[發明專利]一種云計算系統的能效監控和管理方法與系統

在審

• 申請號: 201410481851.2
• 申請日: 2014-09-19
• 公開（公告）號: CN104301389A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 陳永紅;蔣堃;侯雪艷;田暉;王田;蔡奕僑
• 申請（專利權）人: 華僑大學
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;H04L12/24
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;楊鍇

技術領域

本發明涉及云計算中的能耗監控和管理領域，更具體地說，涉及一種云計算系統的能效監控和管理方法，以及一種云計算系統的能效監控和管理系統。

背景技術

云計算是一種按使用量付費的模式，這種模式提供可用的、便捷的、按需的網絡訪問，進入可配置的計算資源共享池(資源包括網絡，服務器，存儲，應用軟件，服務)，這些資源能夠被快速提供，只需投入很少的管理工作，或與服務供應商進行很少的交互。

云計算部署模型分為4類，包括：公有云、私有云、社區云和混合云。公有云的云基礎設施是對整個互聯網開放的。它由一個云計算服務提供商(商業機構，教育機構或者政府機構)進行運營，通過互聯網向用戶提供云服務，任何人都具有有償或無償使用的權限。相對公有云，私有云是不對外開放或者有限度對外開放的，由某個組織或企業完成建設、管理和使用。其使用對象主要位于組織內部。社區云由幾個組織共享的云端基礎設施構成。其支持特定的社群，具備共同的關切事項，如：任務目標、安全需求等。管理者可以是組織本身，也可以是第三方；管理者的位置可能位于組織內部，也可能位于組織外部。混合云綜合了兩種或者兩種以上的云計算模式，可以使私有云和公有云的混合，也可以是私有云和社區云的混合。如：私有云可以從公有云獲取計算資源作為其自身基礎設施的補充。混合云會提供一個統一的接口或者管理平面，對于最終用戶而言，從不同的云計算模式獲取的服務具有一致性。

數據中心的高能耗一直是一個突出的問題。特別是當今云計算時代，更多的計算、存儲資源集中在云端，給能耗的高效管理帶來更大的挑戰。研究表明：全球的企業每年要花費400億美元左右用于能耗。數據中心的高能耗問題不僅造成電能的浪費，也對環境造成破壞。美國聯邦機構已經指出高能耗問題將對空氣質量、國家安全、氣候變化、電網可靠性等方面造成嚴重影響。因此，云計算時代的數據中心的節能刻不容緩，能耗優化管理已經成為云時代數據中心亟待解決的重要問題。

提高能源利用效率的最有效方式之一就是使用更少的服務器執行計算，例如使用虛擬化技術將多個應用程序合并到單個服務器上同時運行。服務器整合的潛力是驚人的。運行單一的企業應用的傳統物理服務器的總資源占有率大約只有5％至15％，這意味著相同的服務器有能力承載10個虛擬機，即使平均每個虛擬機使用服務器總計算能力的8％，該服務器在取代10臺物理服務器之后仍能保留總計算能力的20％。

服務器整合并不等于全部整合，而應該根據工作負載、所使用的技術和支持團隊的特點來決定如何整合。剛剛接觸虛擬化技術的企業應該從非關鍵的應用程序開始，先進行有限的虛擬化整合，然后逐漸提高整合水平和虛擬化更重要的工作負載。由于需要對虛擬機進行跟蹤、監視和控制，虛擬化提升了系統管理工具和實踐的重要性。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種節約能耗的云計算系統的能效監控和管理方法，以及一種云計算系統的能效監控和管理系統。

本發明的技術方案如下：

一種云計算系統的能效監控和管理方法，步驟如下：

1)通過運行在物理服務器和虛擬機上的監控代理服務，獲取相應物理服務器和虛擬機關鍵性能指標的監控數據；

2)通過域監控數據匯聚節點將監控數據統一發送到控制節點；

3)由運行在控制節點上的數據接收服務獲取后，發送給資源負載監控服務和能耗監控服務；

4)將能耗情況和資源負載情況輸入資源分配決策器，生成虛擬機動態遷移策略，并由VM遷移執行器執行虛擬機遷移策略；

5)遷移完成后將空載的物理服務器置于休眠狀態。

作為優選，生成遷移策略前，將監控數據輸入能耗估算模型，估算能耗情況。

作為優選，估算虛擬機和服務器的能耗情況的步驟如下：

A)建立能耗模型，把各類型的資源利用率和整體系統能耗建立聯系；

B)使用監控工具測量每個虛擬機運行時的各類型的資源利用率；

C)評估虛擬機能耗情況。

作為優選，虛擬機和服務器的總能耗E_server＝E_idle+E_cpu+E_mem+E_diek+E_net，其中，E_cpu為CPU能耗，E_mem為內存能耗，E_disk為磁盤能耗，E_idle為服務器空閑能耗、E_net為服務器網絡能耗。