[發明專利]基于滾動灰色預測模型的云數據中心節能調度實現方法

有效

• 申請號: 201710064154.0
• 申請日: 2017-01-26
• 公開（公告）號: CN106899660B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 劉發貴;王彬
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;H04L12/12;H04L12/24
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

本發明公開了基于滾動灰色預測模型的云數據中心節能調度實現方法。本發明將云數據中心的節能流程抽象為負載預測、誤差校驗、熱感知分類和虛擬機調度四個模塊。通過負載預測模塊對數據中心下一時刻的工作負載進行預測，得到各主機的負載利用率；熱感知分類模塊會根據主機負載利用率的預測值對所有主機進行熱狀態的劃分，處于較熱狀態的主機利用率處于一個較高的水平，較冷狀態的主機利用率較低；為保持大部分主機處于較為溫和的熱狀態，虛擬機調度模塊將依據熱狀態的分類結果對各主機上的虛擬機進行遷移整合等操作，最終達到保障數據中心的服務質量并且降低其能耗的目標。本發明克服了傳統灰色模型由于部分數值匱乏而陷入精度低困境的問題。

技術領域

本發明屬于云計算節能調度領域，具體涉及基于滾動灰色預測模型的云數據中心節能調度實現方法。

背景技術

云計算作為信息通信技術行業的新興技術已逐漸走入千家萬戶，它以高效益、低門檻、高擴展性的特點受到了廣大企業及個體用戶的青睞。隨著云計算發展的逐漸成熟、用戶需求的不斷豐富，數據中心服務器等一系列的配套設施規模也在飛速增長。世界各地也都建立起了包含著數以萬計服務節點的大規模云計算數據中心，這使得更多的計算資源及存儲資源被保存在云端，但由此也引發了一系列的能耗問題。綠色和平組織在其云計算報告中稱，預計到2020年，全球主要IT運營商的數據中心的能耗將接近19630億千瓦時，這將超過目前德國、法國、加拿大和巴西消耗的電力總量總和。與此同時，中國政府工作報告指出在2008年的主要任務是“加大節能減排和環境保護力度，科技部與工信部于2014年制定了《2014-2015年節能減排科技專項行動方案》，來發揮科技緩解資源環境約束的引領作用。日益不斷攀升的能耗開銷在加重了企業負擔的同時，也增加了全球范圍內影響氣候變化的碳排放量，給環境問題敲響了警鐘。

這些集群服務器快速攀升的能耗已經成為影響企業效益及其發展的重要因素。云計算節能領域的研究也成為了國內外新興技術研究的重點任務。目前國內外對于云計算節能研究的出發點各不相同，也存在著一定的不足，目前對于云數據中心在流量突發情況下的工作負載監控、預測問題仍存在著較大的不足，對虛擬機的調度整合策略存在著缺陷。

發明內容

為了更加智能有效地在網絡流量突發情況下減少數據中心的功耗并保障其服務質量，本發明提供基于滾動灰色預測模型的云數據中心節能調度實現方法。

本發明具體通過如下技術方案實現。

基于滾動灰色預測模型的云數據中心節能調度實現方法，其將云數據中心的節能流程抽象為負載預測、誤差校驗、熱感知分類和虛擬機調度四個模塊；通過對數據中心工作負載進行預測，從而對各主機進行狀態分類，進而通過虛擬機調度算法達到節能的目的。

進一步地，所述負載預測具體是：利用滾動灰色預測模型對數據中心的工作負載進行預測，得到下一時刻數據中心各主機節點的負載利用率。

進一步地，所述誤差校驗具體是：對負載預測值與實際工作負載進行誤差校驗，確定當前預測結果的偏差值，并基于誤差校驗模塊進行學習，校正預測結果。

進一步地，所述熱感知分類具體是：根據主機當前的負載預測值對云數據中心內所有主機進行熱感知分類，并引入服務水平協議作為參考指標設定主機工作負載閾值的上界和下界；當主機負載利用率在高于閾值上界、低于閾值下界、處于閾值上下界之間、負載利用率為0這四種情況下劃分為不同的四種熱狀態。

進一步地，所述虛擬機調度具體是：根據當前主機的熱狀態對其進行虛擬機調度，通過虛擬機調度操作解決主機過載、空載的問題，將數據中心各主機的維持在一個健康的熱狀態下。

進一步地，通過基于滾動灰色預測模型算法，并以模塊化的形式實現到云數據中心環境中，來智能地監控數據中心的負載信息、以及運行時的各性能數據。

與現有技術相比，本發明具有如下優點和技術效果：