[發(fā)明專利]面向數(shù)據(jù)中心全局能耗優(yōu)化的氣流感知型虛擬機調(diào)度方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011121053.0
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112433807A
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄧玉輝;馮浩
• 申請（專利權(quán)）人: 暨南大學(xué)
• 主分類號: G06F9/455
• 分類號: G06F9/455;G06F9/48;G06F9/50;G06N3/12
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 詹麗紅

本發(fā)明公開了一種面向數(shù)據(jù)中心全局能耗優(yōu)化的氣流感知型虛擬機調(diào)度方法，首先對數(shù)據(jù)中心的氣流組織模型、數(shù)據(jù)中心服務(wù)器模型及網(wǎng)絡(luò)能耗模型的能耗進行建模，結(jié)合虛擬機負載請求量大小，利用模擬退火算法對整體模型進行求解，獲得適配當(dāng)前數(shù)據(jù)中心整體能耗的虛擬機放置方式，同時在執(zhí)行任務(wù)時由于任務(wù)量負載的不確定性，使得虛擬機利用率在執(zhí)行過程中產(chǎn)生較大變化，因此利用所構(gòu)造的整體模型及調(diào)度方法進行虛擬機調(diào)度以降低當(dāng)前數(shù)據(jù)中心運行能耗。該方法將虛擬機放置及調(diào)度與當(dāng)前數(shù)據(jù)中心整體能耗進行結(jié)合，在降低數(shù)據(jù)中心的制冷能耗基礎(chǔ)上，進一步降低數(shù)據(jù)中心運行時的服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò)能耗，并大幅減少局部熱點的產(chǎn)生，提高數(shù)據(jù)中心的運行可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)中心資源調(diào)度優(yōu)化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種面向數(shù)據(jù)中心全局能耗優(yōu)化的氣流感知型虛擬機調(diào)度方法。

背景技術(shù)

云計算通過對大量計算資源的虛擬聚合和共享，實現(xiàn)按需向用戶提供各種各樣的計算服務(wù)，因此能夠滿足日益增長的大數(shù)據(jù)處理需求。為了進一步提高云計算系統(tǒng)對大數(shù)據(jù)的管理和處理能力，如何合理、高效地調(diào)度云計算的資源從而實現(xiàn)向用戶彈性地提供計算服務(wù)是提高云計算系統(tǒng)性能的關(guān)鍵。

在云計算環(huán)境中，由于云計算資源的數(shù)量龐大、數(shù)據(jù)中心虛擬機所承擔(dān)的計算服務(wù)量也相當(dāng)巨大。在應(yīng)用云資源處理大數(shù)據(jù)計算任務(wù)時，不同的虛擬機放置及調(diào)度方式會帶來不同的能耗。在現(xiàn)有的虛擬機放置調(diào)度模型中，可以依據(jù)虛擬機的物理資源優(yōu)化(如CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化)或者依據(jù)氣流組織特性進行放置與調(diào)度。然而在實際應(yīng)用中，這類僅考慮單一維度指標(biāo)的放置調(diào)度方式往往會在另一維度上增加能耗。比如為了降低服務(wù)器能耗，通常做法是盡可能的使用較少的服務(wù)器各類資源并啟動較低數(shù)量的服務(wù)器以運行虛擬機任務(wù)，然而這種做法會容易造成局部熱點的產(chǎn)生，導(dǎo)致制冷系統(tǒng)提供一個更低溫度的冷氣流才能滿足服務(wù)器制冷的需求，從而增加了制冷系統(tǒng)的能耗。因此如何能夠在虛擬機放置調(diào)度過程中同時考慮服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)以及制冷系統(tǒng)能耗，從而進一步的降低數(shù)據(jù)中心的全局能耗，提出了新的挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，提供一種面向數(shù)據(jù)中心全局能耗優(yōu)化的氣流感知型虛擬機調(diào)度方法，改善當(dāng)今數(shù)據(jù)中心耗能過高、熱點頻發(fā)等問題，通過對數(shù)據(jù)中心服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)以及氣流組織進行建模，利用模擬退火算法計算虛擬機放置與調(diào)度的最佳方案，提高服務(wù)器的運行效率，降低數(shù)據(jù)中心全局能耗并減少熱點故障產(chǎn)生的可能性。

本發(fā)明的目的可以通過采取如下技術(shù)方案達到：

一種面向數(shù)據(jù)中心全局能耗優(yōu)化的氣流感知型虛擬機調(diào)度方法，所述的氣流感知型虛擬機調(diào)度方法包括以下步驟：

S1、建立數(shù)據(jù)中心服務(wù)器能耗模型：將一個服務(wù)器s的能耗P_us(s)由下式計算：P_us(s)＝P_idle(s)+u_s*(P_max(s)-P_idle(s))，

其中，u_s為服務(wù)器s的利用率，P_idle(s)為服務(wù)器空載時的能耗，P_max(s)為服務(wù)器滿載時的能耗；

將數(shù)據(jù)中心內(nèi)所有服務(wù)器的能耗由下式計算：

其中，n為服務(wù)器的數(shù)量，Pⁱ(us)為服務(wù)器i在利用率為u_s時的能耗；

S2、建立數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)能耗模型：假設(shè)任意兩個虛擬機v₁和v₂之間的跳數(shù)Hops(v₁,v₂)定義為其之間進行通訊所必經(jīng)的節(jié)點數(shù)，假設(shè)數(shù)據(jù)中心DC的網(wǎng)絡(luò)能耗為P_network，表示為其內(nèi)所有虛擬機的交流權(quán)值與跳數(shù)的乘積，由下式進行計算：