DataCenterGym: Un simulador basado en la física para la programación multiobjetivo de centros de datos

Los centros de datos modernos programan cargas de trabajo heterogéneas a través de sitios geo-distribuidos con diversas capacidades de computación, precios de electricidad y condiciones térmicas. La utilización de la computación, la generación de calor, la demanda de refrigeración y el consumo de energía están estrechamente acoplados, sin embargo, la mayoría de los programadores existentes abstraen estos efectos y los tratan de manera independiente. Presentamos DataCenterGym, un entorno de simulación basado en la física para la programación de trabajos en centros de datos geo-distribuidos, diseñado como un laboratorio reutilizable para futuras investigaciones. El simulador integra la cola de computación, la dinámica térmica del edificio, el comportamiento localizado de HVAC y la degradación del servicio dependiente de la temperatura dentro de una interfaz compatible con Gymnasium. También desarrollamos un algoritmo de control predictivo jerárquico (H-MPC) que realiza la colocación de trabajos distribuida mientras tiene en cuenta explícitamente la dinámica térmica y de potencia. A través de experimentos sobre operación nominal y sensibilidad de carga de trabajo, demostramos cómo H-MPC mejora el rendimiento de la programación en relación con los programadores base.