近年来,随着企业信息化和移动互联网的迅速发展,促使数据中心的数量持续快速增长,数据中心的规模和复杂性也日益增大,进而导致数据中心的能耗成本占总运营成本的比重越来越大。据IDC统计,大规模的基础设施和服务器导致数据中心的能耗成本以平均每年20%的速度增长,并使得数据中心约60%的资产支出和50%的运营成本都与能耗有关[1]。然而,由于数据中心的资源利用率整体偏低,大部分能耗由闲置服务器或过度制冷等因素所消耗,因此,数据中心的节能问题受到了极大的关注。随着“软件定义的数据中心”被提出,运用虚拟化手段对数据中心进行节能管理将成为主要发展方向。本文以构建虚拟化的绿色数据中心作为研究出发点,通过虚拟化手段将数据中心的物理资源变成逻辑的资源集,并采用模块化的方式对物理资源进行封装部署,然后对模块化的数据中心设备进行动态调度管理,提高设备的整体利用率,从而节约整个数据中心的能耗成本。本文分别从以下几个方面展开研究:(1)虚拟架构下数据中心能耗优化研究。首先,通过对数据中心能耗因素的分析,识别出数据中心的主要耗能设备,并建立数据中心的综合能耗模型和主要耗能设备的能耗模型。然后,基于物理资源虚拟化调度的管理方法,建立数据中心主要能耗设备的虚拟化调度管理模型,为进行数据中心动态节能管理提供重要的理论基础。(2)数据中心计算资源虚拟化节能管理研究。首先,根据计算资源虚拟化迁移理论,构建了数据中心计算资源虚拟化节能调度过程模型。然后,通过设计计算资源的迁移时机、迁移对象和目标主机的选择策略,为计算资源的动态调度提供了准备条件。最后,在构建计算资源动态迁移架构的基础上,提出计算资源动态迁移拷贝方法和迁移调度算法,实现数据中心计算资源的动态节能管理。(3)基于协同调度的动环资源节能管理研究。根据数据中心动环资源与计算资源的关系特点,建立数据中心动环资源协同管理模型,并提出计算资源与制冷资源、配电资源的协同管理策略。通过对数据中心温度场分布插值和温度场异常点评估方法的深入研究,有效识别出数据中心对制冷资源的需求分布情况,并基于按需供应的思想对数据中心进行精确制冷管理。最后,基于以上协同节能管理研究的基础,设计了数据中心动环资源协同调度架构、协同调度规则和调度算法。(4)数据中心能效管理综合评价研究。首先,对数据融合分析理论进行研究,为进行数据中心能耗数据融合分析提供了理论基础。然后,根据数据中心能耗数据源的特点,提出了数据中心能耗数据融合方法。最后,在对数据中心多种能效评价方法研究的基础上,提出了基于数据融合的数据中心能效管理综合评价方法和评价模型,为对数据中心的能效进行循环优化调度提供了科学依据。(5)数据中心节能管理系统设计与应用分析。在上述理论研究的基础上,结合数据中心管理中的实际需求,对数据中心节能管理软件系统进行总体设计,并将其部署到实际项目中,对所研究的节能管理方法进行验证分析。实践证明,运用本文研究的数据中心节能管理方法,可有效提高模块化数据中心的整体能效。