【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及清洁能源资源调度，尤其涉及一种使用不稳定清洁能源的零碳数据中心资源调度方法及系统。
技术介绍
1、本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
2、由于风电、光伏可再生能源发电具有随气象波动的不稳定性，难以并入大电网，主要是小区域内分散自发自用特征，因此被称为微电网或微网；因此，在大规模低成本长时储能技术短期难以突破的情况下，集群式数据中心仍难以大比例采用风电光伏供电。
3、现有的数据中心资源调度策略通常只考虑当前时间点的资源可用性，缺乏对未来清洁能源供给的预测和利用。这种局限性导致了清洁能源利用率低下，数据中心仍主要依赖火电供电，造成高额的碳排放。同时，随着人工智能、大数据分析等领域的快速发展，数据中心的存算业务中出现了大量温冷业务。这些任务通常对计算实时性的要求较低，可以容忍较长的等待时间。然而，现有的资源调度策略未能充分利用这一特性，将这些可延迟处理的任务与清洁能源的供给预测相匹配，导致了资源利用效率低下和能源浪费。
4、此外，当前的数据中心在任务分配和资源利用方面缺乏精细化的优化手段。未能将待处理的计算任务与可用的计算资源进行高效匹配，导致了计算资源的闲置和能源的浪费。特别是在清洁能源供给充足的时间窗口，未能充分利用可再生能源完成计算任务，错失了降低碳排放的机会。
技术实现思路
1、为了解决上述
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提供一种使用不稳定清洁能源的零碳数据中心资源调度方法及系统，本专
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、本专利技术的第一个方面提供一种使用不稳定清洁能源的零碳数据中心资源调度方法。
4、一种使用不稳定清洁能源的零碳数据中心资源调度方法，包括：
5、获取业务和零碳数据中心的可用算力资源；
6、分别将可用算力资源和业务转化为算力资源大矩形和业务小矩形，将可算力资源对业务的匹配调度问题转化为业务小矩形在算力资源大矩形中的装箱问题模型；将零碳数据中心场景下所有资源可用限制与业务自身处理需求，映射为是否允许业务小矩形放入的限制条件，计算业务所需的清洁能源量，以将业务分配到设定数量的算力资源支撑该业务被处理完成的时间点开始处理；
7、求解所述装箱问题模型，得到分配方案。
8、进一步地，所述算力资源大矩形的宽度表示某个调度周期内总服务器可用数量，长度表示对应该调度周期的时间轴。
9、进一步地，所述业务小矩形的宽度表示该业务将被分配的服务器数量，长度表示该业务被分配的设定数量的服务器后，其所需的计算时长。
10、进一步地，所述业务小矩形在算力资源大矩形中的装箱问题模型为：将算力资源大矩形的宽作为纵坐标，长为横坐标，建立仅包含第一象限的二维坐标系；将业务小矩形放入算力资源大矩形中，以布尔变量表示业务是否放置，确定业务处理的开始时间与该业务所使用的服务器编号的首个正序值，结合业务小矩形的尺寸，确定业务处理的结束时间以及所需的服务器数量；所述二维坐标系中，服务器编号集合和时隙集合作为坐标轴上的坐标单元，定位业务小矩形的位置。
11、进一步地，所述是否允许业务小矩形放入的限制条件，包括：业务小矩形不应彼此重叠，业务小矩形不应超出算力资源大矩形的范围，清洁能源供给应满足业务处理需求。
12、进一步地，所述业务小矩形不应彼此重叠为：不同业务在同一时间不应重复占用服务器资源；所述业务小矩形不应超出算力资源大矩形的范围为：业务处理时所用算力资源不超出该调度周期内可调度的服务器数量，业务的处理完成时间不晚于服务器可调度用时间；所述清洁能源供给应满足业务处理需求为：将零碳数据中心的各个时刻的清洁能源分配至不同业务，确保所有时间点都有业务所需的清洁能源支撑当前的业务处理。
13、进一步地，所述求解所述装箱问题模型，得到分配方案；方法包括：以业务小矩形装入算力资源大矩形的数量最大为目标，或以算力资源大矩形被占据的面积最大为目标，采用求解器求解装箱问题模型，得到分配方案。
14、进一步地，所述业务自身处理需求为处理温冷数据的业务需求，即不需要及时响应的业务，以离线数据的方式传输到异地数据中心处理。
15、本专利技术的第二个方面提供一种使用不稳定清洁能源的零碳数据中心资源调度系统。
16、一种使用不稳定清洁能源的零碳数据中心资源调度系统，包括：
17、基础设施层，包括清洁能源和算力资源，所述清洁能源用于供资源调度策略匹配算力资源给业务处理时消耗使用；所述算力资源为处理业务的核心硬件资源；
18、管理控制层，用于获取基础设施层中算力资源状态和清洁能源供应，监测变动数据，以生成装箱问题模型中算力资源大矩形的约束条件；
19、调度编排层，用于获取业务和零碳数据中心的可用算力资源；分别将可用算力资源和业务转化为算力资源大矩形和业务小矩形，将可算力资源对业务的匹配调度问题转化为业务小矩形在算力资源大矩形中的装箱问题模型；将零碳数据中心场景下所有资源可用限制与业务自身处理需求，映射为是否允许业务小矩形放入的限制条件，计算业务所需的清洁能源量，以将业务分配到设定数量的算力资源支撑该业务被处理完成的时间点开始处理；求解所述装箱问题模型，得到分配方案。
20、进一步地，所述算力资源大矩形的宽度表示某个调度周期内总服务器可用数量，长度表示对应该调度周期的时间轴；所述业务小矩形的宽度表示该业务将被分配的服务器数量，长度表示该业务被分配的设定数量的服务器后，其所需的计算时长。
21、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
22、本专利技术提高了清洁能源的利用率，通过将业务分配到清洁能源充足的时间窗口，减少了对火电的依赖，实现了数据中心的零碳运行，降低了碳排放。
23、本专利技术简化了资源调度的复杂度，通过“服务器×时间”的矩形资源表达方式将资源分配问题转化为业务对应的“服务器×时间”小矩形在算力资源对应的“服务器×时间”大矩形中的二维不重叠装箱问题，利用求解器求解，提高了调度效率。
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1.使用不稳定清洁能源的零碳数据中心资源调度方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的使用不稳定清洁能源的零碳数据中心资源调度方法，其特征在于，所述算力资源大矩形的宽度表示某个调度周期内总服务器可用数量，长度表示对应该调度周期的时间轴。
3.根据权利要求1所述的使用不稳定清洁能源的零碳数据中心资源调度方法，其特征在于，所述业务小矩形的宽度表示该业务将被分配的服务器数量，长度表示该业务被分配的设定数量的服务器后，其所需的计算时长。
4.根据权利要求1所述的使用不稳定清洁能源的零碳数据中心资源调度方法，其特征在于，所述业务小矩形在算力资源大矩形中的装箱问题模型为：将算力资源大矩形的宽作为纵坐标，长为横坐标，建立仅包含第一象限的二维坐标系；将业务小矩形放入算力资源大矩形中，以布尔变量表示业务是否放置，确定业务处理的开始时间与该业务所使用的服务器编号的首个正序值，结合业务小矩形的尺寸，确定业务处理的结束时间以及所需的服务器数量；所述二维坐标系中，服务器编号集合和时隙集合作为坐标轴上的坐标单元，定位业务小矩形的位置。
5.根据权利要求
6.根据权利要求5所述的使用不稳定清洁能源的零碳数据中心资源调度方法，其特征在于，所述业务小矩形不应彼此重叠为：不同业务在同一时间不应重复占用服务器资源；所述业务小矩形不应超出算力资源大矩形的范围为：业务处理时所用算力资源不超出该调度周期内可调度的服务器数量，业务的处理完成时间不晚于服务器可调度用时间；所述清洁能源供给应满足业务处理需求为：将零碳数据中心的各个时刻的清洁能源分配至不同业务，确保所有时间点都有业务所需的清洁能源支撑当前的业务处理。
7.根据权利要求1所述的使用不稳定清洁能源的零碳数据中心资源调度方法，其特征在于，所述求解所述装箱问题模型，得到分配方案；方法包括：以业务小矩形装入算力资源大矩形的数量最大为目标，或以算力资源大矩形被占据的面积最大为目标，采用求解器求解装箱问题模型，得到分配方案。
8.根据权利要求1所述的使用不稳定清洁能源的零碳数据中心资源调度方法，其特征在于，所述业务自身处理需求为处理温冷数据的业务需求，以离线数据的方式传输到异地数据中心处理。
9.使用不稳定清洁能源的零碳数据中心资源调度系统，其特征在于，包括：
10.根据权利要求9所述的使用不稳定清洁能源的零碳数据中心资源调度系统，其特征在于，所述算力资源大矩形的宽度表示某个调度周期内总服务器可用数量，长度表示对应该调度周期的时间轴；所述业务小矩形的宽度表示该业务将被分配的服务器数量，长度表示该业务被分配的设定数量的服务器后，其所需的计算时长。
...【技术特征摘要】
1.使用不稳定清洁能源的零碳数据中心资源调度方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的使用不稳定清洁能源的零碳数据中心资源调度方法，其特征在于，所述算力资源大矩形的宽度表示某个调度周期内总服务器可用数量，长度表示对应该调度周期的时间轴。
3.根据权利要求1所述的使用不稳定清洁能源的零碳数据中心资源调度方法，其特征在于，所述业务小矩形的宽度表示该业务将被分配的服务器数量，长度表示该业务被分配的设定数量的服务器后，其所需的计算时长。
4.根据权利要求1所述的使用不稳定清洁能源的零碳数据中心资源调度方法，其特征在于，所述业务小矩形在算力资源大矩形中的装箱问题模型为：将算力资源大矩形的宽作为纵坐标，长为横坐标，建立仅包含第一象限的二维坐标系；将业务小矩形放入算力资源大矩形中，以布尔变量表示业务是否放置，确定业务处理的开始时间与该业务所使用的服务器编号的首个正序值，结合业务小矩形的尺寸，确定业务处理的结束时间以及所需的服务器数量；所述二维坐标系中，服务器编号集合和时隙集合作为坐标轴上的坐标单元，定位业务小矩形的位置。
5.根据权利要求1所述的使用不稳定清洁能源的零碳数据中心资源调度方法，其特征在于，所述是否允许业务小矩形放入的限制条件，包括：业务小矩形不应彼此重叠，业务小矩形不应超出算力资源大矩形的范围，清洁能源供给应满足业务处理需求。
6.根据权利要求5所述的使用不稳定清洁能...
【专利技术属性】
技术研发人员：张玮，彭云峰，张云浩，司文杰，郭秀萍，刘昕煜，史慧玲，丁伟，郝昊，谭立状，王小龙，刘朔晗，
申请(专利权)人：山东省计算中心国家超级计算济南中心，
类型：发明
国别省市：
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