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随着社会信息化程度的加深,计算机集群的规模、数量日益增大,随之而来的问题:1)不能全面了解集群的实时状态,容易导致局部温度过高,影响集群安全稳定的运行;2)为了防止集群温度过高,通常调低制冷空调的制冷温度,但这样会大大增加计算机集群的整体能耗。近年来,在集群监控与集群节能优化方面涌现了许多解决方案,但这些方案都存在着不同程度的缺陷,如集群监控系统方面存在采集点少、采样速率低等问题;集群节能优化方面只考虑了集群中单节点的节能优化或集群中节点的能耗,而没有综合考虑集群的整体能耗等问题。针对上述两个方面的问题,本文中提出了一种细粒度的监控温度、风速的集群智能监控系统的设计方案,与一种基于环境数据与负载关系的计算机集群节能优化设计方案,这些方案分别实现对计算机集群的环境数据进行实时监控与计算机集群的全面节能。本文主要做了如下工作:1)本文给出了计算机集群环境数据监控系统的软/硬件具体设计与实现。该环境数据监控系统选用上/下位机数据传输结构。其中,下位机中选用STC89C58RD作为环境数据采集模块的控制芯片、DS18B20作为环境温度采集传感器、MS5611作为间接采集环境风速的传感器及选用n RF24L01作为环境数据无线发送的发送芯片;上位机中选用STC89C58RD作为环境数据接收的控制芯片,选用n RF24L01作为环境数据无线接收的接收芯片及通过串口将数据传输给管理节点;为了实现与Linux系统通信,开发了Linux串口通信驱动程序及Linux系统上数据显示与存储程序。2)本文给出了用于预测集群节点出风口温度的模型。通过构建集群节点出风口温度预测模型,利用集群的环境数据、物理资源及虚拟机资源的历史数据,得到用于预测集群节点出风口温度的模型。该模型可以用于计算虚拟机对物理节点的热贡献量。3)本文提出了计算机集群中基于环境数据与负载关系的节能优化算法。本文先给出了基于温度与负载关系的节能优化算法,并介绍了其中初始化资源部署算法和运行过程热均衡迁移算法的设计与实施过程,最后对基于温度、风速与负载关系的节能优化算法进行了进一步的研究。本文所提出的计算机集群监控与集群节能优化,实现了对集群的全面监控与节能优化,有利于减少集群管理的工作量和降低集群的整体能耗。