[發明專利]構建數據中心多維能耗量化分析模型的方法、介質及設備

在審

• 申請號: 202211487615.2
• 申請日: 2022-11-25
• 公開（公告）號: CN115809184A
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發明（設計）人: 馬洲俊;蔣承伶;譚晶;王云嵐;韋磊;石文龍;朱紅;鄒昊東;馬迪;杜元翰
• 申請（專利權）人: 國網江蘇省電力有限公司南京供電分公司;國網江蘇省電力有限公司
• 主分類號: G06F11/34
• 分類號: G06F11/34;G06F11/30;G06F9/455
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 奚銘

構建數據中心多維能耗量化分析模型的方法、介質及設備，首先基于多項式回歸來擬合出物理CPU、內存、磁盤的使用率與其功耗之間的關系，并將物理主機、虛擬主機、容器、計算任務的功耗看作是CPU、內存以及磁盤所產生的功耗之和，以CPU使用率、內存使用率以及磁盤I/O吞吐量來表示物理主機、虛擬主機、容器和計算任務的功耗，并通過功耗對時間的積分來計算指定時間內的能耗。與現有技術相比，本發明研究了數據中心的層次關系，能完整體現數據中心的整體能耗情況，具有能夠從多層次、多維度反映數據中心能耗情況的優點。

技術領域

本發明屬于計算機數據處理技術領域，涉及數據中心能耗建模，為一種構建數據中心多維能耗量化分析模型的方法。

背景技術

隨著數據中心在數量上和規模上的快速增長，數據中心的能源需求也在飛速增長。為了支持數據中心未來集約化、大型化的發展需求，形成綠色低碳、算力規模與數字經濟增長相適應的新型數據中心發展模式，亟需研究云數據中心能耗模型，為云數據中心的節能優化提供依據。

傳統的數據中心能耗模型往往只考慮單一層次或維度，針對物理主機或者單一應用進行能耗建模，不能反應物理主機的能耗與虛擬主機、容器、計算任務的能耗之間的關聯，不能從數據中心整體的角度來建立能耗模型，僅是針對上述各個部分單獨建模，而各部分之間實際是動態關聯協作的關系，獨立的建模難以對數據中心進行全面分析。因此，針對上述問題，本發明提出一種多層次、多維度的能耗量化分析技術，分別從物理主機、虛擬主機、容器、計算任務四個層面分析它們之間的關系，并建立能耗量化分析模型，解決數據中心的能耗量化分析問題。

發明內容

本發明要解決的問題是：現有技術對數據中心的能耗建模層次或維度單一，不能完整體現數據中心的整體能耗情況，由于數據中心中物理主機、虛擬主機、容器以及計算任務之間的關系過于復雜而不能將物理主機、虛擬主機、容器以及計算任務之間的能耗情況簡單直接關聯起來，不利于對數據中心能耗情況的準確分析。

本發明的技術方案為：一種構建數據中心多維能耗量化分析模型的方法，將數據中心的能耗分為物理主機、虛擬主機、容器、和計算任務四個層面，分析各層面間的聯系，對數據中心分層次、多維度地建立能耗量化分析模型，實現從粗粒度到細粒度的數據中心能耗模型，包括如下步驟：

步驟1：由數據中心監控模塊收集系統監控信息，包括物理主機的資源使用率及實時功耗，同時收集虛擬主機、容器、計算任務的物理資源分配情況以及各自的負載情況；

步驟2：以單個物理主機為單位，構建數據中心物理主機能耗量化分析模型：獲得物理主機的功耗數據以及此時的物理CPU使用率、物理內存使用率和磁盤I/O的吞吐量信息，進行多次采樣獲得監控數據集，利用該數據集構建模功耗模型，由功耗模型實時計算分析物理主機的能耗；

步驟3：基于步驟2的模型數據，分析虛擬主機對物理資源的使用情況，分析虛擬主機所占用的各類物理資源在總使用量中的占比，構建數據中心虛擬主機能耗量化分析模型；

步驟4：容器運行在物理主機或虛擬主機上，根據容器所處位置的不同，基于步驟2、3的模型數據，分析容器所使用物理主機各類資源的使用量在物理主機各類資源總使用量中的占比，或容器所使用虛擬主機各類資源的使用量在虛擬主機各類資源的總使用量中的占比，構建數據中心容器能耗量化分析模型；

步驟5：計算任務運行在物理主機、虛擬主機或容器上；基于步驟2、3、4的模型數據，若計算任務位于物理主機或虛擬主機上，則分析計算任務所使用物理主機或虛擬主機各類資源的使用量，若計算任務運行在容器內，則將容器整體功耗看做是在該容器上運行的計算任務的功耗；構建數據中心計算任務能耗量化分析模型；

步驟6：由所構建的量化分析模型，組成數據中心多維能耗量化分析模型，用于分層次多維度對數據中心的能耗進行量化分析。