特定高性能计算集群节能降耗管理研究与应用

【摘要】：党的十八大报告中,把“生态文明建设”独立成篇,提出了“五位一体”的社会主义建设总布局,促进资源节约,提高利用效率和效益,加强节能降耗,建设资源节约型、环境友好型社会的理念已深入人心。 为了提高甘肃省超级计算中心高性能计算集群的服务水平与核心竞争力,笔者在计算集群节点稳定运行的基础上,以实际工作需要为出发点,收集计算集群及相关辅助服务设备的原始数据,监测、分析、模拟、推理这些数据之间的关联情况,从集群虚拟化配置、软件(程序)优化到改善集群的机房运行环境以及强化制度管理等四个方面入手,层层跟进,建立分析问题的模型,实践并优化解决问题的技术方法,得出解决特定高性能计算集群节能降耗切实可行的最佳方案。 在实际研究应用中,笔者在有针对性地对集群服务器虚拟化配置和集群系统作业调度(程序控制)做了一些优化后,发现集群在节能降耗方面并没有很明显的变化。考虑到兰州地区季节温差大的特点,遂决定引进新风系统作为节能降耗的主要手段,利用机房各辅助服务设备智能联动,尽量控制集群系统及各种辅助设备引起的机房能耗指数变化,提高集群和机房整体利用率,降低设备能耗,更好地发挥高性能计算集群效能。强化机房制度管理,为用户提供优质高效的服务,达到“资源节约型、环境友好型”绿色高性能计算集群的建设与应用目的,为单位节约运行成本,为社会做出有益贡献。 【关键词】：高性能计算 集群 节能降耗 虚拟化 作业调度 新风系统 制度管理
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TP308
【目录】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-6
• 目录6-9
• 第一章 引言9-17
• 1.1 研究背景9-10
• 1.1.1 研究背景9
• 1.1.2 研究目的与意义9-10
• 1.2 国内外研究现状及发展动态10-11
• 1.3 机房现状及其它11-15
• 1.3.1 高性能计算集群机房网络拓扑11-12
• 1.3.2 完成的主要任务和作业情况简介12-14
• 1.3.3 高性能计算集群机房能耗情况14
• 1.3.4 历年兰州地区基本情况14-15
• 1.4 论文的主要研究内容15-16
• 1.5 论文的组织16-17
• 第二章 服务器的虚拟化17-26
• 2.1 面向服务的需求及挑战17
• 2.2 虚拟主机技术17-19
• 2.2.1 什么是虚拟主机17-19
• 2.2.2 虚拟主机的优点19
• 2.3 机房服务器的虚拟化实现19-22
• 2.3.1 对比Apache和Nginx19
• 2.3.2 采用Nginx的安装与配置19-21
• 2.3.3 服务器负载均衡调试21-22
• 2.4 虚拟化对于节能的好处22-26
• 第三章 作业调度的优化26-34
• 3.1 集群与作业管理26-27
• 3.1.1 集群作业调度的概述26-27
• 3.1.2 集群系统的性能指标27
• 3.2 高性能集群的作业调度27-28
• 3.3 PBS系统28-30
• 3.3.1 PBS作业管理的体系结构28-29
• 3.3.2 PBS的工作流程29-30
• 3.3.3 PBS的部署30
• 3.3.4 PBS的使用步骤及参数设定30
• 3.4 PBS的脚本编写及实用作业脚本30-34
• 第四章 Nagios监控集群状态34-43
• 4.1 Nagios介绍34-35
• 4.2 Nagios系统的安装35-36
• 4.2.1 Nagios的基本安装35
• 4.2.2 Nagios的配置35-36
• 4.3 Nagios的监控通知36-37
• 4.4 Nagios插件的开发CPU温度的测量37-42
• 4.5 CPU温度监控及告警通知对于节能的好处42-43
• 第五章 高性能机房空调与新风系统智能联动改造43-63
• 5.1 机房环境简介43-44
• 5.2 机房UPS与空调参数简介44
• 5.3 机房空调与新风系统智能联动的必要性44-45
• 5.4 机房空调与新风系统智能联动总体目标45-46
• 5.5 机房空调与新风系统智能联动改造方案46-58
• 5.5.1 新风系统建设方案46-50
• 5.5.2 精密空调与新风系统联动控制50-52
• 5.5.3 精密空调与新风系统联动模块设计52-54
• 5.5.4 精密空调与新风系统联动代码设计54-58
• 5.6 机房环境洁净度控制58-61
• 5.6.1 问题的提出58-59
• 5.6.2 实际状况59-60
• 5.6.3 解决的办法60-61
• 5.7 效益对比分析61-63
• 5.7.1 节能效益61
• 5.7.2 减排效益61-63
• 第六章 高性能机房管理的制度化63-67
• 6.1 机房管理的基本目标63
• 6.2 机房环境的设定参数63-64
• 6.3 机房环境的运行及相应制度要求64
• 6.4 机房制度化、规范化管理的必要性64-67
• 第七章 总结与展望67-69
• 7.1 总结67
• 7.2 展望67-69
• 参考文献69-70
• 在学期间的研究成果70-71
• 致谢71

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