CN117956753A - 数据中心散热方法、装置、设备及介质 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种数据中心散热方法、装置、设备及介质，应用于数据中心技术领域，其方法包括：获取数据中心的温度、风速以及物理参数；基于所述温度确定热量源，所述热量源为所述数据中心的发热位置；基于所述物理参数构建CFD物理模型；基于所述CFD物理模型、所述热量源以及所述风速对所述数据中心的散热进行模拟，得到模拟结果；基于所述模拟结果确定散热策略。本申请具有提高散热效率的效果。

Description

数据中心散热方法、装置、设备及介质

技术领域

本申请涉及数据中心的技术领域，尤其是涉及一种数据中心散热方法、装置、设备及介质。

背景技术

随着大数据信息行业的飞速发展，数据中心的发展也进入到一个新的阶段，数据中心是关键的信息基础设施，存储和处理大量敏感数据，故而确保数据中心运行连续性和数据安全性至关重要。

数据中心包含大量的服务器以及其他设备，这些服务器和其他设备会产生大量热量，如果管理不当，可能会影响服务器以及其他设备的性能，甚至导致硬件故障，故而数据中心的散热至关重要，目前的散热策略大多为人工制定，使得散热策略较为固定，无法根据实际情况及时进行调整，从而导致散热的效率较低。

发明内容

为了提高散热效率，本申请提供一种数据中心散热方法、装置、设备及介质。

第一方面，本申请提供一种数据中心散热方法，采用如下的技术方案：

一种数据中心散热方法，包括：

获取数据中心的温度、风速以及物理参数；

基于所述温度确定热量源，所述热量源为所述数据中心的发热位置；

基于所述物理参数构建CFD物理模型；

基于所述CFD物理模型、所述热量源以及所述风速对所述数据中心的散热进行模拟，得到模拟结果；

基于所述模拟结果确定散热策略。

通过采用上述技术方案，根据数据中心的温度确定数据中心的热量源，根据数据中心的物理参数构建用于模拟数据中心散热的CFD物理模型，将热量源以及风速导入至CFD物理模型中进行模拟，得到各种热量源以及风速条件下的模拟结果，根据模拟结果确定散热策略，使得散热策略更加灵活，能够根据实际情况及时进行调整，从而提高了散热效率。

可选的，在所述获取数据中心的温度、风速以及物理参数之后，所述方法还包括：

对所述温度进行分析，确定异常值；

确定所述异常值的异常类型；

基于所述异常类型修正所述异常值。

通过采用上述技术方案，在获取到数据中心的温度后，对温度进行分析，确定其中的异常值，并根据异常类型对异常值进行修正，使得温度更加准确，根据修正后的温度进行模拟得到的模拟结果也更加准确，从而确定的散热策略也更加合理，提高了散热效率。

可选的，所述基于所述温度确定热量源，包括：

获取设备的负载，所述设备为所述数据中心的设备；

基于所述负载确定第一热量源；

基于所述第一热量源以及所述温度确定热量源。

通过采用上述技术方案，根据设备的负载确定第一热量源，根据第一热量源以及温度共同确定热量源，由于获取到的温度均为散热后的温度，仅根据温度确定热量源的准确性较低，根据设备的负载初步确定第一热量源，再根据初步确定的第一热量源进一步确定，得到热量源，提高了热量源确定的准确性。

可选的，所述基于所述负载确定第一热量源，包括：

若所述负载大于预设负载，则将所述负载对应的设备确定为发热设备；

获取所述发热设备的位置；

将所述发热设备的位置确定为所述第一热量源。

通过采用上述技术方案，将负载大于预设负载的设备确定为发热设备，并将发热设备的位置确定为第一热量源，即第一热量源的发热更高，根据该第一热量源确定得到的热量源对数据中心的散热具有更高的影响性。

可选的，所述基于所述CFD物理模型、所述热量源以及所述风速对所述数据中心的散热进行模拟，包括：

获取历史热量源数据；

基于所述历史热量源数据确定发热特征，所述发热特征用于表征所述数据中心的发热规律；

基于所述CFD物理模型、所述发热特征以及所述风速对所述数据中心的散热进行模拟。

通过采用上述技术方案，根据历史热量源数据确定数据中心的发热规律，即发热特征，将发热特征以及风速导入至CFD物理模型中进行数据中心散热的模拟，提高了模拟结果的普遍适用性，使得模拟结果并非是某一时刻也即某一种特殊情况的模拟结果，而是一个时间段也即大多数情况的模拟结果，提高了模拟的效率。

可选的，所述基于所述CFD物理模型、所述发热特征以及所述风速对所述数据中心的散热进行模拟，包括：

基于所述发热特征对所述风速进行划分，得到至少一个风速组合；

确定所述发热特征与所述风速组合的对应关系；

基于所述CFD物理模型以及所述对应关系对所述数据中心的散热进行模拟。

通过采用上述技术方案，将同一热量源下的数据中心根据风速组合中的不同风速分别进行散热模拟，从而可以找到最适合该热量源的风速，即散热策略，提高了散热的效率。

可选的，所述基于所述模拟结果确定散热策略，包括：

基于所述模拟结果确定第一模拟结果，所述第一模拟结果为符合散热要求的模拟结果；

基于所述第一模拟结果确定所述散热策略。

通过采用上述技术方案，从模拟结果中进行筛选出符合散热要求的模拟结果作为第一模拟结果，并从第一模拟结果中筛选出最节约能耗的模拟结果，根据该模拟结果确定散热策略，根据该散热策略进行散热，不仅提高了散热效率，还节约了能耗。

第二方面，本申请提供一种数据中心散热装置，采用如下的技术方案：

一种数据中心散热装置，包括：

数据获取模块，用于获取数据中心的温度、风速以及物理参数；

散热确定模块，用于基于所述温度确定热量源，所述热量源为所述数据中心的发热位置；

模型构建模块，用于基于所述物理参数构建CFD物理模型；

散热模拟模块，用于基于所述CFD物理模型、所述热量源以及所述风速对所述数据中心的散热进行模拟，得到模拟结果；

策略确定模块，用于基于所述模拟结果确定散热策略。

通过采用上述技术方案，根据数据中心的温度确定数据中心的热量源，根据数据中心的物理参数构建用于模拟数据中心的CFD物理模型，将热量源以及风速导入至CFD物理模型中进行模拟，得到各种热量源以及风速条件下的模拟结果，根据模拟结果确定散热策略，使得散热策略更加灵活，能够根据实际情况及时进行调整，从而提高了散热效率。

第三方面，本申请提供一种电子设备，采用如下的技术方案：

一种电子设备，包括处理器，所述处理器与存储器耦合；

所述存储器上存储有能够被处理器加载并执行第一方面任一项所述的数据中心散热方法的计算机程序。

第四方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，采用如下的技术方案：

一种计算机可读存储介质，存储有能够被处理器加载并执行第一方面任一项所述的数据中心散热方法的计算机程序。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种数据中心散热方法的流程示意图。

图2是本申请实施例提供的一种数据中心散热装置200的结构框图。

图3是本申请实施例提供的电子设备300的结构框图。

具体实施方式

以下结合附图对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例提供一种数据中心散热方法，该数据中心散热方法可由电子设备执行，该电子设备可以为服务器也可以为终端设备，其中该服务器可以是独立的物理服务器，也可以是多个物理服务器构成的服务器集群或者分布式系统，还可以是提供云计算服务的云服务器。终端设备可以是智能手机、平板电脑、台式计算机等，但并不局限于此。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，如无特殊说明，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

如图1所示，一种数据中心散热方法，该方法主要流程描述如下（步骤S101～S105）：

步骤S101、获取数据中心的温度、风速以及物理参数。

在数据中心内部署有多个用于监测各区域温度情况的热量感知传感器，热量感知传感器会实时采集数据中心内各个区域的温度，并将温度按照时间顺序存储在数据库中，故而可以从数据库中获取数据中心的温度，也可直接通过热量感知传感器获取温度。

为了对数据中心进行散热，数据中心内会设置有多个散热设备，可以为空调，也可以为风扇，从散热设备处获取风速，同时为了更好的模拟数据中心的散热情况，需要获取数据中心的物理参数，物理参数例如：数据中心的物理结构，设备架构，通风口以及散热设备的架构等，物理参数可以从数据中心管理人员处获取。

具体地，在获取数据中心的温度、风速以及物理参数之后，方法还包括：对温度进行分析，确定异常值；确定异常值的异常类型；基于异常类型修正异常值。

在本实施例中，由于热量感知传感器故障原因，会导致获取的温度存在异常，利用统计学方法来检测异常值，例如：对同一时刻的温度计算平均值，将超过平均值预设值的温度确定为异常值；将大小为0的温度确定为异常值；将数值为NULL的温度确定为异常值，其中，预设值为预先设定的数值，此处不做具体限定。

异常类型包括温度缺失以及温度异常，若温度为0或者温度为NULL，则异常类型为温度缺失，若温度超过平均值预设值，则异常类型为温度异常；若异常类型为温度缺失，则将该异常值对应时刻的温度平均值替代该异常值，若异常类型为温度异常，则从数据库中获取该异常值对应的热量感知传感器上一时刻监测的温度，并将上一时刻检测的温度替代该异常值。

步骤S102、基于温度确定热量源。

其中，热量源为数据中心的发热位置。

可选的，基于温度确定热量源，包括：获取设备的负载，设备为数据中心的设备；基于负载确定第一热量源；基于第一热量源以及温度确定热量源。

数据中心内有大量的服务器以及存储设备等，此处统称为设备，从各个设备中获取当前的负载，不同类型设备对应的负载类型不同，此处不做具体限定，例如：服务器的负载为正在处理的任务数量，由于负载越重，设备的发热情况越严重，所以根据设备的负载情况确定第一热量源，即将负载重的设备所在的位置确定为第一热量源，计算当前时刻温度的平均值，若第一热量源的温度大于当前时刻温度的平均值，即负载重的设备所在位置的温度大于当前时刻温度的平均值，则将第一热量源确定为热量源。

由于数据中心内的温度为经过散热设备散热后的温度，故仅通过温度确定热量源的准确性较低，根据设备的负载情况确定第一热量源，并根据第一热量源以及温度共同确定热量源，提高了热量源的准确性。

具体地，基于负载确定第一热量源，包括：若负载大于预设负载，则将负载对应的设备确定为发热设备；获取发热设备的位置；将发热设备的位置确定为第一热量源。

在本实施例中，预设负载为预先设定好的负载阈值，由于不同类型设备对负载的定义不同，故不同类型的设备均对应有不同的预设负载，例如：服务器的预设负载可以为4个任务数量，根据设备类型即设备的种类从数据库中获取对应的预设负载，将各个设备当前的负载与对应的预设负载进行比较，若设备当前的负载大于预设负载，则将该设备确定为发热设备，从数据库中获取发热设备的位置，并将该位置确定为第一热量源。

步骤S103、基于物理参数构建CFD物理模型。

根据CFD软件构建CFD物理模型，从而模拟数据中心在各种情况下的空气流动情况以及热量传递路径，将数据中心的物理参数输入至CFD软件中从而完成CFD物理模型的构建。

步骤S104、基于CFD物理模型、热量源以及风速对数据中心的散热进行模拟，得到模拟结果。

模拟结果即CFD物理模型在不同热量源以及不同风速下的散热效果，散热效果通过温度体现。

具体地，基于CFD物理模型、热量源以及风速对数据中心的散热进行模拟，包括：获取历史热量源数据；基于历史热量源数据确定发热特征，发热特征用于表征数据中心的发热规律；基于CFD物理模型、发热特征以及风速对数据中心的散热进行模拟。

在本实施例中，从数据库中获取数据中心的历史热量源数据，历史热量源数据为预设时间内每天不同时刻的热量源分布情况，预设时间可以为15天，还可以为30天，基于历史热量源数据确定发热特征，即将每天的时间划分为至少一个时间段，每个时间段的数据中心具有相同的热量源，该过程可以通过数据分析工具实现，数据分析工具可以为EXCEL，也可以为Python，还可以为Tableau，发热特征即时间段与热量源的对应关系，也即数据中心的发热规律，将发热特征以及对应时间段的风速导入CFD物理模型中进行模拟。

具体地，基于CFD物理模型、发热特征以及风速对数据中心的散热进行模拟，包括：基于发热特征对风速进行划分，得到至少一个风速组合；确定发热特征与风速组合的对应关系；基于CFD物理模型以及对应关系对数据中心的散热进行模拟。

在本实施例中，由于散热设备的风速并非固定不变的，在不同时刻可能会对应不同的风速，将发热特征中每个时间段对应的风速确定为一个风速组合，风速组合的数量与时间段的数量相同，根据时间段将发热特征中的热量源与风速组合进行对应，得到至少一个热量源与风速组合的对应关系，分别将每个时间段对应的热量源与风速组合导入CFD物理模型中进行散热模拟，得到每次模拟后数据中心的温度，即模拟结果，每次模拟对应一个模拟结果，每个模拟结果中包括多个温度，即数据中心内不同区域的温度。

由于每个时间段会对应有一个风速组合，每个风速组合包括多个风速集合，其中，风速集合为一个时刻数据中心各个位置的风速组成的集合，故而每个时间段会对应有多个风速集合，对每个时间段进行散热模拟的次数为该时间段风速集合的数量，即每个时间段对应有多个模拟结果。

步骤S105、基于模拟结果确定散热策略。

散热策略即在每天不同时间段的风速集合。

具体地，基于模拟结果确定散热策略，包括：基于模拟结果确定第一模拟结果，第一模拟结果符合散热要求的模拟结果；基于第一模拟结果确定散热策略。

在本实施例中，将每个模拟结果中的温度计算平均值，选择温度平均值处于预设区间的模拟结果作为第一模拟结果，即符合散热要求的模拟结果，预设区间为根据散热要求预先设定的区间，例如：预设区间为18℃-27℃，将相同时间段对应的第一模拟结果确定为一个组合，并确定每个组合中的第一模拟结果对应的风速集合，为了满足节能需要，将风速的平均值最小的风速集合确定为该时间段散热策略中的风速集合，每个时间段对应有不同的散热策略，即每个时间段采用不同的风速集合进行散热。

图2为本申请实施例提供的一种数据中心散热装置200的结构框图。

如图2所示，数据中心散热装置200主要包括：

数据获取模块201，用于获取数据中心的温度、风速以及物理参数；

散热确定模块202，用于基于温度确定热量源，热量源为数据中心的发热位置；

模型构建模块203，用于基于物理参数构建CFD物理模型；

散热模拟模块204，用于基于CFD物理模型、热量源以及风速对数据中心的散热进行模拟，得到模拟结果；

策略确定模块205，用于基于模拟结果确定散热策略。

作为本实施例的一种可选实施方式，数据中心散热装置还具体用于在获取数据中心的温度、风速以及物理参数之后，还包括：对温度进行分析，确定异常值；确定异常值的异常类型；基于异常类型修正异常值。

作为本实施例的一种可选实施方式，散热确定模块202还具体用于基于温度确定热量源，包括：获取设备的负载，设备为数据中心的设备；基于负载确定第一热量源；基于第一热量源以及温度确定热量源。

作为本实施例的一种可选实施方式，散热确定模块202还具体用于基于负载确定第一热量源，包括：若负载大于预设负载，则将负载对应的设备确定为发热设备；获取发热设备的位置；将发热设备的位置确定为第一热量源。

作为本实施例的一种可选实施方式，散热模拟模块204还具体用于基于CFD物理模型、热量源以及风速对数据中心的散热进行模拟，包括：获取历史热量源数据；基于历史热量源数据确定发热特征，发热特征用于表征数据中心的发热规律；基于CFD物理模型、发热特征以及风速对数据中心的散热进行模拟。

作为本实施例的一种可选实施方式，散热模拟模块204还具体用于基于CFD物理模型、发热特征以及风速对数据中心的散热进行模拟，包括：基于发热特征对风速进行划分，得到至少一个风速组合；确定发热特征与风速组合的对应关系；基于CFD物理模型以及对应关系对数据中心的散热进行模拟。

作为本实施例的一种可选实施方式，策略确定模块205还具体用于基于模拟结果确定散热策略，包括：基于模拟结果确定第一模拟结果，第一模拟结果符合散热要求的模拟结果；基于第一模拟结果确定散热策略。

在一个例子中，以上任一装置中的模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个专用集成电路(application specificintegratedcircuit，ASIC)，或，一个或多个数字信号处理器(digital signal processor，DSP)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(field programmable gate array，FPGA)，或这些集成电路形式中至少两种的组合。

再如，当装置中的模块可以通过处理元件调度程序的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(central processing unit，CPU)或其它可以调用程序的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上系统(system-on-a-chip，SOC)的形式实现。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

图3为本申请实施例提供的一种电子设备300的结构框图。

如图3所示，电子设备300包括处理器301和存储器302，还可以进一步包括信息输入/信息输出(I/O)接口303、通信组件304中的一种或多种以及通信总线305。

其中，处理器301用于控制电子设备300的整体操作，以完成上述的数据中心散热方法的全部或部分步骤；存储器302用于存储各种类型的数据以支持在电子设备300的操作，这些数据例如可以包括用于在该电子设备300上操作的任何应用程序或方法的指令，以及应用程序相关的数据。该存储器302可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，例如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)、可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，PROM)、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、磁存储器、快闪存储器、磁盘或光盘中的一种或多种。

I/O接口303为处理器301和其他接口模块之间提供接口，上述其他接口模块可以是键盘，鼠标，按钮等。这些按钮可以是虚拟按钮或者实体按钮。通信组件304用于电子设备300与其他设备之间进行有线或无线通信。无线通信，例如Wi-Fi，蓝牙，近场通信(NearField Communication，简称NFC)，2G、3G或4G，或它们中的一种或几种的组合，因此相应的该通信组件304可以包括：Wi-Fi部件，蓝牙部件，NFC部件。

电子设备300可以被一个或多个应用专用集成电路 (Application SpecificIntegrated Circuit，简称ASIC)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称DSP)、数字信号处理设备(Digital Signal Processing Device，简称DSPD)、可编程逻辑器件(Programmable Logic Device，简称PLD)、现场可编程门阵列(Field ProgrammableGate Array，简称FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述实施例给出的数据中心散热方法。

通信总线305可包括一通路，在上述组件之间传送信息。通信总线305可以是PCI(Peripheral Component Interconnect，外设部件互连标准)总线或EISA (ExtendedIndustry Standard Architecture，扩展工业标准结构)总线等。通信总线305可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。

电子设备300可以包括但不限于移动电话、笔记本电脑、数字广播接收器、PDA（个人数字助理）、PAD（平板电脑）、PMP（便携式多媒体播放器）、车载终端（例如车载导航终端）等等的移动终端以及诸如数字TV、台式计算机等等的固定终端，还可以为服务器等。

本申请还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的数据中心散热方法的步骤。

该计算机可读存储介质可以包括：U盘、移动硬盘、只读存储器 (R ead-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的申请范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离前述申请构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中申请的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种数据中心散热方法，其特征在于，包括：

获取数据中心的温度、风速以及物理参数；

基于所述温度确定热量源，所述热量源为所述数据中心的发热位置；

基于所述物理参数构建CFD物理模型；

基于所述CFD物理模型、所述热量源以及所述风速对所述数据中心的散热进行模拟，得到模拟结果；

基于所述模拟结果确定散热策略。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述获取数据中心的温度、风速以及物理参数之后，所述方法还包括：

对所述温度进行分析，确定异常值；

确定所述异常值的异常类型；

基于所述异常类型修正所述异常值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述温度确定热量源，包括：

获取设备的负载，所述设备为所述数据中心的设备；

基于所述负载确定第一热量源；

基于所述第一热量源以及所述温度确定热量源。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述负载确定第一热量源，包括：

若所述负载大于预设负载，则将所述负载对应的设备确定为发热设备；

获取所述发热设备的位置；

将所述发热设备的位置确定为所述第一热量源。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述CFD物理模型、所述热量源以及所述风速对所述数据中心的散热进行模拟，包括：

获取历史热量源数据；

基于所述历史热量源数据确定发热特征，所述发热特征用于表征所述数据中心的发热规律；

基于所述CFD物理模型、所述发热特征以及所述风速对所述数据中心的散热进行模拟。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述CFD物理模型、所述发热特征以及所述风速对所述数据中心的散热进行模拟，包括：

基于所述发热特征对所述风速进行划分，得到至少一个风速组合；

确定所述发热特征与所述风速组合的对应关系；

基于所述CFD物理模型以及所述对应关系对所述数据中心的散热进行模拟。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于所述模拟结果确定散热策略，包括：

基于所述模拟结果确定第一模拟结果，所述第一模拟结果为符合散热要求的模拟结果；

基于所述第一模拟结果确定所述散热策略。

8.一种数据中心散热装置，其特征在于，包括：

数据获取模块，用于获取数据中心的温度、风速以及物理参数；

散热确定模块，用于基于所述温度确定热量源，所述热量源为所述数据中心的发热位置；

模型构建模块，用于基于所述物理参数构建CFD物理模型；

散热模拟模块，用于基于所述CFD物理模型、所述热量源以及所述风速对所述数据中心的散热进行模拟，得到模拟结果；

策略确定模块，用于基于所述模拟结果确定散热策略。

9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器，所述处理器与存储器耦合；

所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机程序，以使得所述电子设备执行如权利要求1至7任一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括计算机程序或指令，当所述计算机程序或指令在计算机上运行时，使得所述计算机执行如权利要求1至7任一项所述的方法。