【摘要】：云計(jì)算服務(wù)的飛速普及促使數(shù)據(jù)中心數(shù)量如雨后春筍一般快速增長,當(dāng)前的數(shù)據(jù)中心為滿足一定的系統(tǒng)性能、保證高資源利用率和確保服務(wù)的彈性范圍使大量的空閑服務(wù)器存在,對(duì)于數(shù)據(jù)中心的能耗造成巨大的浪費(fèi),使整體的運(yùn)營成本增高。降低數(shù)據(jù)中心服務(wù)器能耗能有效的減少整體的電能開銷,對(duì)服務(wù)器在運(yùn)行時(shí)從節(jié)能角度對(duì)服務(wù)器的耗能進(jìn)行合理的調(diào)度,在保證不降低用戶的服務(wù)質(zhì)量時(shí),最大程度地減少服務(wù)器運(yùn)行所消耗的能量。目前數(shù)據(jù)中心的資源調(diào)度著重對(duì)資源利用率的提高,存在能量利用率低,能耗成本高等問題。本文通過將空閑服務(wù)器調(diào)度至一種低功耗的睡眠狀態(tài)以減少電能的浪費(fèi)。分別對(duì)異構(gòu)服務(wù)器組成的集群和同構(gòu)服務(wù)器構(gòu)成的集群進(jìn)行節(jié)能降耗研究,主要做了以下工作:在服務(wù)器單睡眠模式能耗調(diào)度問題中,在服務(wù)器異構(gòu)的情況下,本文對(duì)如何降低服務(wù)器能耗進(jìn)行了研究。分析服務(wù)器在不同狀態(tài)下的功耗特點(diǎn)以及狀態(tài)轉(zhuǎn)換的能耗開銷,結(jié)合請(qǐng)求的動(dòng)態(tài)變化建立了服務(wù)器單睡眠能耗調(diào)度模型。針對(duì)能耗模型的優(yōu)化目標(biāo),運(yùn)用“在滿足用戶請(qǐng)求的條件下安排盡可能多的服務(wù)器進(jìn)入睡眠狀態(tài)”的思想,設(shè)計(jì)了滑動(dòng)窗口選擇調(diào)度算法。采用真實(shí)的數(shù)據(jù)中心服務(wù)器運(yùn)行日志進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真,與當(dāng)前較常采用的能耗調(diào)度策略AlwaysOn、Reactive和SoftReactive進(jìn)行比較。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明與未進(jìn)行睡眠調(diào)度的AlwaysOn策略相比,滑動(dòng)窗口選擇調(diào)度算法在請(qǐng)求平均響應(yīng)時(shí)間增加了約40%的情況下,將調(diào)度周期的能耗降低了約10%。針對(duì)服務(wù)器多睡眠模式下服務(wù)器調(diào)度問題,本文分析了活躍狀態(tài)、睡眠狀態(tài)與轉(zhuǎn)換狀態(tài)下服務(wù)器集群的電能消耗,并建立了服務(wù)器多睡眠模式能耗調(diào)度模型。定義能耗調(diào)度時(shí)的優(yōu)化目標(biāo),將能耗調(diào)度問題轉(zhuǎn)換為整數(shù)線性規(guī)劃問題,運(yùn)用分治思想將問題規(guī)模減小,并提出了回溯更新算法解決子調(diào)度周期的“斷點(diǎn)”問題,最后求得服務(wù)器能耗調(diào)度的最優(yōu)解。在服務(wù)器狀態(tài)定義上,通過引入ACPI定義的計(jì)算機(jī)多種睡眠狀態(tài),不同睡眠狀態(tài)下的功耗與轉(zhuǎn)換開銷各不相同。由于多睡眠能耗調(diào)度問題的規(guī)模巨大,通過將調(diào)度時(shí)間劃分為多個(gè)長度相同的子調(diào)度周期降維,每個(gè)子調(diào)度周期采用線性優(yōu)化引擎Cplex求解最優(yōu)解。對(duì)于子調(diào)度周期間的“斷點(diǎn)”問題,提出了回溯更新算法對(duì)決策變量進(jìn)行了重新更新保證求解的正確性。在MATLAB仿真下,與數(shù)據(jù)中心常用的能耗調(diào)度策略進(jìn)行對(duì)比,回溯更新算法能明顯降低數(shù)據(jù)中心的能耗開銷。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP308

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2570004