CN104509227A - 将电源和电力负载分组成共享相似的属性的组 - Google Patents
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Abstract
管理包括大量电源和电力负载的系统的方法，其被配置为在计算装置中执行，所述计算装置归属于所述系统；且系统包括大量电源和电力负载，其中这种管理方法应用于所述系统。
Description
技术领域
本发明涉及管理包括大量电源和电力负载的系统的方法，其被配置为在计算装置中执行，该计算装置归属于该系统和包括大量电源和电力负载的系统，其中这种管理方法应用于该系统。
背景技术
由于系统复杂性随着负载和电源数量的增加而增加，这种系统的管理(例如追踪哪些负载由哪些电源供电)变得更加困难。而且，随着远程监控系统实施的增加，追踪负载的物理位置变得更加困难。而且，负载和电压可能不断增加、去除、暂时断开连接、迁移和重新连接。因此，负载的位置以及负载和电源之间的连接的拓扑是实时、动态的环境。
拓扑信息有用的一个例子是在数据中心应用。随着能量以及尤其电能的成本增加，具有关于电力拓扑、特别地服务器的物理位置以及哪个服务器连接至哪个电路支路或功率点的最新的信息变得越来越重要。
这个信息使得数据中心管理人员通过适当的计划、合理精简数据中心设备的能量供应、功率平衡、卸载、过载保护、有效的问题诊断等优化功耗。另外，在一些数据中心应用中，管理人员可能需要保持最新的电力拓扑信息以便监控可靠性和在出现故障时减少故障排除时间。
电力线路识别(PLI)是一种分析功耗或服务器的计算活动的测量值和电源插座的电力输出的测量值的方法。这种方法是公知的，例如根据US 2011/0307111A1。该算法产生成对的电源和电源接收器。
在具有非常大量的服务器和电源的数据中心，应用这种方法成为一个问题，因为它需要大量的时间和大量的计算资源以直接处理大量的服务器和插座，例如每个为1000个。所需的资源和时间是装置数目的非线性(大约二次)函数。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种方法，其允许获取具有大量装置的大系统的拓扑以便于应用已知的管理方法，例如负载和电源的匹配。
通过根据独立权利要求的方法和相应的系统来实现该目的。在从属权利要求中，描述了有利的实施例。
根据本发明，管理包括大量电源和电力负载的系统的方法规定：在第一步骤，大量电源和负载被分成电源和负载的多个组，以及在至少一个第二步骤中，分别针对每组执行系统的管理，其中根据电源和负载的至少一个属性执行第一步骤中的分组，使得每组的电源和负载共享至少一个相似的属性。
大量电源和负载是指包括较大数量，例如至少十个负载和十个电源，优选多于100个电源和负载。术语多个组是指限定了比负载和电源的数量少的数量的组。优选地，电源和负载的数量是组的数量的至少10倍的数量级。一组的每个电源或负载与相同组的任意的第二电源或负载共享至少一个相似的属性。然而，所有的电源和负载共享相同的属性(它们是相似的)不是必须的。相似的属性也可以在两个或多个电源或负载之间是相同的，但它们不必须是相同的。分组的第一步骤是基于电源和负载的相似的属性，这意味着它并不旨在将某些负载分配至就功耗而言适合的电源。而是，该目的是建立多组共享至少一个相似的属性的归类的负载和电源，其优选与功耗不相关。
根据本发明的方法的优点是，已知的管理方法可以一组一组地适用于包括大量负载和电源的大系统，从而避免了管理方法所必需的计算工作量的指数倍增加。针对例如匹配电源到负载的方法，由于越来越多的必须被检查的算术可能性，在具有1000个电源和负载的数据中心的计算工作量是在100个电源和负载的数据中心的计算工作量的100倍。如果较大的数据中心在第一步骤中被分成10组每组100个电源和负载，必要的计算时间将是较小数据中心的10倍至20倍，因此比没有分组电源和负载快5到10倍。通过对共享至少一个相似的属性的电源和负载进行分组，匹配质量因许多电源和负载被归在一个组中而被最大化，，这些电源和负载由于它们相似的属性原本就应是匹配的。
根据本发明的方法的另一个优点是，大数据中心的复杂的拓扑通过使用这些组可以更清楚地显示。例如，在故障诊断或装置交换操作期间，这可以具有很大便利。
根据一个优选的实施例，用于进行分组的属性是包括电源和/或负载的装置的相对物理邻近度。所述组由包括一个或多个电源和/或负载的装置组成，一个组的装置以彼此相关的物理邻近度定位，这意味着所述装置的邻近度是基于其而分组的优选的属性。
因此，本发明提出把这些装置分成一组，例如，这些装置特别地应该位于数据中心的相同区域中。每组由不同的装置组成，如服务器和电源插座。由于位于相同区域，例如在相同的机架或机架行中，装置可能会具有电力关系。
许多标准可以被用于估计装置的相对邻近度。应用这种标准将允许以一定程度的概率定义物理邻近度。分组可以手工完成，但这需要大量的人力和时间。优选地，应用组合不同标准的计算方法以自动产生组。在系统的这些装置的调试期间，并且另外，在稍后的任何时间，例如当安装或移除附加的装置时，可以有利地应用分组的步骤。
根据一个优选的实施例，自动地估计装置的邻近度。而且优选的，装置标准的一个或任意组合被解释用于估算，每个被解释的标准尤其针对每个装置以一定置信水平评估。置信水平优选地相比于该组的其他装置的相应的标准随每个标准的相似度水平而升高。
例如UPS、PDU和服务器等装置的可以被用作标准的属性通过使用各种数据项可以被识别，例如装置名称、位置名称、IP地址、例如ID的资产属性、系统时区或系统语言。而且，每个装置可以具有特定的电参数，例如电力电压的标称值或实际值，或电力频率的标称值或实际值。而且，每个装置能提供特定的环境测量值，例如环境温度和湿度。每个装置可以还包括一些无线或视觉识别标签。为了获得装置属性，这些参数和属性可以在装置上被直接读取，或通过电力管理工具、服务器管理工具、底层设备工具或环境管理工具提供。
根据另一个优选的实施例，根据一组规则加权评估的标准。有利的是，更可靠的标准的权重值可以高于其他标准的。而且，例如，根据数据中心的已知的规则优选地应用于估计邻近度。已知的规则例如可以是：资产属性的命名规则、装置和位置的命名规则、IP寻址规则。有利地，如果数据中心中用于装置命名或IP寻址的规则是已知的，那些遵循已知规则的标准比其他标准更可靠，因此可以有利地赋予更高权重。而且优选的，分析数据集以确定邻近度，这些集合尤其是：预定位置关联的列表，在同一地理区域中获取的ID标签的列表，之前识别的配对负载和电源的列表。
根据进一步优选的实施例，在第二步骤中，一组的电源自动地匹配到一组的负载，其中根据负载的功耗或活动和电源的容量或活动执行匹配。因此逐个组地执行电源至负载的匹配。
在组被定义之后，发现装置之间的电连接的PLI算法或匹配方法被有利地效率增加地应用于每个组，原因例如，它运行得更快，产生更少的错误，并且使用更少的资源。自动匹配电源到负载的方法指的是US2011/0307111A1中公开的任何一个方法，其通过引用结合到本文中。
根据进一步优选的实施例，活动和属性监视器接收两种类型的信息：表示在一段时间内负载活动的负载活动数据和/或表示在该段时间内电源活动的电源活动数据的第一组；以及装置属性的第二组，其中电源活动数据和/或负载活动数据和/或装置的属性被存储在可操作地连接至活动监视器的数据存储器中，且其中可操作地连接至活动和属性监视器和/或数据存储器的计算机引擎执行分组操作和/或匹配操作。
根据进一步优选的实施例，在第二步骤中，产生系统的图示，其中多个组被用作电源和负载的组织结构。
由于大量的装置，清楚地图形化表示数据中心的拓扑是非常复杂的。使用多组装置有利地允许逐个组地表示这种拓扑。打开一组图像将允许更清楚地显示细节。
本发明的另一个目的是一种包括大量电源和电力负载的系统，其中根据本发明的管理方法应用于该系统，管理方法适合于根据电源和负载的至少一个属性将大量电源和负载分成电源和负载的多个组，每组的电源和负载共享至少一个相似的属性。
根据一个优选的实施例，规定了要匹配的大量电源和负载在第一步骤中被分成多个组，且系统在第二步骤中被配置为逐个组地执行电源和负载的匹配。
该系统有利地便于负载到电源的自动匹配，系统包括配置为接收两种类型信息的活动和属性监视器：表示在一段时间内负载的活动的负载活动数据和/或表示在该段时间内电源活动的电源活动数据的第一组；以及装置属性的第二组，其中电源活动数据和/或负载活动数据和/或装置的属性被存储在可操作地连接至活动和属性监视器的数据存储器中，且其中可操作地连接至活动和属性监视器和/或数据存储器的计算机引擎执行分组操作和/或匹配操作。
附图说明
根据附图进一步阐述本发明。
图1示出了包括负载和电源的系统的图；
图2示出了用于执行根据本发明的方法的计算装置的功能方框图；
图3A示出了数据中心的方案的示例；
图3B示出了图3A的数据中心的细节；
图4示出了用于解释根据本发明的组的划分的流程图。
具体实施方式
图1示出了包括n个负载L1-Ln和m个电源S1-Sm的系统110的图。负载L1-Ln由电源S1-Sm供电，因此每个负载连接至至少一个电源。然而，不清楚哪些负载连接至哪些电源。由于系统，例如系统110的复杂性随着负载和电源数量的增加而增加，追踪哪些负载连接至哪些电源以及追踪负载的物理位置变得更加困难。根据本发明，提供了管理包括大量电源S1-Sm和电力负载L1-Ln的系统110的方法，所述大量电源S1-Sm和负载L1-Ln根据电源S1-Sm和负载L1-Ln的至少一个属性被分成电源S1-Sm和负载L1-Ln的多个组，每组的电源S1-Sm和负载L1-Ln共享至少一个相似的属性。
系统110还包括在图2中以功能框图描绘的计算装置300。计算装置300可操作地连接至负载L1-Ln和连接至电源S1-Sm。计算装置300接收来自负载L1-Ln的负载活动数据和来自电源S1-Sm的电源活动数据。基于负载活动数据和电源活动数据，并且假设负载中存储了可忽略不计的能量存储，计算装置300可以自动地将负载匹配至电源，并且因此确定系统110的拓扑。计算装置300包括活动和属性监视器310，其被配置为接收负载活动数据和电源活动数据以及装置属性。
由属性监视器310获取的装置属性可以是各种数据项，例如：装置名称、位置名称、IP地址、资产属性识别、系统时区、系统语言。每个装置也可以具有特定的电参数，例如电力电压的标称值或实际值，电力频率的标称值或实际值。每个装置也可以具有特定的环境测量值，例如温度和湿度。每个装置也可以包括一些无线或视觉识别标签。
在图示的实施例中，活动和属性监视器310可操作地连接至配置为与网络交互的I/O接口320，所述网络包括直接在装置上的负载和电源，以及软件的外部监视部分，例如电力管理工具、服务器管理工具、底层设备管理工具或环境管理工具。计算装置300还包括可操作地连接至活动和属性监视器310和计算机引擎340的数据存储器330。数据存储器330存储电源活动数据和负载活动数据。计算装置300还包括计算机引擎340，其可操作地连接至活动和属性监视器310或数据存储器330且被配置为基于电源活动数据和负载活动数据自动地分组和匹配电源到负载。匹配引擎340在两种类型的假设下工作。
第一种假设是在电源活动数据和负载活动数据之间存在函数关系，电源活动数据和负载活动数据分别对应于在系统中彼此连接的电源和负载。优选地由在现有技术中描述的PLI方法找到该关系。
第二种假设是基于估算，其通过使用各种标准基于由监视器310和接口320获取的属性，例如：装置名称的相似度、位置名称的相似度、资产ID的相似度、IP地址的相似度、网络响应延迟的相似度(例如通过使用ping功能)、网络路径的相似度(例如通过使用追踪源功能)、环境测量的相似度、电气标称值或实际值的相似度。一些其他额外的规则可以被用于评估邻近度，例如资产属性的命名规则、装置和位置的命名规则、IP寻址规则。一些已经聚合的数据可以被用于评估邻近度，例如在相同位置预定的关联规则，或在相同的地理区域中获取的ID标签的列表。
在图3A中，示出了数据中心的一个典型的方案。不同的装置，例如服务器1A、1B、1Z、配电单元2和不间断电源3位于一起，例如在机架10中，其中一个机架在图3B中以更大的比例描绘。多个机架连接为一行机架20，且数据中心包括多行20。在巨型系统中，数据中心进一步被分成大量子单元100、200。
本发明利用假设：一个机架10里的装置1A、1B和1Z的负载可能从该机架10里的装置的电源2和3供电，而不是从不同机架或甚至不同行或子单元中的电源供电。
因此在第一步骤中，数量巨大的负载和电源被分成组，且在第二步骤中，匹配操作对这些组进行界定，这些组被彼此独立地处理。优选地通过估计装置的邻近度自动地执行分组。以一定置信水平针对每个装置评估每个装置标准。根据适用于这个数据中心的相关规则加权各种标准评估。通过使用如贝叶斯(Bayesian)方法的数学方式，该系统组合这种单个的标准估值，以便以邻近度的区域的形式限定组。
图4示出了这种计算的一个实例。在步骤S1中，多个标准被选择(C1,C2,C3...Ck)。对每个标准，定义了一组距离DG(C)。
在步骤S2中，对于每对装置X和Y，计算与特定的标准相关联的距离：D(X,Y,C)。
在步骤S3中，对于所有的对，只有具有不超过预定的组距离DG(C)的相关距离D(X,Y,C)的那些对被认为是在相同的组G(C,n)中。要被定义的组的数目没有限制。
在步骤S4中，在步骤S3中用标准c(G(C,n))计算的每组与由不同标准得到的所有其他组进行比较。包括相同的装置的相邻组的交集提供最终的组。
附图标记
1A,1B..1Z 服务器
2 配电单元PDU
3 不间断电源UPS
10 机架
20 行
100,200 子单元
110 系统
300 计算装置
310 活动和属性监视器
320 输入/输出单元
330 数据存储器
340 计算机引擎
L1-Ln 负载
S1-Sn 电源
P1..P4 步骤1-4
Claims (10)
1.管理包括大量电源(S1-Sm)和电力负载(L1-Ln)的系统(110)的方法，其被配置为在计算装置(300)中执行，所述计算装置归属于所述系统(110)，其特征在于，在第一步骤中，所述大量电源(S1-Sm)和负载(L1-Ln)被分成电源和负载的多个组，以及在至少一个第二步骤中，分别对每组执行所述系统的所述管理，其中根据所述电源和负载的至少一个属性执行在所述第一步骤中的分组，使得每组的电源和负载共享至少一个相似的属性。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，执行所述分组的所述属性是包括所述电源和/或负载的装置的相对物理邻近度。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，自动地估计装置的所述邻近度，其中属于所述装置的一个标准或标准的组合被解释用于所述邻近度估计。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对于每个装置以一定的置信水平评估每个被解释的标准。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述置信水平相比于所述组的其他装置的相应的标准随每个标准的相似度水平而升高。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，根据一组规则加权被评估的标准。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述第二步骤中，一组的电源自动地匹配到一组的负载，其中根据所述负载的功耗或活动和所述电源的容量或活动执行所述匹配。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，活动和属性监视器(310)接收两种类型的信息：表示在一段时间内所述负载活动的负载活动数据和/或表示在该段时间内所述电源活动的电源活动数据的第一组；以及所述装置属性的第二组，其中所述电源活动数据和/或所述负载活动数据和/或所述装置属性被存储在可操作地连接至所述活动和属性监视器的数据存储器(330)中，且其中可操作地连接至所述活动和属性监视器和/或所述数据存储器的计算机引擎(340)执行所述分组操作和/或所述匹配操作。
9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述第二步骤中，产生所述系统的图示，其中所述多个组被用作所述电源和负载的组织结构。
10.一种包括大量电源和电力负载的系统，其特征在于，根据上述权利要求的任一项的管理方法被应用于所述系统，所述管理方法适合于根据所述电源和负载的至少一个属性将所述大量电源和负载分成电源和负载的多个组，每组的所述电源和负载共享至少一个相似的属性。
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