[發明專利]一種高效能數據中心云服務器資源自主管理方法

有效

• 申請號: 201811309819.0
• 申請日: 2018-10-29
• 公開（公告）號: CN109491760B
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發明（設計）人: 史曉雨;尚明生;白亞男
• 申請（專利權）人: 中國科學院重慶綠色智能技術研究院
• 主分類號: G06F9/455
• 分類號: G06F9/455;G06F9/48;G06F9/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種高效能數據中心云服務器資源自主管理方法，其特征在于，該方法包括資源實時調度、能耗控制和虛擬機遷移三部分，分別對應在秒級、分鐘級、小時級層面上協同運作；

所述資源實時調度通過自適應調整分配給不同虛擬機的資源量來維持各虛擬機之間的負載均衡，進而使所有虛擬機可以得到近似一致的響應時間，具體包括如下步驟：

(1)性能檢測器自動采集得到運行于數據中心云服務器各個虛擬機上的Web應用的響應時間信息和上一時刻獲得的資源分配量；

(2)線性控制器A對響應時間和資源分配量之間的復雜關系采用Levy模型與ARMAX模型相結合的方式進行建模，并對模型參數進行動態更新；

(3)資源控制器將云服務器資源的實時分配看作一種負載均衡問題，進而建模為魯棒性動態優化控制問題，并采用帶約束條件的隨機線性二次型控制算法來設計資源控制器來計算最優的資源分配方案；

(4)將計算所得資源分配方案作用于系統自帶的資源分配器，通過改變每個虛擬機的資源分配量來保證在動態負載情況下運行在每個虛擬機上面Web應用的性能；

所述能耗控制通過動態改變物理CPU或者內存等的頻率來保持所有虛擬機的平均響應時間趨于理想水平，達到調整電壓，實現能耗控制的目的，具體包括如下步驟：

(1)性能檢測器自動采集得到每個虛擬機上的Web應用的響應時間和所對應云服務器的物理CPU頻率信息；

(2)線性控制器B對響應時間和物理CPU或者內存等頻率之間的非線性關系采用ARMAX模型進行建模，并對模型參數進行實時更新；

(3)能耗控制器采用自適應線性二次型調節器算法，對滿足所有虛擬機性能要求的物理CPU頻率大小進行計算，得到最優的CPU或者內存等頻率值，通過頻率調節器來改變數據中心云服務器的電壓大小，而達到節能的效果；

所述虛擬機遷移從整個數據中心云服務器集群的角度，通過在線對虛擬機進行大規模遷移，來進一步大幅度降低系統能耗，提升Web應用性能，具體包括如下步驟：

(1)性能檢測器利用性能監控器定時采集物理云服務器上虛擬機CPU或者內存等的資源利用信息，并計算云服務器CPU或者內存等的利用率；

(2)負載探測器利用主機負載探測算法判別主機負載狀態(過載、正常、低負載)，然后將過載云服務器上虛擬機添加到遷移列表；

(3)對云服務器進行能耗建模并針對遷移問題設定必要的約束條件；

(4)采取增量式在線遷移算法，從過載主機上選擇恰當的虛擬機進行遷移，根據物理云服務器的剩余資源量以及虛擬機上Web應用請求的資源量，確定目標主機；

(5)虛擬機遷移調度器執行遷移操作，將空閑主機切換至休眠模式，最大程度降低數據中心整體能耗同時保證Web應用性能；

所述采用Levy模型與ARMAX模型相結合的方式進行建模是將給定的Levy模型代替傳統ARMAX模型中的Gaussian白噪聲，達到提高模型精度和穩定性的目的。