[發(fā)明專利]云計算服務器的功耗和資源競爭協(xié)同控制的服務質量保障方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810231806.X
• 申請日: 2018-03-20
• 公開（公告）號: CN108574600B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發(fā)明（設計）人: 楊海龍;張琪;劉常喜;劉軼
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24;H04L29/08;G06F9/50;G06F9/48
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實專利事務所 11121
• 代理人: 李有浩

1.一種云計算服務器的功耗和資源競爭協(xié)同控制的服務質量保障方法，其特征在于包括有下列步驟：

步驟一，初始化云計算體系服務器，并設置下列各項參數(shù)；

第一方面將服務器的電源管理驅動設置為高級配置與電源接口模式；

第二方面將服務器中所有處理器的管理模式設置為用戶空間模式；

云計算體系服務器中處理器根據運行的程序不同可以分為應用型處理器processor^APP、測試軟件型處理器processor^RULER和任務型處理器processor^task；

第三方面采用功耗測試軟件獲取云計算體系服務器在空閑時的靜態(tài)功耗和在工作時的動態(tài)功耗；空閑時的靜態(tài)功耗記為工作時的動態(tài)功耗記為

第四方面選取出云計算體系服務器中處理器的最小主頻f_min和最大主頻f_max，并作為處理器的主頻調節(jié)范圍[f_min,f_max]；

第五方面設置云計算體系服務器的操作系統(tǒng)；

第六方面設置云計算體系服務器的功耗上限，記為服務器功耗閾值PC_上限；

步驟二，設置云計算體系服務器的監(jiān)測時長；

將應用型處理器processor^APP完成當前隊列中的請求所需的處理時間，作為本輪監(jiān)測時長，然后執(zhí)行步驟三；

步驟三，設置云計算體系服務器的動態(tài)功耗系數(shù)；

動態(tài)功耗系數(shù)記為W，即然后執(zhí)行步驟四；

工作時的動態(tài)功耗等于服務器中所有處理器的動態(tài)功耗之和，即Q表示云計算體系服務器中處理器的總個數(shù)，q表示處理器的標識號，processor_q表示任意一個處理器，表示任意一個處理器在工作時的動態(tài)功耗；

任意一個處理器在工作時的動態(tài)功耗與該處理器的利用率和主頻的乘積成正比關系，則有其中W為動態(tài)功耗系數(shù)；

步驟四，將云計算體系服務器的所有處理器的主頻調節(jié)步長設置為相同步長，然后執(zhí)行步驟五；

步驟五，記錄負載—緩存壓力的關聯(lián)數(shù)據，然后執(zhí)行步驟六；

利用緩存壓力測試程序來測量負載產生的緩存壓力，記為負載緩存壓力st；在所述st下的應用型處理器processor^APP執(zhí)行延遲敏感型應用時，能夠保障服務質量所需的最低主頻，記為lf_min，所述lf_min也是負載—緩存壓力關聯(lián)數(shù)據；記錄多個負載在st下的最低主頻構成延遲敏感型應用的負載與緩存壓力的關聯(lián)數(shù)據信息，所述負載與緩存壓力的關聯(lián)數(shù)據信息以表格式記錄，表格中第一列項填寫緩存壓力級數(shù)，表格中第一行項填寫負載名稱；

步驟六，記錄任務—主頻的關聯(lián)數(shù)據，然后執(zhí)行步驟七；

利用緩存壓力測試程序來測量任務產生的緩存壓力，記為任務緩存壓力st_task；在所述st_task下的多個任務處理器processor^task運行多個任務時，產生的緩存壓力構成任務與主頻的關聯(lián)數(shù)據信息，所述任務與主頻的關聯(lián)數(shù)據信息以表格式記錄，表格中第一列項填寫處理器的名稱和主頻參數(shù)，表格中第一行項填寫任務名稱；

步驟七，配置延遲敏感型應用的基準主頻并掛起或恢復任務；

根據負載與緩存壓力的關聯(lián)數(shù)據信息得到所在應用型處理器processor^APP的隊列中的請求個數(shù)，設置屬于延遲敏感型應用的基準主頻，記為f_b；

若f_b≥f_max且有任務還在運行，則使用信號量掛起該任務，而后轉入步驟八；

若f_b＜f_max且有任務被掛起，則使用信號量恢復該任務，為了使被掛起的任務的狀態(tài)變?yōu)檫\行；若此時有批處理作業(yè)需要調度且有空閑任務處理器processor^task則轉入步驟五，若此時有批處理作業(yè)需要調度而沒有空閑任務處理器processor^task則轉入步驟二；

步驟八，調制與延遲敏感型應用同時運行的單個任務所在處理器的主頻；

步驟8－1，計算云體系計算機服務器當前的總功耗，記為P_cur；即延遲敏感型應用所在處理器的功耗、任務所在處理器的功耗和靜態(tài)功耗之和，

且

Q表示云計算體系服務器中處理器的總個數(shù)，q表示處理器的標識號；H表示云計算體系服務器中應用型處理器processor^APP的總個數(shù)，H∈Q，h表示應用型處理器processor^APP的標識號；J表示云計算體系服務器中任務型處理器processor^task的總個數(shù)，J∈Q，j表示任務型處理器processor^task的標識號；H+J＜Q；

表示應用型處理器processor^APP的利用率；

表示應用型處理器processor^APP的主頻；

表示任務型處理器processor^task的利用率；

表示任務型處理器processor^task的主頻；

步驟8－2，根據步驟一確定的功耗上限PC_上限和所述P_cur計算剩余功耗P_left，即P_left＝PC_上限-P_cur；

步驟8－3，根據所述的剩余功耗P_left從任務與主頻的關聯(lián)數(shù)據信息中選擇滿足剩余功耗要求的任務，并將該任務作為預選任務；

步驟8－4，根據負載與緩存壓力的關聯(lián)數(shù)據信息中的緩存壓力信息，計算出服務器上已經運行的任務對緩存產生的壓力，以及步驟8－3得到的預選任務對緩存產生的壓力；

步驟8－5，根據步驟8－4得到的兩個緩存壓力之和，查找延遲敏感型應用的任務與主頻的關聯(lián)數(shù)據信息中是否有主頻能夠滿足延遲敏感型應用服務質量保障的要求；

若任務與主頻的關聯(lián)數(shù)據信息中的主頻有小于兩個緩存壓力之和的主頻，則不調入預選任務；

若任務與主頻的關聯(lián)數(shù)據信息中的主頻有大于等于兩個緩存壓力之和的主頻，則選取出該主頻對應的處理器；然后，判斷選取的處理器的功耗是否小于PC_上限，是，則調入預選任務；若選取的處理器的功耗大于等于PC_上限，則從任務與主頻的關聯(lián)數(shù)據信息中選擇預選任務對應的處理器及該處理器的主頻；然后執(zhí)行步驟九；

步驟九 運行延遲敏感型應用和所有任務；

根據步驟八得到的處理器主頻，運行延遲敏感型應用和所有沒有掛起的任務，在本周期結束時，若服務器繼續(xù)運行則轉入步驟二，否則退出結束本輪的云計算服務器的功耗和資源競爭協(xié)同控制。