[發明專利]一種基于能量感知的數據中心云計算電力調度方法

在審

• 申請號: 202111150783.8
• 申請日: 2021-09-29
• 公開（公告）號: CN113867917A
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發明（設計）人: 李越;竇真蘭;戴人杰;衛思明
• 申請（專利權）人: 國網上海市電力公司
• 主分類號: G06F9/48
• 分類號: G06F9/48;G06F9/455;G06F9/50;G06Q50/06
• 代理公司: 上海兆豐知識產權代理事務所(有限合伙) 31241
• 代理人: 章蔚強

本發明公開了一種基于能量感知的數據中心云計算電力調度方法，當數據中心生成工作流應用，產生工作負載時，本調度方法用于對工作負載進行調度，分配至地理分布式數據中心的虛擬機中，包括如下步驟：步驟1，對提交的同一批工作流應用進行排序；步驟2，根據排序后的工作流應用，將每個工作流應用中的任務分配到合適的虛擬機中。本發明可以提高云計算資源的分配和工作的效率，還可以限制能源消耗，使云計算的能源使用效率提高，電力消耗的下降，實現數據中心云計算的能量感知和綠色計算。

技術領域

本發明涉及一種用于云計算領域的基于能量感知的數據中心云計算電力調度方法。

背景技術

隨著計算技術的突飛猛進，有越來越多的企業組織將自身的存儲和計算業務遷移到云，利用云計算的大數據中心為自身服務。云計算技術是實現大數據處理和存儲的關鍵技術，它利用信息網絡將地理上分散布局的計算資源整合，以較低的網絡服務成本滿足更大范圍用戶不斷變化的計算需求，其高可靠、高速度、高精度的計算能力在當前數字經濟時代顯得尤為重要。這些數據中心存在大量能源消耗、散發大量熱量等問題，對于云計算服務供應商，能源成本是一筆巨大的運行成本。現在尚沒有一種完備的技術調節云計算數據中心的算力和用電分配，使其以更加節能環保、環境友好的方式運行。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術的不足，提供一種基于能量感知的數據中心云計算電力調度方法，它可以提高云計算資源的分配和工作的效率，還可以限制能源消耗，使云計算的能源使用效率提高，電力消耗的下降，實現數據中心云計算的能量感知和綠色計算。

實現上述目的的一種技術方案是：一種基于能量感知的數據中心云計算電力調度方法，當數據中心生成工作流應用，產生工作負載時，本調度方法用于對工作負載進行調度，分配至地理分布式數據中心的虛擬機中，包括如下步驟；

步驟1，對提交的同一批工作流應用進行排序；

步驟2，根據排序后的工作流應用，將每個工作流應用中的任務分配到合適的虛擬機中。

進一步的，步驟1中，所述工作流應用根據工作流應用的截止時間進行排序、工作流應用的總大小和工作流應用松弛時間WST進行排序；

進一步的，步驟2中包括四個部分，基于最大深度的子截止時間劃分、初始任務調度序列的創建、基于DVFS的虛擬機資源分配和基于VND的任務序列調整；

針對最大深度的子截止時間劃分算法，由于此時任務還沒有真正被分配到虛擬機中，假設該任務被分配到最快的虛擬機中，來估計任務的最早完成時間EFT，同時對于任務兩種傳輸時間的計算，假設任務被分配到每個虛擬機中，從而計算出每個任務的平均傳輸時間作為預估的兩種類型的數據傳輸時間；由于在工作流應用排序階段已經計算得到工作流應用松弛時間WST，因此在任務最早完成時間EFT的基礎上，分別將工作流應用松弛時間WST按照當前任務所處的最大深度與工作流應用的最大深度的比值分配給每個任務，從而可以得到每個任務的子截止時間，進行排序；

根據得到的任務序列，依據數據中心搜索策略創建初始任務調度序列，找出滿足當前任務子截止時間并且電費成本最低的虛擬機；

由于虛擬機分配算法保證了搜索得到的虛擬機子截止時間之前完成任務，因此會導致存在任務完成松弛時間TST，對于存在任務完成松弛時間TST的任務，用DVFS技術來降低虛擬機的執行頻率；

由于同一工作流應用存在多種拓撲序列，而不同的任務序列可能產生不同的電費成本，因此采用基于變鄰域下降VND的任務調度序列更新算法。

本發明的優勢效果在于：利用信息網絡將地理上分散布局的計算資源整合，通過能量感知算法和優化調度，改變計算任務的處理時間和處理節點，可以實現其用電負荷的精準調控，使其在電網需求側可以作為優質的可調負荷資源影響電力系統運行，并實現節能降耗。

具體實施方式