在最近的二十年中,人们对数据中心节能管理的研究给予了相当大的关注。一方面,随着数据中心的数量和规模迅速增加,巨大的能耗已成为数据中心运营成本的主要部分;另一方面,数据中心已成为当今Internet服务中IT基础设施的重要组成,其中的每个数据中心中都安置了大量的服务器,以便数据中心可以提供稳定的云计算环境。因此,在数据中心的节能管理中,寻找最优节能策略和设计最优的节能机制是兼具理论挑战和应用价值的研究方向。过去的研究工作大多是利用休假排队模型、启动排队模型给出数据中心节能管理的静态优化策略,而本文通过引入成组服务台排队模型给出了数据中心节能管理的节能评价指标体系,通过引入马氏决策过程、基于灵敏度的优化方法给出了数据中心节能管理的动态节能策略。本文取得了如下研究成果:(1)本文通过分析数据中心的节能管理提出并发展了一类重要的成组服务台排队模型。不仅对一般成组服务台排队模型的研究问题、研究方法、理论困难进行了分析和总结,而且分别通过损失机制和不耐烦顾客建立了两个具有代表性的成组服务台排队,并对两组服务器损失排队数据中心模型的研究提供了相关的数学讨论,建立了这类数据中心的节能评价指标体系;最后,给出了一些数值例子来说明在这种节能数据中心模型中性能度量如何依赖于关键参数。(2)本文应用灵敏度优化理论提出了一种新的动态决策方法,来研究具有两组异质服务器数据中心的最优节能策略。为了找到最优节能策略,本文建立了基于策略的生灭过程和具有一般性结构的报酬函数;利用这个基于策略的泊松方程,通过RG分解为性能势的唯一解提供明确的表达式。根据不同服务价格下的策略来描述长期平均利润的单调性和最优性,并证明了bang-bang控制对于这个优化问题总是最优的。进一步地,研究了阈值型节能策略,得到了最优阈值型策略的必要条件。(3)本文构建了一个异步节能策略下数据中心的连续时间马氏过程。该数据中心具有两组异质服务器和一个有限缓冲区,且处于休眠状态时有一个快速启动过程。对于这样的数据中心,本文建立了一个基于异步节能策略的分块结构连续时间马氏过程,并详细介绍了其状态转移关系和无穷小生成元。在此基础上,利用UL型RG分解计算了该马氏过程的稳态概率向量。(4)本文利用灵敏度优化理论分析了数据中心的最优异步节能策略。构建了基于异步节能策略的分块结构泊松方程,并利用RG分解为其唯一解提供了表达式;利用灵敏度的优化理论讨论了数据中心不同服务价格下长期平均利润关于启动策略和休眠策略的单调性和最优性,并进一步提供数据中心节能管理的最优异步节能策略,证明了bang-bang控制的最优性;对于阈值型的最优异步节能策略,计算出数据中心的最大长期平均利润。(5)本文以秦皇岛市A数据中心为例,结合A数据中心节能管理中的一些实际情况,通过比较仿真与数值实验的结果对节能指标进行评估,利用数值实验讨论了在不同的服务价格下该数据中心节能管理的最优策略。