CN102708419A - 数据中心效率分析及优化的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及数据中心效率分析及优化的方法和系统。本发明公开了用于估计数据中心在一段时间内的总体能量效率的方法、系统和计算机程序产品。在一个实施例中，与计算机可读的存储器耦接的计算机处理器被配置用于接收指示将要估计数据中心在其间的总体能量效率的时间段的时间参数，接收指示数据中心组件的性能特性以及在数据中心组件之间的运行相互作用的组件参数，至少部分基于用于估计其间的能量效率的时间段的组件参数来模拟数据中心组件的运行和相互作用，以及输出模拟的结果以估计数据中心的总体能量效率。

Description

数据中心效率分析及优化的方法和系统

技术领域

本发明涉及用于基于例如各种参数(诸如组件选择、地理位置、运行时间和/或数据中心的占地面积(footprint))来估计和优化现有的或新的数据中心的冷却能量消耗的工具。

背景技术

数据中心是用于运行大量服务器的设施。服务器通常包括计算硬件，诸如电路板、存储器和计算机处理器。服务器一般安装于机架或机柜中。每个机柜通常容纳大约40台服务器。在一个数据中心楼层(floor)内可以有数百个这样的机柜。

数据中心通常消耗大量的电力并且产生大量的热量。所产生的热量必须从数据中心散逸出去以便满足服务器组件的运行要求。在数据中心中能够采用各种冷却设备来散逸所产生的热量。此类解决方案包括但不限于：空调器、自然冷却机组、压缩空气通风系统、冷水、水泵、制冷设备、冷却塔、水侧节能器(water side economizer)和服务器机架风扇。

为特定的数据中心确定哪些散热方案的能量效率最高是一项困难的工作。而且，诸如在数据中心地点的气候条件和能源成本之类的外部因素能够影响数据中心的最佳冷却策略。

发明内容

本发明的一个示例方面是一种用于通过计算机来估计数据中心在一段时间内的总体能量效率的方法。该方法包括接收一个或更多个时间参数，该时间参数指示估计数据中心于其间的总体能量效率的时间段。还接收多个组件参数。组件参数指示数据中心组件的性能特性以及在数据中心组件之间的运行相互作用(operational interaction)。该方法还包括至少部分基于用于估计其间的能量效率的时间段的组件参数来模拟数据中心组件的运行和相互作用，并且输出该模拟的结果。该结果指示了数据中心的总体能量效率。

本发明的另一示例方面是一种用于估计数据中心在一段时间内的总体能量效率的系统。该系统包括计算机可读的存储器和计算机处理器。计算机被配置用于：接收指示估计数据中心于其间需要的总体能量效率的时间段的时间参数；接收指示数据中心组件的性能特性以及在数据中心组件之间运行相互作用的组件参数；至少部分地基于估计其间的能量效率的时间段的组件参数来模拟数据中心组件的运行和相互作用；以及，输出模拟结果以估计数据中心的总体能量效率。

本发明的又一示例方面是一种用于估计数据中心在一段时间内的总体能量效率的计算机程序产品。该计算机程序产品包括计算机可读的程序代码，该程序代码被配置用于：接收一个或更多个时间参数，该时间参数指示估计数据中心于其间需要的总体能量效率的时间段；接收多个组件参数，该组件参数指示数据中心组件的性能特性以及在数据中心组件之间的运行相互作用；至少部分地基于估计其间的总体能量效率的时间段的组件参数来模拟数据中心组件的运行和相互作用；以及，输出模拟结果以指示数据中心的总体能量效率。

附图说明

图1示出了由本发明的一个实施例所构思的一种用于估计数据中心在一段时间内的能量效率的示例计算机系统。

图2示出了被配置用于根据组件和时间段来提供数据中心的能量效率估计的报告的图1的计算机系统的实施例。

图3示出了由本发明的一个实施例所构思的用于估计数据中心在一段时间内的能量效率的示例流程图。

图4A和4B示出了其中环境数据库和组件模型数据库分别被用来接收环境参数和组件参数的图3的流程图的两种可能的增强。

图5A和5B示出了根据组件和时间段或者为多种模拟运行提供数据中心的能量效率估计的报告的图3的流程图的两种可能的增强。

图6示出了可以由本发明的实施例模拟以估计数据中心在一段时间内的能量效率的几个典型的数据中心组件。

图7示出了可以由本发明的实施例用来接收来自用户的组件和模型参数以估计数据中心在一段时间内的能量效率的图形用户界面(GUI)的实例。

具体实施方式

参照本发明的实施例来描述本发明。本发明的全部描述均参考图1-7进行。

如以下将更详细地描述的，本发明的实施例能够帮助估计和优化现有的或新的数据中心的冷却能量消耗。该工具的用户可以指定数据中心的各种参数，诸如冷却组件、地理位置、运行时间和/或数据中心占地面积。该工具允许用户模拟所指定的数据中心的能量消耗，并且帮助用户找到数据中心的最优能量消耗配置。例如，用户可以模拟各种数据中心配置并且对模拟结果进行比较分析以达到能量效率最高的数据中心配置。

图1示出了由本发明所构思的用于估计数据中心在一段时间内的总体能量效率的示例计算机系统102。应当指出，图1所示的计算机系统只是本发明的各种布置的一个实例，而不应被理解为将本发明限定于任何特定的配置。

图1所给出的计算机系统102包括与计算机可读的存储器104耦接的计算机处理器106。计算机处理器106被配置用于读取计算机存储器104中的数据108以及将数据108写入计算机存储器104中。

计算机系统102被配置用于接收来自用户或另一计算机系统的输入数据(如箭头112、116、120、124、128、132和136所示)。典型地，接收来自用户的输入数据通过显示于计算机显示器上的图形用户界面(GUI)以及一个或更多个输入设备来进行。本技术领域所使用的某些常见的输入设备是计算机键盘、计算机鼠标和触摸屏显示器。接收来自另一计算机系统的数据一般通过链接数据接收及发送计算机系统的网络连接来完成。

计算机系统102还被配置用于向用户显示输出数据和/或将输出数据发送到另一计算机系统(如箭头156所示)。典型地，向用户显示输出数据通过计算机显示器或打印机来完成。将数据发送到另一计算机系统一般通过链接接收及发送计算机系统的网络连接来完成。

图1所示的计算机系统102被另外配置用于按照以下方式与若干数据库通信：允许计算机处理器106将数据存储于数据库中，查询数据库以找出先前保存的数据，以及接收来自数据库的数据(如箭头140、144、148和152所示)。通常，数据库能够是允许计算机处理器写入及读取数据的任何持久的计算机存储设备。该计算机存储设备能够被实现为计算机系统自身的一部分；例如，以通过SATA总线与计算机系统102的其余组件连接的硬盘驱动器的形式。计算机存储设备还能够被实现为例如经由网络连接与计算机系统102链接的附网存储设备(network-attached storage)。

计算机系统102被配置成接收用来估计数据中心的能量效率的多个参数114、118、122、126、130、134和138。应当注意，并非图1所示的全部参数都是计算机系统估计数据中心的能量效率所必需的。

时间参数114指示针对其估计数据中心的总体能量效率的时间段。时间参数的实例可以是日期范围(例如，从1月1日到12月31日)或者单个时间段(例如，6个月或1年)。在输入数据由用户提供的情形中，时间参数能够在计算机键盘上键入或者使用诸如下拉列表或图形日历之类的GUI元素在计算机显示器上选择。

组件参数118描述了个体数据中心组件的类型、这些数据中心组件的性能特性以及它们之间的运行相互作用。用于描述个体数据中心组件的类型的组件参数是，例如，计算机服务器、计算机房用空调器(CRAC)或制冷设备(chiller plant)。用于进一步描述那些相同的示例数据中心组件的性能特性参数的实例是计算机服务器在给定时间段内的热量输出和电力消耗，计算机房用空调器在给定时间段内的冷却能力和电力消耗，以及制冷设备在给定时间段内的冷却能力和电力消耗或燃气动力消耗。最后，用于描述相同的示例数据中心组件之间的运行相互作用的组件参数的实例可以是用于指示计算机服务器正由计算机房用空调器冷却并且计算机房用空调器与制冷设备连接的参数。

应当注意，相同类型的多个数据中心组件可以由组件参数通过为每个组件提供单独的参数或者指示给定类型的组件的数量来描述。因而，例如，组件参数可以描述通过与单个制冷设备连接的两个计算机房用空调器来冷却的30台相同的计算机服务器。在本发明的其中组件参数由用户提供的实施例中，用户可以使用GUI通过选择或键入每个组件类型，选择或键入每个组件的性能特性，以及指示组件之间的相互作用，来描述个体数据中心组件。

如上所述，在图1所示的本发明的实施例中，可以为每个数据中心组件或每种类型的组件单独提供用于描述数据中心组件的类型、性能特性以及运行相互作用的组件参数118。图1所示的另一选项是提供用于描述预定义的数据中心组件的模型的多个模型参数122，其中预定义的数据中心组件的模型能够由计算机处理器106从组件模型数据库142中引用(140)。计算机处理器106能够检索保存于组件模型数据库142中的与预定义的数据中心组件模型相关的组件参数。例如，组件模型数据库142可以含有关于计算机房用空调器的三种模型(即，模型A、B和C)的功率消耗和冷却能力的信息。在其中输入数据由用户提供的实施例中，用户可以选择模型B并且指出给定类型的两个组件存在于数据中心中。计算机处理器106接收(120)该选择作为模型参数122，并且用它来在组件模型数据库142中查找(140)计算机房用空调器模型B的组件参数。

图1所示的实施例还设想：计算机系统102被配置用于接收(124)用于描述数据中心运行的周围环境的特性的环境参数126。此类环境特性是，例如，气温、空气湿度和大气压力。环境参数126可以描述估计其内的能量效率的总的时间段(如时间参数114所指示的)的环境特性。例如，在估计一年的能量效率时可以将环境参数126指定为年平均气温。作为选择，环境参数126可以描述在由时间参数114指示的时间段内的多个离散的时间间隔的环境特性。例如，在再次估计一年的能量效率时环境参数126可以指定该年份每个月的月平均气温。

系统102可以包括存储关于多个地理位置和时间段的环境特性的信息的环境数据库146。而且，计算机处理器106可以接收指示正在分析的数据中心的地理位置的地理参数130。计算机处理器106可以基于地理参数130和时间参数114来查询环境数据库146以接收环境参数126。

系统102可以接收指示由数据中心消耗的能源的单位成本的多个成本参数134。这些能源可以包括由数据中心使用的电力、天然气和/或水。

系统102可以接收多个数据中心参数138。数据中心参数138可以包括数据中心的建筑物数、楼层数、服务器的房间数、服务器房间的大小、服务器房间的最高温度以及数据中心的运行小时数。

计算机处理器106被配置用于至少部分基于用于估计其间的能量效率的时间段的组件参数来模拟数据中心组件的运行和相互作用。模拟结果158可以被输出到用户终端或结果数据库154。结果数据库154存储数据中心组件的运行和相互作用的多种模拟的结果。

为了方便数据中心的模拟，可以由计算机处理器106将中间数据150存储于计算机存储器中。中间数据150包括估计其间的总体能量效率的时间段内的不同时间间隔中的每一时间间隔的每一数据中心组件的模拟结果。

在一个实施例中，计算机处理器106被配置用于生成由数据中心组件之间的运行相互作用所引起的热交换以及在数据中心组件与周围环境之间的热交换的热力学模型110。热力学模型110被用来估计数据中心组件的能量消耗。模拟数据中心组件的运行和相互作用还可以包括使用一个或更多个成本参数134。

在本发明的一个实施例中，数据中心设施的能量消耗由计算机处理器106使用各种近似方法来计算。例如，每个冷却剂回路都能够被假定在压力和流量之间具有特定的关系。机电低效率(Electro-mechanicalinefficiency)因素被考虑在内以估计泵和/或风机的功率消耗。回归模型可以被用于制冷设备以预测压缩机在所计算的压力和流量条件下的功率消耗。天气数据能够取给定年份的各种粒度(granularity)的平均值。作为选择，能够使用本领域技术人员已知的商业可用软件来执行逐个小时的天气数据计算。

使用模拟结果158，计算机处理器106能够基于数据中心参数138来确定最优的数据中心配置。计算机处理器106还被配置用于将数据中心组件的运行和相互作用的模拟结果存储于结果数据库154中。计算机处理器106还能够接收指示数据中心组件的运行和相互作用的模拟的模拟报告参数。可以基于模拟报告参数来查询结果数据库154以检索一种或更多种模拟的结果，并且显示所检索到的结果。

系统102还可以被配置用于生成“假设(what if)”报告160。该“假设”报告160允许用户探究所提出的对数据中心的改变，并确定这些改变是否会提高数据中心的总体能量效率。例如，通过调整组件参数118、模型参数122、环境参数126、地理参数130、成本参数134和数据中心参数138，用户能够模拟所提出的对现有的或新的数据中心的改变，并且快速地确定这样的改变是否将有利于数据中心的设计。

转至图2，图中示出了本发明的关于用于生成切片报告(slicingreport)214的系统102的配置的另一个实施例。如下文将讨论的，切片报告214给出了集中于特定的数据中心组件和/或参数上的模拟结果。

在本实施例中，组件报告参数由计算机处理器106来接收。报告参数204指示待包含于切片报告214内的一个或更多个数据中心组件。处理器106还可以接收时间报告参数208。时间报告参数208指示估计其间的总体能量效率的时间段内的一个或更多个时间间隔。

计算机处理器106基于报告参数204和/或报告参数208来查询中间数据150以找出匹配的报告。如上文所讨论的，中间数据150包括估计其间的总体能量效率的时间段内的不同时间间隔中的每一时间间隔的每一数据中心组件的模拟结果。与所输入的报告参数204和/或报告参数208匹配的中间数据150被输出到切片报告214。

图3示出了由本发明的一个实施例所构思的用于估计数据中心在一段时间内的能量效率的示例流程图。如下文将更详细地描述的，流程图可以被实现为在非瞬时的计算机存储器中的计算机代码、硬件或者它们的结合。

处理流程从接收操作304开始。在该操作期间，由计算机处理器接收一个或更多个时间参数。时间参数指示估计数据中心于其间的总体能量效率的时间段。在接收操作304完成之后，控制转到接收操作306。

在接收操作306中，接收多个组件参数。组件参数指示数据中心组件的性能特性以及在数据中心组件之间的运行相互作用。数据中心组件的性能特性可以包括电力消耗、天然气消耗、水消耗、热量生成、热量散逸、空气量、空气压力、水量、水压力、能够冷却的最大面积、和/或能够服务的最大楼层数。

在一个实施例中，组件参数被存储于数据中心类型的数据库中并且可从其中检索到。该数据库包含关于多种数据中心类型的数据中心组件的性能特性和运行相互作用的信息。在本实施例中，接收操作306可以包括接收一个或更多个数据中心类型参数。数据中心类型参数指示数据中心类型，数据中心类型包括配置用于共同运行和相互作用的多个数据中心组件。基于所接收到的数据中心类型参数来查询数据中心类型的数据库，并且所产生的来自数据库的查询结果包括基于数据中心类型参数的组件参数。在接收操作306完成之后，控制转到接收操作308。

在接收操作308中，接收多个环境参数。环境参数指示周围环境在用于估计其间总体能量效率的时间段内的一个或更多个时间间隔中的特性。周围环境的特性可以是，例如，气温、空气湿度、露点、大气压力、和/或降水量。在接收操作308完成之后，控制转到接收操作310。

在接收操作310中，接收多个成本参数。成本参数指示由数据中心消耗的能源的单位成本。该能源可以是，例如，电力、天然气和/或水。在接收操作310完成之后，控制转到接收操作312。

在接收操作312中，接收多个数据中心参数。数据中心参数可以包括，例如，数据中心中的数据中心建筑物数、数据中心中的楼层数、数据中心中的服务器房间的数量、数据中心中的服务器房间的大小、数据中心中的服务器房间的最高温度、和/或数据中心的运行小时数。在接收操作312完成之后，控制转到生成操作314。

在生成操作314中，热交换的热力学模型通过计算机处理器来生成。热力学模型描述了数据中心组件之间的运行相互作用，以及在数据中心组件和周围环境之间的热交换。在生成操作314完成之后，控制转到模拟操作316。

然后，在模拟操作316中，由计算机处理器至少部分基于用于在估计其间的能量效率的时间段的组件参数来模拟数据中心组件的运行和相互作用。在模拟操作316完成之后，控制转到存储操作318。

在存储操作318中，来自模拟数据中心组件的运行和相互作用的中间数据被存储于计算机可读的存储器内。中间数据包括在估计其间的总体能量效率的时间段内的时间间隔中的每一时间间隔的每一数据中心组件的模拟结果。在存储操作318完成之后，控制转到估计操作320。

在估计操作320中，在操作314中所生成的热力学模型被用来估计数据中心组件的能量消耗。在估计操作322中，模拟结果被用来部分基于在操作310中所接收到的成本参数估计数据中心的能源成本。模拟操作316可以包括确定操作324。在该操作中，确定基于数据中心参数的最优的数据中心配置。

然后，在存储操作326中，数据中心组件的运行和相互作用的模拟结果被存储于结果数据库内。结果数据库被配置用于包含数据中心组件的运行和相互作用的多种模拟的结果。在存储操作326完成之后，控制转到输出操作328。

在输出操作328中，模拟结果被输出。该结果能够指示数据中心的总体能量效率。在一个实施例中，输出操作328可以包括：接收指示数据中心组件的运行和相互作用的一种或更多种模拟的一个或更多个模拟报告参数，基于模拟报告参数查询结果数据库以检索一种或更多种模拟的结果，以及显示检索到的一种或更多种模拟的结果。在本发明的其他实施例中，模拟的结果可以指示数据中心的总能量消耗、每一数据中心组件的能量消耗、数据中心的在估计其间的总体能量效率的时间段内的多个时间间隔中的每一时间间隔的总能量消耗、每一数据中心组件的在估计其间的总体能量效率的时间段内的多个时间间隔中的每一时间间隔的能量消耗、在估计其间总体能量效率的时间段服务器房间的平均温度、和/或在估计其间总体能量效率的时间段服务器房间的最高温度。

如上文所讨论的，模拟可以在地理方面(geographic)并入数据中心的地理位置。在图4A中，示出了该实施例的步骤。

在接收操作404中，接收一个或更多个地理参数。地理参数包括数据中心的地理位置的指示。在接收操作404完成之后，控制转到查询操作406。

在查询操作406中，基于地理参数以及用于估计其间的总体能量效率的时间段来查询环境信息的数据库。环境信息的数据库包括关于多个地理位置在至少一个时间间隔内的环境特性的信息。在查询操作406完成之后，控制转到接收操作408。

在接收操作408中，基于地理参数从环境信息的数据库中接收环境参数。如上文所讨论的，环境信息能够描述数据中心运行的周围环境的特性。然后，该过程可以进行到模拟操作316(参见图3)，在该模拟操作316中，数据中心组件的运行和相互作用由计算机处理器至少部分基于所接收到的环境信息来模拟。

在本发明的一个实施例中，处理器可以使用待模拟的数据中心组件的预定义模型。图4B示出了该实施例的步骤。

在接收操作414中，由处理器来接收一个或更多个模型参数。模型参数可以指示数据中心组件模型。而且，数据中心组件模型可以包括配置用于共同运行和相互作用的多个数据中心组件。数据中心组件可以包括，例如，空调器(AC)、计算机房用空调器(CRAC)、自然冷却机组(FCU)、压缩空气通风系统、冷水(CHW)管路、CHW管阀、CHW泵、增压冷水(BCW)泵、制冷设备(chiller plant)、制冷压缩机、冷却塔、水侧节能器、计算机服务器、网络交换机、计算机服务器机架、计算机服务器机架风扇、不间断电源(UPS)、和/或电力联产系统(electrical co-generation system)。在接收操作414完成之后，控制转到查询操作416。

在查询操作416中，基于模型参数来查询数据中心组件模型的数据库。数据中心组件模型的数据库包括关于多种数据中心组件模型的数据中心组件的性能特性和运行相互作用的信息。在查询操作416完成之后，控制转到接收操作418。

在接收操作418中，基于模型参数从数据中心组件模型的数据库中接收组件参数。然后，处理过程可以进行到模拟操作316(参见图3)，在该模拟操作316中，由计算机处理器至少部分基于所接收到的组件参数来模拟数据中心组件的运行和相互作用。

现在转到图5A，图中示出了模拟过程的另一个实施例。该实施例允许用户显示对于模拟时间的及对于特定的数据中心组件的模拟数据的所存储的中间数据。该过程包括接收操作504，在接收操作504中，由计算机处理器来接收组件报告参数；组件报告参数指示一个或更多个数据中心组件。在接收操作504完成之后，控制转到接收操作506。

在接收操作506中，接收来自用户的时间报告参数。时间报告参数指示在估计其间的总体能量效率的时间段内的一个或更多个时间间隔。然后，控制转到显示操作508。

在显示操作508中，显示对于所接收的组件报告参数以及所接收的时间报告参数的所存储的中间数据。

图5B示出了本发明的用于显示所保存的数据中心模拟结果的另一个实施例。如上所述，数据中心模拟结果可以保存于结果数据库154中(参见图1)。因而，结果数据库包含数据中心组件的运行和相互作用的多种模拟的结果。

该过程包括接收操作514，在接收操作514中，接收模拟报告参数。模拟报告参数指示数据中心组件的运行和相互作用的一种或更多种模拟。在接收操作514完成之后，控制转到查询操作516。

在查询操作516中，基于模拟报告参数来查询结果数据库。结果，从结果数据库中检索到一种或更多种模拟的结果。在查询操作516完成之后，控制转到显示操作518。

在显示操作518中，显示检索到的模拟的结果。如上所述，向用户显示输出数据通常通过计算机显示器或打印机来进行。作为选择，可以将结果作为数据包经由网络来发送。

图6示出了数据中心设施的示意图，该数据中心设施可以通过以上所讨论的模拟工具来模拟。应当指出，模拟工具可以被用来模拟数据中心设施的其他众多配置。所述设施包括数据中心建筑物602。如图所示，数据中心建筑物包含服务器机架、高架地板和空调机组。

第一水回路604和606使用泵站610使水(或别的制冷剂)从制冷设备608流到空调机组。因而，冷却水604进入空调机组并且冷却数据中心602中的空气。受热水606然后转到制冷设备608。制冷设备608使用例如蒸汽压缩制冷循环来冷却该受热水。

制冷设备608与冷凝器水回路611和612接口连接。冷凝器水回路611和612包括泵站616和冷却塔614。在冷却塔614中，受热水612被喷射于风机618之上，促使空气620蒸发掉部分受热水612并且使受热水612冷却下来。冷却水611然后被收集并被回流到制冷设备608。

图7示出了由本发明所构思的模拟器的示例用户界面(UI)702。用户界面702包括示意图部分710。示意图部分710显示了正在模拟的数据中心设施的功率消耗模型。该部分为用户提供了正在分析的数据中心设施的可视化(visualization)。在用户输入数据中心运行参数时，示意图部分710被自动更新以显示当前的数据中心配置的示图。

在热力学模型参数部分704中，设施设备由用户来选择。例如，用户可以指示数据中心是否包括水冷式制冷设备、水侧节能器、空气侧节能器、和/或联产系统。所选的每个组件都是与模拟模型相关的。在用户选择所期望的设备时，示意图部分710被更新以示出所选的组件。而且，用户可以选择该数据中心的地理位置的典型的预配置的模型。

电力模型参数部分706允许用户指示电力模型的描述。电力模型参数部分706可以被用来指定数据中心的等级水平(tier level)。等级水平对应于数据中心所需的冗余和有效性的水平。模型可以是，例如，表示数据中心组件和热回路的配置的代数方程和回归函数。模型还可以使用商业可用工具(例如，Matlab)来创建。

总体拥有成本(TCO)参数部分708允许用户指示总体拥有成本模型的描述。这些部分被用来计算能量消耗及该消耗的成本。也可以指定由数据中心使用的设备的成本。

用户界面702还包括模拟结果部分720。显示器的这部分示出了模拟结果的图表。

“标准结果”部分712允许用户查看模拟结果的预定义图表。模拟结果的预定义图表可以包括，例如，按功能单元(IT、冷却、电力等)的数据中心费用的细目分类、具体冷却设备(水冷机组、冷却塔、泵等)的功率损耗、性能系数图表。

“详细结果”部分716让用户定制模拟结果的显示图表。该部分允许用户更密切地检查所生成的数据。“数据切片”部分718为用户提供了数据过滤选项。该部分能够被用来，例如，产生湿度表和年度直方图。

情境(scenarios)部分714输入“假设(what if)”情境，用于运行不同的模型输入，如上文所讨论的。用户能够使用该选项，通过在某一数值范围内改变一个或更多个参数来研究数据中心效率。

本领域技术人员应当意识到，本发明的各个方面可以被实现为系统、方法或计算机程序产品。因此，本发明的各个方面可以采用下列形式：完全硬件的实施方案、完全软件的实施方案(包括固件、常驻软件、微代码等)或者结合了软件和硬件方面的实施方案，所述软件和硬件方面在此一般全都可以称为“电路”、“模块”或“系统”。而且，本发明的各个方面可以采用实现于一个或更多个计算机可读的媒体中的计算机程序产品的形式，该计算机可读的媒体具有实现于其上的计算机可读的程序代码。

可以使用一个或更多个计算机可读的媒体的任意组合。计算机可读的媒体可以是计算机可读的信号媒体或计算机可读的存储媒体。计算机可读的存储媒体可以是，例如，但不限于，电子的、磁的、光的、电磁的、红外线的或半导体的系统、装置或设备，或者它们的任意适合的组合。计算机可读的存储媒体的更多具体实例(非穷尽性列表)包括：具有一根或更多根导线的电连接、便携式计算机软盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦可编程只读存储器(EPROM或闪速存储器)、光纤、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件或者它们的任意适合的组合。在本文的上下文中，计算机可读的存储媒体可以是能够容纳或存储由指令执行系统、装置或设备使用的或者与指令执行系统、装置或设备连接的程序的任何有形媒体。

计算机可读的信号媒体可以包括其中实现有计算机可读的程序代码(例如，在基带中或者作为载波的一部分)的传播的数据信号。该传播信号可以采用多种形式中的任一种，包括，但不限于，电磁的、光的或者它们的任意适合的组合。计算机可读的信号媒体可以是非计算机可读的存储媒体的并且能够传送、传播或传输由指令执行系统、装置或设备使用的或者与指令执行系统、装置或设备连接的程序的任何计算机可读的媒体。

实现于计算机可读的媒体上的程序代码可以使用任意合适的媒体来传输，包括但不限于无线、有线线路、光纤电缆、射频(RF)等，或者它们的任意适合的组合。

用于执行本发明的各个方面的操作的计算机程序代码可以用一种或更多种编程语言的任意组合来编写，包括面向对象编程语言(例如，Java、Smalltalk、C++等)和常规的过程编程语言(例如，C编程语言或相似的编程语言)。程序代码可以按以下方式来执行：全部在用户的计算机上，部分在用户的计算机上，作为独立的软件包，部分在用户的计算机上以及部分在远程计算机上，或者全部在远程计算机或服务器上。在后一种情形中，远程计算机可以通过任意类型的网络(包括局域网(LAN)或广域网(WAN))与用户的计算机连接，或者可以连接到外部的计算机，例如，通过使用互联网服务提供商的国际互联网(Internet)。

本发明的各个方面在下面参照根据本发明的实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图来描述。应当理解，流程图和/或框图的每个块以及流程图和/或框图中的块的组合能够通过计算机程序指令来实现。这些计算机程序指令可以被提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程的数据处理装置的处理器，用于产生机器，使得经由计算机或其他可编程的数据处理装置的处理器来执行的指令创建用于实现在流程图和/或框图的一个或更多个块中所指定的功能/动作的装置。

这些计算机程序指令还可以存储于计算机可读的媒体中，这些计算机程序指令能够引导计算机、其他可编程的数据处理装置或其他设备以特定的方式来起作用，使得存储于计算机可读的媒体中的指令产生包含用于实现在流程图和/或框图的一个或更多个块中所指定的功能/动作的指令的制品。

计算机程序指令还可以被装载到计算机、其他可编程的数据处理装置或其他设备上，用于促使一系列的操作步骤在计算机、其他可编程的装置或其他设备上执行，以便产生计算机实现的过程，使得在计算机或其他可编程的装置上执行的指令提供用于实现在流程图和/或框图的一个或更多个块中的所指定的功能/动作的过程。

在附图中的流程图和框图示出了根据本发明的各个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能的实现方式的体系结构、功能和操作。在这点上，在流程图或框图中的每个块都可以表示含有用于实现所指定的逻辑功能的一个或更多个可执行的指令的代码模块、代码段或部分代码。还应当指出，在某些可另选的实现方式中，在块中所提到的功能可以按照不同于附图所提到的顺序出现。例如，连续示出的两个块实际上可以基本上同时执行，或者块有时可以按照相反的顺序来执行，取决于所涉及的功能。还应当指出，框图和/或流程图的每个块以及在框图和/或流程图中的块的组合能够通过用于执行所指定的功能或动作的基于专用硬件的系统或者专用硬件和计算机指令的组合来实现。

虽然本文已经描述了本发明的优选的实施例，但是本领域技术人员应当理解，不管是现在还是将来都可以进行属于下面的权利要求的范围之内的各种改进和增强。这些权利要求应当理解为用于维护对首先提出的发明的适当的保护。

Claims (21)

1.一种用于通过计算机来估计数据中心在一段时间内的总体能量效率的方法，所述方法包括：

接收一个或更多个时间参数，所述时间参数指示估计所述数据中心在其间的总体能量效率的所述时间段；

接收多个组件参数，所述组件参数指示数据中心组件的性能特性以及在所述数据中心组件之间的运行相互作用；

至少部分基于用于估计其间的所述能量效率的所述时间段的所述组件参数，通过计算机处理器来模拟所述数据中心组件的运行和相互作用；以及

输出所述模拟的结果，所述结果指示所述数据中心的所述总体能量效率。

2.根据权利要求1所述的方法，其中模拟所述数据中心组件的运行和相互作用包括：

接收多个环境参数，所述环境参数指示周围环境在估计其间的所述总体能量效率的所述时间段内的一个或更多个时间间隔中的特性，所述周围环境的所述特性选自气温、空气湿度、露点、大气压力和降水量中的至少一个；

生成由在所述数据中心组件之间的所述运行相互作用所引起的热交换以及在所述数据中心组件与所述周围环境之间的热交换的热力学模型；以及

使用所述热力学模型来估计所述数据中心组件的能量消耗。

3.根据权利要求2所述的方法，其中接收所述环境参数包括：

接收一个或更多个地理参数，所述地理参数包括所述数据中心的地理位置的指示；

基于所述地理参数以及估计在其间的总体能量效率的所述时间段来查询环境信息数据库，所述环境信息数据库包括关于多个地理位置在一个或更多个时间间隔内的环境特性的信息；以及

从所述环境信息数据库中接收基于所述地理参数的所述环境参数。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述数据中心组件每个都包括一个或更多个个体单元，所述一个或更多个个体单元选自空调器、计算机房用空调器、自然冷却机组、压缩空气通风系统、冷水管路、冷水管阀、冷水泵、增压冷水泵、制冷设备、制冷压缩机、冷却塔、水侧节能器、计算机服务器、网络交换机、计算机服务器机架、计算机服务器机架风扇、不间断电源、和电力联产系统中的至少一个。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述数据中心组件的所述性能特性选自电力消耗、天然气消耗、水消耗、热量生成、热量散逸、空气量、空气压力、水量、水压力、能够冷却的最大面积、以及能够服务的最大楼层数中的至少一个。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括：

接收多个数据中心参数，所述数据中心参数包括数据中心的建筑物数、楼层数、服务器房间数、服务器房间的大小、服务器房间的最高温度、以及数据中心的运行小时数中的至少一个；以及

其中模拟所述数据中心组件的所述运行和相互作用包括基于所述数据中心参数来确定最优的数据中心配置。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述模拟的结果选自下列中的至少一个：所述数据中心的总能量消耗、每一数据中心组件的能量消耗、所述数据中心在估计其间的总体能量效率的所述时间段内的多个时间间隔中的每一时间间隔的总能量消耗、每一数据中心组件在估计其间的总体能量效率的所述时间段内的多个时间间隔中的每一时间间隔的能量消耗、在估计其间总体能量效率的所述时间段服务器房间的平均温度、以及在估计其间总体能量效率的所述时间段服务器房间的最高温度。

8.根据权利要求1所述的方法，还包括：

接收多个成本参数，所述成本参数指示由所述数据中心消耗的能源的单位成本，所述能源选自电力、天然气和水中的至少一个；

其中模拟所述数据中心组件的所述操作和相互作用至少部分基于所述成本参数；以及

其中所述模拟的所述结果选自下列中的至少一个：所述数据中心的总体能源成本、每一数据中心组件的能源成本、所述数据中心在估计其间的总体能量效率的所述时间段内的多个时间间隔中的每一时间间隔的总体能源成本、每一数据中心组件在估计其间的总体能量效率的所述时间段内的多个时间间隔中的每一时间间隔的能源成本、以及每一能源的总体能源成本。

9.根据权利要求1所述的方法，其中接收所述组件参数包括：

接收一个或更多个模型参数，所述模型参数指示数据中心组件模型，所述数据中心组件模型包括配置用于共同运行和相互作用的多个数据中心组件；

基于所述模型参数来查询数据中心组件模型数据库，所述数据中心组件模型数据库包含关于多种数据中心组件模型的数据中心组件的性能特性和运行相互作用的信息；

从所述数据中心组件模型数据库中接收基于所述模型参数的所述组件参数。

10.根据权利要求1所述的方法，其中接收所述组件参数包括：

接收一个或更多个数据中心类型参数，所述数据中心类型参数指示数据中心类型，所述数据中心类型包括配置用于共同运行和相互作用的多个数据中心组件；

基于所接收到的数据中心类型参数来查询数据中心类型数据库，所述数据中心类型数据库包含关于多个数据中心类型的数据中心组件的所述性能特性和运行相互作用的信息；

从所述数据中心类型数据库接收基于所述数据中心类型参数的所述组件参数。

11.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法还包括：

存储来自模拟所述数据中心组件的所述操作和相互作用的中间数据，所述中间数据包括每一数据中心组件的在估计其间的总体能量效率的所述时间段内的多个时间间隔中的每一时间间隔的模拟结果；

接收一个或更多个组件报告参数，所述组件报告参数指示一个或更多个数据中心组件；

接收一个或更多个时间报告参数，所述时间报告参数指示在估计其间的总体能量效率的所述时间段内的一个或更多个时间间隔；以及

显示对于所接收的组件报告参数和所接收的时间报告参数的所存储的中间数据。

12.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法还包括：

将所述数据中心组件的所述操作和相互作用的所述模拟的结果存储于结果数据库中，所述结果数据库包含所述数据中心组件的所述操作和相互作用的多种模拟的结果；

接收用于指示所述数据中心组件的所述操作和相互作用的一种或更多种模拟的一个或更多个模拟报告参数；

基于所述模拟报告参数来查询所述结果数据库以检索一种或更多种模拟的结果；以及

显示所检索的所述一种或更多种模拟的结果。

13.一种用于估计数据中心在一段时间内的总体能量效率的系统，所述系统包括：

计算机可读的存储器；以及

与所述计算机可读的存储器耦接的计算机处理器，所述计算机处理器被配置用于：

接收指示需要估计所述数据中心于其间的所述总体能量效率的所述时间段的一个或更多个时间参数；

接收指示所述数据中心组件的性能特性以及在所述数据中心组件之间的运行相互作用的多个组件参数；

至少部分基于用于估计其间的所述能量效率的所述时间段的所述组件参数来模拟所述数据中心组件的运行和相互作用；以及

输出所述模拟的结果以估计所述数据中心的所述总体能量效率。

14.根据权利要求13所述的系统，其中所述计算机处理器在模拟所述数据中心组件的所述操作和相互作用时还被配置用于：

接收多个环境参数，所述环境参数指示周围环境在估计其间的所述总体能量效率的所述时间段内的特性；

生成由所述数据中心组件之间的所述运行相互作用所引起的热交换以及在所述数据中心组件与所述周围环境之间的热交换的热力学模型；以及

使用所述热力学模型来估计所述数据中心组件的能量消耗。

15.根据权利要求14所述的系统，还包括：

环境信息数据库，所述环境信息数据库被配置用于存储关于多个地理位置和时间段的环境特性的信息；以及

其中所述计算机处理器在接收所述环境参数时还被配置用于接收包括所述数据中心的所述地理位置的指示的一个或更多个地理参数，并且基于所述地理参数以及估计其间的所述总体能量效率的所述时间段来查询所述环境信息数据库，以接收基于所述地理参数的所述环境参数。

16.根据权利要求13所述的系统，其中所述计算机处理器在模拟所述数据中心组件的所述操作和相互作用时还被配置用于：

接收多个数据中心参数，所述数据中心参数包括数据中心的建筑物数、楼层数、服务器房间数、服务器房间的大小、服务器房间的最高温度、以及数据中心的运行小时数中的至少一个；以及

基于所述数据中心参数来确定最优的数据中心配置。

17.根据权利要求13所述的系统，其中所述计算机处理器还被配置用于：

接收多个成本参数，所述成本参数指示由所述数据中心消耗的能源的单位成本，所述能源选自电力、天然气和水中的至少一个；以及

其中所述计算机处理器在模拟所述数据中心组件的所述操作和相互作用时还被配置成使用所述成本参数中的一个或更多个。

18.根据权利要求13所述的系统，还包括：

数据中心组件模型数据库，每个数据中心组件模型包括配置用于共同运行和相互作用的多个数据中心组件，所述数据中心组件模型数据库被配置用于存储关于多种数据中心组件模型的数据中心组件的所述性能特性和运行相互作用的信息；以及

其中所述计算机处理器在接收所述组件参数时还被配置用于接收指示数据中心组件模型的一个或更多个模型参数，并且基于所述模型参数来查询所述数据中心组件模型数据库以接收所述组件参数。

19.根据权利要求13所述的系统，还包括：

数据中心类型数据库，每种数据中心类型包括配置用于共同运行和相互作用的一个或更多个数据中心组件，所述数据中心类型数据库被配置用于存储关于多种数据中心类型的数据中心组件的所述性能特性和运行相互作用的信息；以及

其中所述计算机处理器在接收所述组件参数时还被配置用于接收指示数据中心类型的一个或更多个数据中心类型参数，并且基于所接收到的数据中心类型参数来查询所述数据中心类型数据库以接收所述组件参数。

20.根据权利要求13所述的系统，其中所述计算机处理器还被配置用于：

将来自模拟所述数据中心组件的所述操作和相互作用的中间数据存储于计算机存储器中，所述中间数据包括每一数据中心组件的在估计其间的总体能量效率的所述时间段内的多个时间间隔中的每一时间间隔的模拟结果；

接收一个或更多个组件报告参数，所述组件报告参数指示一个或更多个数据中心组件；

接收一个或更多个时间报告参数，所述时间报告参数指示在用于估计其间的总体能量效率的所述时间段内的一个或更多个时间间隔；以及

显示对于所接收的组件报告参数和所接收的时间报告参数的所存储的中间数据。

21.根据权利要求13所述的系统，还包括：

结果数据库，所述结果数据库配置用于存储所述数据中心组件的所述操作和相互作用的多种模拟的结果；以及

其中所述计算机处理器还被配置用于将所述数据中心组件的所述操作和相互作用的所述模拟的所述结果存储于所述结果数据库中，接收用于指示所述数据中心组件的所述操作和相互作用的一种或更多种模拟的一个或更多个模拟报告参数，基于所述模拟报告参数来查询所述结果数据库以检索所述一种或更多种模拟的结果，并且显示所检索到的结果。

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