但是，存储器112可以包括用于存储数据的任何设备，例如磁盘驱动器或者其它非易失性存储设备。根据本发明的各种实施方式可以将存储器112组织成特殊的并且在一些情况中唯一的结构来执行本文公开的方面和功能。

计算机系统102的部件可以通过诸如总线114的互连元件耦合。总线114可以包括一个或者多个物理总线，例如集成在同一机器内的部件之间的总线，但是可以包括在系统元件之间的任何通信耦合，包括专用或者标准计算总线技术，例如IDE、SCSI、PCI和InfiniBand。因此，总线114使通信例如数据和指令能够在计算机系统102的系统部件之间交换。

计算机系统102还包括一个或者多个接口设备116，例如输入设备、输出设备和输入/输出设备的组合。接口设备可以接收输入或者提供输出。更具体地，输出设备可以再现用于外部显示的信息。输入设备可以接受来自外部源的信息。接口设备的例子包括键盘、鼠标设备、跟踪球、麦克风、触摸屏、打印设备、显示屏、扬声器、网络接口卡等。接口设备允许计算机系统102与诸如用户和其它系统的外部实体交换信息并通信。

存储系统118可以包括计算机可读和可写的非易失性数据存储介质，其中存储定义由处理器执行的程序的指令。存储系统118还可以包括在介质上或介质中记录的信息，并且该信息可以被该程序处理。更具体地，该信息可以存储在一个或多个数据结构内，数据结构特别配置成节省存储空间或者增加数据交换性能。指令可以永久地存储为编码信号，并且指令可以使处理器执行本文描述的任何功能。除了别的以外，介质还可以是例如光盘、磁盘或者闪存。在操作中，处理器或者一些其它控制器可以使数据从非易失性记录介质读到另一个存储器例如存储器112，该存储器允许比在存储系统118内包括的存储介质更快地通过处理器存取信息。该存储器可以位于存储系统118或者存储器112内，但是，处理器110可以操纵在存储器112内的数据，并且然后在处理完成后将数据复制到与存储系统118关联的介质。各种部件可以管理在介质和集成电路存储器元件之间的数据移动，并且本发明不限于此。另外，本发明不限于特定的存储器系统或者存储系统。

虽然计算机系统102作为例子被示为一种类型的计算机系统(在该计算机系统上可以实施根据本发明的各种方面和功能)示出，但本发明的方面不限于在如图1所示的计算机系统上实现。根据本发明的各种方面和功能可以在具有与图1所示的不同的结构或者部件的一个或者多个计算机上实施。例如，计算机系统102可以包括特别编程的专用硬件，例如适合于执行本文公开的特定操作的专用集成电路(ASIC)。而另一个实施方式可以使用利用Motorola PowerPC处理器运行MAC OS System X的几个通用计算设备以及运行专用硬件和操作系统的几个专用计算设备来执行相同的功能。

计算机系统102可以是包括操作系统的计算机系统，该操作系统管理包括在计算机系统102内的硬件元件的至少一部分。通常，处理器或者控制器(例如处理器110)执行操作系统，该操作系统可以是例如基于Windows的操作系统，例如可以从微软公司得到的Windows NT、Windows2000(Windows ME)、Windows XP或者Windows Vista操作系统，可以从苹果计算机公司得到的MAC OS System X操作系统、很多基于Linux的操作系统分布之一例如从Red Hat公司得到的Enterprise Linux操作系统、从太阳微系统公司得到的Solaris操作系统、或者从各种源得到的UNIX操作系统。可以使用许多其它操作系统，并且实施方式不限于任何特定的实现。

处理器和操作系统一起定义计算机平台，可以为计算机平台用高级程序语言编写应用程序。这些部件应用可以是可执行的、中间的例如C-、字节码或者解释码，其使用通信协议(例如TCP/IP)通过通信网络(例如因特网)通信。类似地，根据本发明的方面可以使用面向对象的程序语言例如.Net、SmallTalk、Java、C++、Ada、或者C#(C-Sharp)来实现。也可以使用其它面向对象的编程语言。可选地，可以使用函数、脚本或者逻辑编程语言。

另外，根据本发明的各种方面和功能可以在非编程环境例如以HTML、XML或者其他格式创建的文件中实现，当在浏览器程序的窗口中观察时，这些文件再现图形用户接口的方面或者执行其它的功能。另外，根据本发明的各种实施方式可以被实现为编程的或者非编程的元件、或者其任何组合。例如，网页可以使用HTML来实现，而从网页内调用的数据对象可以用C++编写。因此，本发明不限于特定的编程语言，并且任何合适的编程语言可以被使用。另外，在至少一个实施方式中，工具可以使用VBAExcel来实现。

在实施方式中包括的计算机系统可以执行在本发明的范围以外的另外的功能。例如，可以使用现有的商品例如数据库管理系统例如从华盛顿州西雅图的微软公司得到的SQL Server、从加利福尼亚州Redwood Shores的Oracle得到的Oracle Database和从加利福尼亚州Santa Clara的太阳微系统公司得到的MySQL、或者集成软件例如从纽约Armonk的IBM得到的WebSphere中间件来实现系统的方面。但是，运行例如SQL Server的计算机系统可能能够支持根据本发明的方面和与不在本发明范围内的各种应用的数据库一致的方面。

示例性系统结构

图2示出包括分布式系统200的物理和逻辑元件的内外关系图。如所示，分布式系统200根据本发明被特别配置。关于图2描述的系统结构和内容仅仅是为了示例性目的而不是用来将本发明限制到在图2中所示的具体的结构。如将对本领域普通技术人员明显的，许多不同的系统结构可被设计而不偏离本发明的范围。在图2中所示的具体布置被选择来增进明了性。

信息可以使用任何技术在图2中所描述的元件、部件和子系统之间流动。例如，这样的技术包括经由TCP/IP通过网络传递信息、在存储器中的模块之间传递信息、和通过写到文件、数据库、或者一些其它非易失性存储设备来传递信息。其它的技术和协议可以被使用而不偏离本发明的范围。

参考图2，系统200包括用户202、接口204、数据中心设计和管理系统206、通信网络208和数据中心数据库210。系统200可以允许用户202(例如数据中心技术人员或者其它数据中心人员)与接口204交互以创建或者修改一个或者多个数据中心配置的模型。根据一个实施方式，接口204可以包括如在2008年5月15日递交的题目为“METHODS AND SYSTEMSFOR MANAGING FACILITY POWER AND COOLING”的专利合作条约申请号PCT/US08/63675中公开的地板编辑器和机架编辑器的方面，该申请通过引用被全部并入本文并且在下文称为PCT/US08/63675。在其它的实施方式中，接口204可以使用专用设施实现，该设施使用户202能够以拖放的方式设计包括数据中心或者其任何子集的物理布局的表示的模型。该布局可以包括数据中心结构部件以及数据中心装置的表示。进一步讨论在根据本发明的多个实施方式中可以找到的接口204的特征。在至少一个实施方式中，关于数据中心的信息通过接口被输入系统200中，并且对数据中心的评估和建议被提供给用户。另外，在至少一个实施方式中，可以执行优化过程以优化数据中心的冷却性能和能量利用。

如图2所示，数据中心设计和管理系统206向用户202显示数据设计接口204。根据一个实施方式，数据中心设计和管理系统206可以包括如在PCT/US08/63675中公开的数据中心设计和管理系统。在该实施方式中，设计接口204可以合并在PCT/US08/63675中包括的输入模块、显示模块和构造模块的功能，并且可以使用数据库模块来存储和取回数据。

如所示，数据中心设计和管理系统206可以经由网络208与数据中心数据库210交换信息。该信息可以包括支持数据中心设计和管理系统206的特征和功能所需的任何信息。例如，在一个实施方式中，数据中心数据库210可以包括在PCT/US08/63675内描述的数据中心装置数据库内存储的数据的至少一些部分。在另一个实施方式中，该信息可以包括支持接口204所需的任何信息，除了别的以外，该信息包括例如一个或者多个数据中心模型配置的物理布局、包括在模型配置内的冷却提供器的生产和分配特征、在模型配置内的冷却消耗器的消耗特征、以及将包括在集群内的装置机架和冷却提供器的列表。

在一个实施方式中，数据中心数据库210可以存储冷却提供器的类型、由每一种类型的冷却提供器提供的冷气量、和由冷却提供器提供的冷气的温度。因此，例如数据中心数据库210包括特定类型的CRAC单元的记录，该CRAC单元被标定为在68华氏摄氏度的温度以5,600cfm的速率传递气流。另外，数据中心数据库210可以存储一个或者多个冷却指标，例如CRAC的入口和出口温度以及一个或者多个装置机架的入口和出口温度。该温度可以被周期性地测量并且被输入系统中，或者在其它的实施方式中，该温度可以使用耦合到系统200的设备被持续地监控。

数据中心数据库210可以采用能够在计算机可读介质上存储信息的任何逻辑结构的形式，除了其它结构以外，逻辑结构还包括平面文件、加索引文件、分层数据库、关系数据库或者面向对象的数据库。数据可以使用唯一和外来的关键关系和索引来建模。唯一和外来的关键关系和索引可以在各种字段和表格之间建立，以保证数据完整性和数据交换性能。

包括数据中心设计和管理系统206、网络208和数据中心装置数据库210的在图2示出的计算机系统每一个可以包括一个或者多个计算机系统。如上面关于图1所讨论的，计算机系统可以具有一个或者多个处理器或者控制器、存储器和接口设备。在图2中描绘的系统200的特定配置只是出于说明的目的而使用，并且本发明的实施方式可以在其它背景中被实践。因此，本发明的实施方式不限于特定数量的用户或者系统。

在现在将描述的至少一个实施方式中，提供实时地预测不规范热通道集群的冷却性能并显示预测结果连同不规范集群的模型的工具。图3示出机架的不规范集群的模型300。该不规范集群包括被热通道302分离的两行机架A和B。每一行包括机架R和冷却器C。A行包括6个机架和3个冷却器，以及B行包括4个机架和1个冷却器。B行还包括两个间隙304和306。在一个实施方式中，机架是具有24英寸的总宽度的标准的19英寸装置机架，并且冷却器具有12英寸的宽度。但是，本发明的实施方式可以与其他尺寸的机架和冷却器一起使用。间隙304大约2英尺宽，并且代表A行和B行的长度差异的间隙306大约4英尺宽。如在图3中所示的，根据一些实施方式，冷却性能的预测结果可以直接在模型内的机架上显示。在图3中，结果被示为(以百分比形式)在模型内的每一个机架上的捕获指数。

在本发明的实施方式中，可以使用不同的性能指标来评估不规范集群的冷却性能。在一个实施方式中，该性能指标是捕获指数。捕获指数和确定捕获指数的方法在上面引用的‘109和‘300申请中被详细说明。在至少一些实施方式中，机架的冷通道捕获指数被定义为由机架吸收的源于本地冷却资源(例如带孔的地板砖或者本地冷却器)的空气的部分。热通道捕获指数被定义为被本地提取器(例如本地冷却器或返回通风孔)捕获的由机架排出的空气的部分。CI因而在0和100％之间变化，更好的冷却性能通常由更大的CI值指示。在冷通道分析中，高CI值保证被机架吸收的空气的大部分来自本地冷却资源而不是从室内环境或者从可能已经被电子装置加热的空气抽取。在这种情况下，机架入口温度将紧密跟踪有孔砖的气流温度，以及假设这些温度在期望范围内，可接受的冷却将被实现。在热通道分析中，高的CI值保证在本地捕获机架排气，并且存在周围室内环境的很少加热。

尽管好的(高的)CI值通常意味着好的冷却性能；低的CI值并不一定意味着不可接受的冷却性能。例如，在活地板环境中的机架(其从周围室内环境而不是从有孔砖抽取它的大部分气流)内，机架的冷通道CI将较低；但是，如果周围室内环境足够冷，机架的入口温度可能依然是可接受的。在这种情况下，机架的冷却需要由外部室内环境而不是在机架的集群内的有孔砖满足。如果这个过程在数据中心中重复许多次，设施冷却将是复杂的并且可能是不可预测的。高CI值导致固有的可缩放的集群的布局和更可预测的室内环境。

在一个实施方式中，在上面说明的一个或者多个计算机系统上可操作的工具确定不规范集群的机架的捕获指数。在这样做时，不规范集群首先作为规范集群被分析，所有间隙和任何行长度失配以空板(或者具有零气流的“虚拟”机架)填充。使用用于确定CI的许多技术中的任何一个来确定在规范集群内的每一个机架的捕获指数，这些技术包括在上面引用的‘109和‘300申请中说明的代数、神经网络和PDA-CFD技术。

一旦确定了规范集群的CI，校正系数模型就被应用于结果以校正由在不规范集群内的间隙造成的负面影响。在不规范集群的行内的间隙提供开口以允许空气从在集群内的两行之间的通道逸出，对捕获指数有负面影响。校正系数模型确定在不规范集群内的每一个机架的CI的降低的百分比。在不规范集群内的机架i的最终CI可使用公式(1)被如下表示：

{CI}_{i}^{gap} = {CI}_{i}^{blank} \cdot (1 - {Corrector}_{i})

公式(1)

其中，

是当集群内所有间隙和行长度失配被空板代替时机架i的“基准”CI值。

Corrector_i是机架i的CI的百分比降低(被表示为十进制值)。

在本文讨论的公式中，机架位置被表示为A_i和B_j。标号A或者B表示机架包含在哪行内，并且下标i或j表示在包含机架的行内的狭缝，其可以从左或右计算。例如，在图3的集群内，A行包括6个机架和3个冷却器，总计9个物体或者30个6英寸狭缝，并且B行包括4个机架、一个冷却器和两个间隙，总计7个物体或者30个6英寸狭缝。

CI校正系数(corrector)与所关注的机架和在不规范集群内的所有间隙之间的距离有关，在该集群中每个6英寸“狭缝”(在敞开“间隙部分”如图3的304或306中)通常被认为是一个间隙。在一个实施方式中，在位置A_i处的某个机架的CI值的百分比降低可如下被充分地表示：

{Corrector}_{Ai} = X \cdot \frac{Σ_{j}^{all gaps in row A} e^{- Y \cdot Δx (i, j)} + Z \cdot Σ_{j}^{all gaps in row B} e^{- Y \cdot Δx (i, j)}}{Σ_{j}^{all objects in row A} e^{- Y \cdot Δx (i, j)} + Z \cdot Σ_{j}^{all objects in row B} e^{- Y \cdot Δx (i, j)}}

公式(2)

其中，

Corrector_Ai是在A行内的机架i的CI的百分比降低(被表示为十进制值)。

X、Y和Z是经验常数。

Δx(i，j)是在位置i和j之间的水平距离。

在公式(2)中，当没有间隙并且因此Corrector_Ai是零时，分子等于零。在这种情况下，集群是规范集群并且不需要校正。间隙与机架越接近，该机架的校正系数越大，并且因此该机架的CI越低。经验常数X、Y和Z可通过将大量布局的计算与通常通过CFD模拟创建的对应的“基准”情况进行比较来确定。在模型中的常数然后基于包括CI的多个指标而被调整以提供与基准情况的最佳整体一致性。

本文说明的校正系数可应用于任何类型的不规范集群，其可以包括具有基于行的冷却器的热通道不规范集群和具有基于行的冷却器和/或带孔砖的冷通道不规范集群。

在一个例子中，对于具有基于行的冷却器的热通道不规范集群，常数X和Y对于所有集群配置是固定的，但是常数Z随通道宽度而变化，如下面的表格所示。对于单行不规范集群，Z为2。

表格1：常数相对于具有基于行的冷却器的热通道集群的通道宽度

在一个例子中，对于具有基于行的冷却器的冷通道不规范集群，常数X和Y对于所有的集群配置是固定的，但是常数Z随通道宽度而变化，如下面的表格所示。对于单行不规范集群，Z为2。

表格2：常数相对于具有基于行的冷却器的冷通道集群的通道宽度

在一个例子中，对于具有带孔砖的冷通道不规范集群，常数X和Y对于所有的集群配置是固定的，但是常数Z随通道宽度而变化，如下面的表格所示。对于单行不规范集群，Z为0.18。

表格3：常数相对于具有基于带孔砖的冷通道集群的通道宽度

在一个例子中，对于基于行的冷却器和带孔砖的冷通道不规范集群，常数X的计算可使用公式(3)被如下表示：

X＝α·X_PT+(1-α)·X_IR 公式(3)

其中，X_PT是对于相同的冷通道宽度在具有带孔砖的冷通道集群的应用中使用的常数X，X_IR是对于相同的冷通道宽度在具有基于行的冷却器的冷通道集群的应用中使用的常数X；并且α是由带孔砖传递的供应气流的部分。常数Y和Z以类似的方式确定。

应当注意，由于与基于行的冷却器关联的较强的水平气流模式，间隙的存在对冷却性能的影响对于具有基于行的冷却器的布局比对活地板应用大。

图4提供用于使用上面根据一个实施方式说明的校正系数模型来确定不规范集群的装置机架的CI的过程400的流程图。首先在过程400的第一步骤402，关于不规范集群的布局的信息被装载到工具。该信息可以包括每一个机架的功率消耗值、每一个冷却器的冷却能力和在布局内的机架和冷却器的位置。至少一些信息可能以前被存储在被包含在计算机系统中的数据库内，该计算机系统实现经由网络传输到计算机系统或者被用户装载到该系统内的工具。在步骤404，在不规范集群内的间隙被识别，并且该间隙(包括在行的末端的失配)在布局内用空板覆盖或者用没有气流的机架代替。然后使用如上面讨论的很多技术之一确定在不规范集群内的每一个机架的CI(步骤406)。作为步骤406的一部分，每一个机架的校正系数被确定并应用于CI。在步骤408，模型接着被显示(并且可以被打印)有每一个机架的经校正的CI。在步骤410，该过程结束。在一些实施方式中，所显示的模型可以提供对超出容许CI值的额外指示，例如警报标记或者通过使用有颜色的代码。另外，在一些实施方式中，当指示超出容许条件时，用户可以被提示重新布置机架来找到更令人满意的解决方案。

在另一个实施方式中，用于确定在不规范热通道集群内的装置机架的CI的工具使用嵌入式代数模型。该嵌入式代数模型可以包括在规范集群的现有代数模型(或类似模型)内，或者可以被实现为独立的工具。在上面引用的‘109和‘300申请中说明了可与嵌入式代数模型一起使用的代数模型的一个例子。

在一个实施方式的嵌入式代数模型中，通过间隙的气流被明确地估计，以便说明间隙对每一个机架的CI的不利影响。总的来说，存在通过任何给定间隙的两类气流：入流Q_gap in和出流Q_gap out。“入”和“出”气流都可以在同一间隙中同时出现。在工具的至少一个实施方式中使用的气流模型不需要有对工具是有效的直接准确的物理解释。换句话说，如果由工具计算的“入”项是例如375cfm；并不意味着通过间隙的实际气流必须是375cfm来使工具有效。更确切地，“入”和“出”流项的使用允许在工具中的更大的自由度，工具可使用这个自由度被“调整”。入流Q_gap in通过冷却器气流速率以及在所有冷却器和间隙之间的距离来确定。已经发现，通过在A行内的间隙i进入热通道的气流速率可以被充分表示为在下面的公式(4)中所示的：

{(Q_{Ai})}_{gap in} = Σ_{all j &NotEqual; i}^{all coolers j in Row A} {(Q_{Aj})}_{cap self} \cdot X_{1} \cdot e^{- Y_{1} \cdot Δx (i, j)} + X_{3} \cdot Σ_{all j &NotEqual; i}^{all coolers j in Row B} {(Q_{Bj})}_{cap self} \cdot X_{1} \cdot e^{- Y_{1} \cdot Δx (i, j)}

公式(4)

其中，

(Q_Ai)_gap in是通过在位置A_i的间隙进入的气流速率

(Q_Aj)_cap self是在位置A_j的冷却器所捕获的气流速率

(Q_Bj)_cap self是在位置B_j的冷却器所捕获的气流速率

Δx(i，j)是在位置(狭缝)i和j之间的水平距离

X₁和Y₁是经验常数，并且X₃是解释来自相对的行的效应的经验“耦合”常数。

类似地，出流Q_gap out可通过机架气流速率以及在所有机架与间隙之间的距离来确定。已经发现，通过在A行内的间隙i离开热通道的气流速率可以被充分表示为：

{(Q_{Ai})}_{gap out} = Σ_{all j &NotEqual; i}^{all rack j in Row A} {(Q_{Aj})}_{sup self} \cdot X_{2} \cdot e^{- Y_{2} \cdot Δx (i, j)} + Y_{3} \cdot Σ_{all j &NotEqual; i}^{all rack j in Row B} {(Q_{Bj})}_{sup self} \cdot X_{2} \cdot e^{- Y_{2} \cdot Δx (i, j)}

公式(5)

其中，

(Q_Ai)_gap out是通过在位置A_i的间隙离开的气流速率

(Q_Aj)s_up self是由在位置A_j的机架供应的气流速率

(Q_Bj)_sup self是由在位置B_j的机架供应的气流速率

Δx(i，j)是在位置(狭缝)i和j之间的水平距离

X₂和Y₂是经验常数，并且Y₃是解释来自相对的行的效应的经验“耦合”常数。该常数再次通过将对大量布局的计算与通常通过CFD模拟创建的对应的“基准”情况进行比较而确定。在模型中的常数然后基于包括CI的多种指标被调整以提供与基准情况的最佳整体一致性。

当使用当前热通道代数计算器计算可供应到特定位置A_i的净气流时，工具解释通过所有间隙逸出热通道的气流。为了实现此，从公式中减去两个额外的项来计算(Q_Aj)_cap net(根据上面引用的‘109申请)：一个项针对A行，而一个项针对B行，如下面的公式(6)所示出的：

{(Q_{Ai})}_{cap net} = {(Q_{Ai})}_{cap self} + \underset{and j is not a gap}{\underset{all j &NotEqual; i}{Σ}} {(Q_{Aj})}_{cap self} \cdot A \cdot e^{- BΔx (i, j)} - \underset{and j is a gap}{\underset{all j &NotEqual; i}{Σ}} {(Q_{Aj})}_{gap out} \cdot X_{4} \cdot e^{- Y_{4} \cdot Δx (i, j)}

+ C \cdot {{(Q_{Bi})}_{cap self} + \underset{and j is not a gap}{\underset{all j &NotEqual; i}{Σ}} {(Q_{Bj})}_{cap self} \cdot A \cdot e^{- BΔx (i, j)} - \underset{and j is a gap}{\underset{all j &NotEqual; i}{Σ}} {(Q_{Bj})}_{gap out} \cdot X_{4} \cdot e^{- Y_{4} \cdot Δx (i, j)}}

公式(6)

其中，

(Q_Ai)_cap net是可在位置A_i捕获的最大净气流，包括来自在集群内的所有冷却器的贡献

(Q_Aj)_cap self是在位置A_j的冷却器所捕获的气流

(Q_Bj)_cap self是在位置B_j的冷却器所捕获的气流

(Q_Aj)_gap out是通过在位置A_j的间隙离开的气流速率

(Q_Bj)_gap out是通过在位置B_j的间隙离开的气流速率

Δx(i，j)是在位置(狭缝)i和j之间的水平距离

A、B、X₄、和Y₄是经验常数。

C是解释来自相对的行的效应的经验“耦合”常数。

类似地，当通过下面的公式(7)如所示计算(Q_Aj)_sup net时，通过间隙进入热通道的气流也可通过加上Q_gap in的两个额外的项来被解释，一个项用于A行，而一个项用于B行：

{(Q_{Ai})}_{sup net} = {(Q_{Ai})}_{sup self} + \underset{and j is not a gap}{\underset{all j &NotEqual; i}{Σ}} {(Q_{Aj})}_{sup self} \cdot E \cdot e^{- FΔx (i, j)} + \underset{and j is a gap}{\underset{all j &NotEqual; i}{Σ}} {(Q_{Aj})}_{gap in} \cdot X_{5} \cdot e^{- Y_{5} \cdot Δx (i, j)}

+ D \cdot {{(Q_{Bi})}_{sup self} + \underset{and j is not a gap}{\underset{all j &NotEqual; i}{Σ}} {(Q_{Bj})}_{sup self} \cdot E \cdot e^{- FΔx (i, j)} + \underset{and j is a gap}{\underset{all j &NotEqual; i}{Σ}} {(Q_{Bj})}_{gap in} \cdot X_{5} \cdot e^{- Y_{5} \cdot Δx (i, j)}}

公式(7)

其中，

(Q_Ai)_sup net是可被供应到位置A_i的最大净气流，包括来自在集群内的所有机架的贡献

(Q_Aj)_sup self是由在位置A_j的机架提供的气流

(Q_Bj)_sup self是由在位置B_j的机架提供的气流

(Q_Aj)_gap in是通过在位置A_j的间隙进入的气流速率

(Q_Bj)_gap in是通过在位置B_j的间隙进入的气流速率

Δx(i，j)是在位置(狭缝)i和j之间的水平距离

E、F、X₅、和Y₅是经验常数

D是解释来自相对的行的效应的经验“耦合”常数

所有经验常数可通过将对大量布局的计算与通常通过CFD模拟创建的对应的“基准”情况进行比较而确定。在模型中的常数然后基于包括CI的多种指标被调整以提供与基准情况的最佳整体一致性。

在一个例子中，经验常数被确定为如下面的表格中所示的：

表格4：热通道集群的嵌入模型的常数

X1	1.000	Y1	12.736
				X2	1.000	Y2	2.486
X3	10.517	Y3	0.018
				X4	1.000	Y4	0.019
X5	1.000	Y5	8.548

CI于是等于在任何位置捕获的净气流与供应的净气流之比，其被表示为上限在100％的百分比。

在上面的实施方式中，提供了用于确定机架的不规范集群的热通道内的装置机架的捕获指数的嵌入式代数模型。如对本领域普通技术人员容易明显的，可创建类似的模型，其用于在其他布局——包括具有基于行的冷却器的冷通道、具有带孔砖的冷通道、以及具有基于行的冷却器和带孔砖的冷通道——中确定装置机架的捕获指数。

使用上面说明的代数方法，可以确定在不规范集群内的机架的CI。然后可使用分析结果来布置在如上所述的数据中心内的装置或者重新布置布局以保证满足特定的冷却要求。

在一个实施方式中，通常对于沿集群的两行的每个6英寸狭缝执行计算，以便工具可以与标准宽度装置机架一起使用；结果在被显示之前在实际的整个机架宽度上被求平均。

在本发明的至少一个实施方式的方法中，在成功地对不规范集群建模以后，该模型的结果可以作为系统的一部分来使用以给在数据中心内的装置排序，装运装置和安装装置。

在本文讨论的发明的至少一些实施方式中，实时评估和计算的性能指的是在大约几秒或者更短而不是几分钟或者更长的时间完成的过程，如利用复杂的计算发生的，例如涉及一般CFD计算的那些计算。

这样说明了本发明的至少一个实施方式的多个方面后，应当认识到，本领域技术人员容易想到各种更改、修改和改进。这样的更改、修改和改进被规定为本公开的一部分，并且被规定为在本发明的精神和范围内。因此，上述的描述和附图仅仅作为例子。

Claims

1.一种用于评估在数据中心内的不规范集群中的装置的计算机实现的方法，所述装置包括多个装置机架和至少一个冷却提供器，所述方法包括：

通过计算机系统接收关于所述多个装置机架的每一个装置机架和所述至少一个冷却提供器的数据，所述数据包括装置机架和所述至少一个冷却提供器的所述不规范集群的布局；

存储所接收的数据；

识别在所述布局内的至少一个间隙；

通过将所述至少一个间隙建模为空板、没有气流的机架、或气流通过其中的间隙确定所述多个装置机架的至少一个装置机架的性能指标，其中确定所述性能指标包括确定捕获指数；

基于所述至少一个间隙的特征确定校正值；

将所述校正值应用于所述多个装置机架的所述至少一个装置机架的所述性能指标以确定校正的性能指标；

基于所述校正的性能指标通过所述计算机系统确定所述多个装置机架的所述至少一个装置机架的冷却性能的指示；以及

显示所述数据中心的所述布局，其中所述布局包括所述多个装置机架的所述至少一个装置机架的所述冷却性能的所述指示。

2.如权利要求1所述的计算机实现的方法，还包括：至少部分地基于所述至少一个间隙的特征确定所述多个装置机架的每一个装置机架的所述捕获指数。

3.如权利要求2所述的计算机实现的方法，其中建模气流通过其中的所述间隙包括确定通过所述至少一个间隙的气流。

4.如权利要求3所述的计算机实现的方法，其中确定气流包括确定通过所述至少一个间隙从所述不规范集群的通道出来的气流，以及确定通过所述至少一个间隙进入所述通道的气流。

5.如权利要求4所述的计算机实现的方法，其中确定从所述通道出来的气流还包括确定所述多个装置机架的每一个装置机架与所述至少一个间隙之间的距离，并且确定进入所述通道的气流还包括确定所述至少一个冷却提供器与所述至少一个间隙之间的距离。

6.如权利要求1所述的计算机实现的方法，还包括根据所述布局定位在所述数据中心内的所述装置。

7.如权利要求3所述的计算机实现的方法，还包括根据所述布局定位在所述数据中心内的所述装置。

8.一种用于评估在数据中心内的不规范集群中的装置的系统，所述装置包括多个装置机架和至少一个冷却提供器，所述系统包括：

接口；以及

控制器，其配置成：

接收关于所述多个装置机架的每一个装置机架和所述至少一个冷却提供器的数据，所述数据包括装置机架和所述至少一个冷却提供器的所述不规范集群的布局；

在所述系统中存储所接收的数据；

识别在所述布局内的至少一个间隙；

基于所述至少一个间隙的特征确定校正值；

将所述校正值应用于所述多个装置机架的所述至少一个装置机架的所述性能指标以确定校正的性能指标；以及

基于所述校正的性能指标确定所述多个装置机架的所述至少一个装置机架的冷却性能的指示。

9.如权利要求8所述的系统，还包括连接到所述控制器的显示器，并且其中所述控制器还配置成显示所述数据中心的所述布局，其中所述布局包括所述多个装置机架的所述至少一个装置机架的所述冷却性能的所述指示。

10.如权利要求9所述的系统，其中所述控制器还配置成至少部分地基于所述至少一个间隙的特征确定所述多个装置机架的每一个装置机架的所述捕获指数。

11.如权利要求10所述的系统，其中所述控制器配置成确定通过所述至少一个间隙的气流。

12.如权利要求11所述的系统，其中所述控制器还配置成确定通过所述至少一个间隙从所述不规范集群的通道出来的气流，以及确定通过所述至少一个间隙进入所述通道的气流。

13.如权利要求12所述的系统，其中所述控制器还配置成确定所述多个装置机架的每一个装置机架与所述至少一个间隙之间的距离，以及确定所述至少一个冷却提供器与所述至少一个间隙之间的距离。

14.一种用于评估在数据中心内的不规范集群中的装置的评估系统，所述装置包括多个装置机架和至少一个冷却提供器，所述评估系统包括：

用于通过计算机系统接收关于所述多个装置机架的每一个装置机架和所述至少一个冷却提供器的数据的模块，所述数据包括装置机架和所述至少一个冷却提供器的所述不规范集群的布局；

用于存储所接收的数据的模块；

用于识别在所述布局内的至少一个间隙的模块；

用于通过将所述至少一个间隙建模为空板、没有气流的机架、或气流通过其中的间隙来确定所述多个装置机架的至少一个装置机架的性能指标的模块，其中确定所述性能指标包括确定捕获指数；

用于基于所述至少一个间隙的特征确定校正值的模块；

用于将所述校正值应用于所述多个装置机架的所述至少一个装置机架的所述性能指标来确定校正的性能指标的模块；

用于基于所述校正的性能指标头通过所述计算机系统确定所述多个装置机架的所述至少一个装置机架的冷却性能的指示的模块；以及

用于显示所述数据中心的所述布局的模块，其中所述布局包括所述多个装置机架的所述至少一个装置机架的所述冷却性能的所述指示。