用于预测数据中心内的最大冷却器容量和机架容量的系统和方法

专利名称：用于预测数据中心内的最大冷却器容量和机架容量的系统和方法
用于预测数据中心内的最大冷却器容量和机架容量的系统
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，涉及用于预测数据中心内的最大冷却器容量和机架容量的系统和方法。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hfraStruXure 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和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用于评估在数据中心内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，所述数据包括所述装置机架和所述至少一个冷却提供器的布局以及所述装置机架的每一个的功率消耗值；存储所接收的数据； 基于所述布局和所述功率消耗确定所述至少一个冷却提供器的最大冷却器容量；对于每一个装置机架，基于所述布局和所述最大冷却器容量确定最大机架容量；以及显示至少一个装置机架的所述最大机架容量的指示。所述至少一个冷却提供器可以是多个冷却提供器，并且所述方法还可以包括基于所述多个冷却提供器的最高空气返回温度确定每一个冷却提供器的最大冷却器容量值。 在所述方法中，确定每一个装置机架的所述最大机架容量可以包括基于在每一个装置机架内的可用空间和基于每一个装置机架的可用功率确定所述最大机架容量。所述方法还可包括基于在所述数据中心内的气流确定每一个装置机架的冷却性能。所述方法还可以包括基于环境温度确定所述至少一个冷却提供器的冷却负载，所述环境温度基于在所述数据中心内的总冷却负载和在所述数据中心内的总功率负载之间的差来确定。在所述方法中，确定所述至少一个冷却提供器的冷却负载可以包括基于冷却器返回温度确定冷却负载，所述冷却器返回温度基于所述环境温度来确定，并且显示所述最大机架容量的指示可以包括显示所述数据中心的模型并连同装置机架的模型一起显示对装置机架的所述最大机架容量的所述指示。本发明的另一个方面目的在于用于评估在数据中心内的装置的系统，所述装置包括多个装置机架和至少一个冷却提供器。所述系统包括接口和控制器，该控制器耦合到所述接口并且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，所述数据包括所述装置机架和所述至少一个冷却提供器的布局以及所述装置机架的每一个的功率消耗值；在与所述系统关联的存储设备内存储所接收的数据；基于所述布局和所述功率消耗确定所述至少一个冷却提供器的最大冷却器容量值；以及对于每一个装置机架，基于所述布局和所述最大冷却器容量值确定最大机架容量。在所述系统中，所述至少一个冷却提供器可以是多个冷却提供器，并且所述控制器还可以配置成确定所述多个冷却提供器的每一个的最大冷却器容量值。所述控制器可以配置成基于在每一个装置机架内的可用空间和基于每一个装置机架的可用功率确定所述最大机架容量。所述控制器还可以配置成基于在所述数据中心内的气流确定每一个装置机架的冷却性能，并且基于环境温度确定所述至少一个冷却提供器的冷却负载，所述环境温度基于在所述数据中心内的总冷却负载和在所述数据中心内的总功率负载之间的差来确定。所述控制器还可以配置成基于冷却器返回温度确定所述冷却负载，所述冷却器返回温度基于所述环境温度来确定。所述系统还可以包括耦合到所述控制器的显示器，并且所述控制器可以配置成显示所述最大机架容量的指示。本发明的另一个方面目的在于具有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多个装置机架的每一个和至少一个冷却提供器的数据，所述数据包括所述装置机架和所述至少一个冷却提供器的布局以及所述装置机架的每一个的功率消耗值；在存储设备中存储所接收的数据；基于所述布局和所述功率消耗确定所述至少一个冷却提供器的最大冷却器容量值；以及对于每一个装置机架， 基于所述布局和所述最大冷却器容量值确定最大机架容量。所述至少一个冷却提供器可以是多个冷却提供器，并且所述指令序列可以包括将使所述处理器确定每一个冷却提供器的最大冷却器容量值并且基于在每一个装置机架内的可用空间和基于每一个装置机架的可用功率确定所述最大机架容量的指令。所述指令序列可以包括将使所述处理器基于在所述数据中心内的气流确定每一个装置机架的冷却性能的指令。所述指令序列可以包括将使所述处理器基于环境温度确定所述至少一个冷却提供器的冷却负载的指令，所述环境温度基于在所述数据中心内的总冷却负载和在所述数据中心内的总功率负载之间的差来确定。所述指令序列还可以包括将使所述处理器基于冷却器返回温度确定所述冷却负载的指令，所述冷却器返回温度基于所述环境温度来确定。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示出了根据本发明的一个实施方式的显示屏的例子；
图4示出了根据本发明的一个实施方式的第一过程的流程图；图5示出了根据本发明的一个实施方式的第二过程的流程图；图6示出了根据本发明的一个实施方式的第三过程的流程图；图7示出了根据本发明的一个实施方式的第四过程的流程图；图8示出了根据本发明的一个实施方式的第五过程的流程图；图9示出了根据本发明的一个实施方式的第六过程的流程图；以及图10示出了根据本发明的一个实施方式的第七过程的流程图。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和分析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和分析活动，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。如在2008 年 1 月 M 日递交的名称为 “System and Method for Evaluating Equipment Rack Cooling”的第12/019109号美国专利申请(在本文称为“109申请”)中和 ￠2006^ 1 B 27and Systems for Managing Facility Power and Cooling”的第11/342，300号美国专利申请(在本文称为“300申请”)中(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)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。另外，单行装置也可以考虑为独立地形成冷和热通道。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多个热通道集群和多个冷通道集群的一部分。在本文的说明书和权利要求中，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。在至少一个实施方式中，提供了一种方法，其用于实时地执行对在数据中心内的装置的布局的分析，确定在布局内的冷却器的最大容量，并且基于冷却器的最大容量和下面讨论的其它的考虑因素来提供与冷却器协同定位的装置机架的最大电负载。该方法可以合并到具有用于预测集群的冷却性能并执行在数据中心内的装置的其它设计和分析功能的能力的系统或者工具中。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他例子并且以多种方式被实践或者执行。具体实现的例子在本文只是出于说明的目的来提供，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中可以实践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、匪S、 SS7、JS0n、S0ap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，除去其它安全技术以外，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.Motorola PowerPC,SGI MIPS,Sun UltraSPRAC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组织成为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、Windows 2000 (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.彻1511^1113让、扭￥3丄++、4(^、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VBA Excel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、从力口利福尼亚州 Redwood Shores 的 OracIe 得至Ij的 OracIe Database 禾口从力口利福尼亚州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Wfeb Sphere中间件来实现系统的方面。但是，运行例如SQL krver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 SYSTEMS FOR MANAGING FACILITY POWER AND COOLING” 的2012年4月11日 申请日期2010年5月6日 优先权日2009年5月8日
发明者J·W·范吉尔德, S·K·沙瑞瓦斯塔瓦 申请人:美国能量变换公司