[發明專利]一種基于太陽能感知的可靠性低能耗調度方法

在審

• 申請號: 201310513659.2
• 申請日: 2013-10-25
• 公開（公告）號: CN103530192A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 敬超;朱燕民;李明祿
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G06F9/50
• 分類號: G06F9/50
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術領域

本發明涉及一種基于太陽能感知的可靠性低能耗調度方法，特別是涉及一種在滿足服務器終端可靠性和作業時限的前提下，采用合理的調度方法最大化的提高太陽能利用率，從而保證作業的順利完成并且降低總能耗的基于太陽能感知的可靠性低能耗調度方法。

背景技術

隨著網絡技術的不斷發展，為了滿足用戶日益增長的服務請求，越來越多的服務供應商在后臺采用大規模的服務集群來處理服務請求。集群主要由具備計算能力的、廉價的服務終端組成，它可以快速的響應處理請求從而保證服務質量，滿足用戶的需求。但是，由于集群的規模大，承載的作業多，從而加大了供應商的經濟負擔，如需要支付高昂的電費等。其次，過往的研究已表明：服務終端的高能耗會導致溫度升高，從而降低服務終端的可靠性，使得機器在處理作業的過程中，突然失效損壞，加大維護成本。因此，這就要求供應商在滿足用戶需求的前提下，控制集群內的能量消耗，提高終端的可靠性。

太陽能是一種最常見的綠色能源，主要是通過太陽能板將太陽能輻射轉換為電能來使用。在利用太陽能供應集群時需要注意的幾個因素有：（1）太陽能的間歇性和地域性。白天的時候太陽能較為充足，可以提供的能源多，而到晚上的時候太陽能很弱，可以使用的能源很低。另外，不同的地理位置，其受到的太陽輻射也是不同的，產生的能量也有很大的差異；（2）太陽能的可預測性較差。盡管太陽能出現有一定的規律，但是要做到準確預測還是很難的。有時候即使外界太陽能充足，但是由于太陽能板上殘留的雨雪影響，實際產生的能量和預測值差別很大。（3）集群的可靠性問題。集群的可靠性主要是由終端內核溫度決定的，圖1為集群溫度示意圖，影響終端內核溫度的幾個因素包括室內溫度、終端功耗、電容和阻抗等。室內溫度主要是制冷設備散熱后終端的溫度。由于太陽能的間歇性特點，在不同時刻，由于室內溫度的不同，計算所得到的內核溫度也不同。

由以上可知，要充分利用太陽能為集群供應電能，保證作業正常運行，就必須降低集群能耗，控制好集群終端內核溫度。目前，涉及到低能耗和溫度感知的調度方法主要有以下幾種：（1）控制工作服務終端的數量。假設服務終端存在兩種模式：工作模式與睡眠模式，處于工作模式時終端處理作業能耗大，而睡眠模式則是無作業分配能耗非常小。該方法的主要思想是通過預測作業量的大小，控制集群內工作模式終端數量降低能耗；（2）服務終端電壓和頻率調制方法。由于服務終端的能耗由其電壓和頻率所決定，所以適當的降低終端電壓或頻率就可以達到降低終端能耗的目的；（3）溫度感知的可靠性低能耗調度方法,此類方法，主要是基于服務終端內核溫度來進行作業調度，在已知作業特征（如作業分配后溫度的增量等）的前提下，以延長作業工作時間為代價，將作業分配至服務終端降低溫度。第一類方法存在的問題是：頻繁的模式轉換會加大服務終端的磨損問題，長期使用該類方法會降低終端的可靠性；第二類方法雖然可以降低能耗，但是電壓或頻率的降低會延長作業的工作時間；第三類方法的則是只可以應用于傳統的單一能源供應（棕色能源），在引入太陽能和棕色能源交替供能后，該類方法不再有效。

發明內容

為克服上述現有技術存在的不足，本發明之目的在于提供一種基于太陽能感知的可靠性低能耗調度方法，其解決了最大化利用太陽能供能的集群的可靠性問題，對于動態到達的用戶作業請求，在滿足終端服務器可靠性的前提下，通過預測方法獲得太陽能，將作業調度至將溫度最低的終端服務器上從而保證可靠性

為達上述及其它目的，本發明提出一種基于太陽能感知的可靠性低能耗調度方法，包括如下步驟：

步驟一，通過歷史數據計算出太陽能產生的規律，然后根據天氣情況獲得上一時刻太陽能板的狀態再結合當前時刻所獲得的太陽能輻射，計算出下一時刻可以供應集群的能量；

步驟二，實施作業調度，將作業調度至太陽能充足的時刻運行，并獲取每個時刻服務終端的室內溫度和負載情況，計算內核溫度，在調度過程中將內核溫度控制在有效范圍內保證服務終端的可靠性，基于貪心的思想將作業調度至溫度最低的服務終端。

進一步地，步驟二進一步包括如下步驟：

步驟2.1，假設在t時刻，到達前端的作業數量為Nt，

步驟2.2，初始化處理到達前端的作業，獲取作業信息；

步驟2.3，獲取t時刻M臺服務終端的信息；

步驟2.4，依次將作業調度至服務終端，計算調度后服務終端的內核溫度；

步驟2.5，若所有服務終端的內核溫度超出額定溫度，不再分配作業，跳至步驟2.3，否則進入步驟2.6；