云环境下的节能软件的研究与设计

【摘要】：我国“十二五”规划纲要强调了“节能减排”的要求：当前我国经济快速增长,各项建设取得巨大成就,但也付出了巨大的资源和环境代价,经济发展与资源环境的矛盾日趋尖锐,因此促进科学发展,实现全方位的节能减排是现阶段的重要目标。为配合节能减排的要求,不仅要大力开发新的低能耗技术,更需要对现有资源进行合理调配已达到降低能耗的目的。现如今,计算机已经越来越普及,企业办公、家庭娱乐都离不开计算机,尽管每一台机器能耗相对较低,但因为数量巨大,并且计算机的运行还需要大量的辅助设备,如空调、动力等,因此计算机能耗不单单与机器硬件相关,还与IT系统和配套设施有关,因此IT的节能减排就不能只关注硬件,应该多方面考虑,由此我们提出了绿色IT的概念。绿色IT系统是指IT系统的低碳化,对IT设备和相关应用所构成的IT系统、以及IT系统运行所依赖的空调动力和电源环境,实现在满足应用需求、IT设备性能要求的前提下,降低IT系统的整体能耗。 针对以上问题,通过分析发现现有的IT节能技术主要是通过硬件创新,或是对外围条件的改善,但缺乏在应用级别尤其是软件方面的考虑,因此本文在总结现有研究的基础上,试图提出节能软件的概念,并探讨一种从IT系统的应用出发的节能思路,在软件级别建立能耗控制及调配模型,力图实现IT运营商的效率提升、能耗降低、成本削减的目标,支撑合同能源管理的全新运营模式。 本文重点阐述了以下几个方面的工作： (1)通过分析现有IT系统的节能方法提出了基于云环境的并支持绿色IT系统的节能软件的概念,并参考已有评价标准,提出了综合的、可实施的评价指标体系。 (2)基于云环境模型,提出了节能软件的相关设计方案,并描述了节能软件的基本架构,实现资源管理和调配、能耗监控的结合,提高了节能方案的可扩展性和可维护性。 (3)将此节能软件方案,应用到搜索引擎领域,实现了搜索引擎能耗优化(SE-EO)和基本搜索功能,并完成了能耗数据监控的功能,验证了节能软件的可行性。 (4)从能耗信息采集与控制、分析与处理和节能降耗应用三个层面,对搜索引擎原型系统中的数据中心展开研究,探索降低整体能耗指标(PUE=全部设备能耗/主设备能耗)的方法。 【关键词】：云计算 节能软件 节能减排 合同能源管理
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TP311.52
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 引言10-14
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 目前的问题和研究难点11-12
• 1.3 论文主要工作12-13
• 1.4 论文的组织结构13-14
• 第二章 节能软件的分析14-28
• 2.1 国内外研究现状14-22
• 2.1.1 绿色IT相关概念14-17
• 2.1.2 节能技术简介17-20
• 2.1.3 节能评价标准20
• 2.1.4 PUE和ECI20-21
• 2.1.5 不足之处21-22
• 2.2 节能软件基本分析22-28
• 2.2.1 云计算服务的分析22-23
• 2.2.2 节能软件的需求23-25
• 2.2.3 节能软件的定义25-26
• 2.2.4 节能软件的技术特点26-28
• 第三章 节能软件的设计28-48
• 3.1 节能软件的设计目标28-36
• 3.1.1 提高时空效率28-30
• 3.1.2 提高运算能耗比30-32
• 3.1.3 适应云环境要求32-35
• 3.1.4 高效能设计要求35-36
• 3.2 节能软件的详细设计36-42
• 3.2.1 云计算资源分层36-38
• 3.2.2 节能软件的能耗管理38-39
• 3.2.3 节能软件的评价指标39-41
• 3.2.4 能耗资源的层次关系41-42
• 3.3 设计中的关键技术42-48
• 3.3.1 构件化与资源池42-45
• 3.3.2 基于软件工程的要求45-46
• 3.3.3 资源利用率46-47
• 3.3.4 资源调配与监控47-48
• 第四章 采用节能软件技术改进的搜索引擎原型设计48-64
• 4.1 搜索引擎原型系统分析48-52
• 4.1.1 原型系统背景介绍48
• 4.1.2 原型系统的技术选择与拓扑结构48-52
• 4.2 采用节能软件技术的改进设计52-59
• 4.2.1 节能软件技术的应用52-54
• 4.2.2 构件化搜索引擎设计54-55
• 4.2.3 分布式数据库设计55-56
• 4.2.4 能耗监控模块设计56-57
• 4.2.5 数据中心的流程设计57-59
• 4.3 原型系统的展示与分析59-64
• 4.3.1 原型系统展示59-62
• 4.3.2 节能效果分析62-64
• 第五章 总结64-65
• 参考文献65-67
• 致谢67-68
• 攻读学位期间发表的学术论文目录68

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