一种基于SDN架构的数据中心内存能耗优化方法技术

技术编号:14985278 阅读:8 留言:0更新日期:2017-04-03 17:11
本发明专利技术公开了一种基于SDN架构的数据中心内存能耗优化方法,首先,用户请求均衡分配到各个服务器组成进程队列;计算t时刻某服务器内核上的进程总集合;重新划分为初始进程集合和各剩余进程集合;分别计算初始进程集合和各剩余进程集合占用的内存节点数;逐一比较初始进程集合占用的内存节点数是否小于各剩余进程集合占用的内存节点数;如果是,将当前剩余进程集合作为初始进程集合,重新比较,否则比较下一个剩余进程集合,最后选择内存节点数最少的剩余进程集合作为该服务器下一个进程队列集合;依次处理各服务器。优点在于,利用SND架构能够充分利用计算资源,提高服务器内存节点的利用率,从而实现降低能耗效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于计算机的内存能耗
,具体是指一种基于SDN架构的数据中心内存能耗优化方法。
技术介绍
随着移动互联网日臻成熟,用户应用及服务激增,用户业务数据中心的规模和数量日趋庞大,数据中心能耗问题也日益严重。Ranganathan等对若干典型Web服务器负载进行研究,发现数据中心服务器平均利用率在11%~50%之间,IBMBohrer等指出数据中心服务器利用率低导致高能耗;因此提高数据中心服务器的利用率来降低能耗问题显得非常有必要。目前世界范围内针对数据中心能耗的研究很多,Guo等基于数据中心处理任务不均衡,通过Lyapunoy最优化设计在线算法,使得能量存储与花费节省方面折中,处理任务少时将多余电能通过电池存储,处理任务多时将存储电能及时释放,以数据中心整体为单位设计能耗模型,并基于此展开研究;Kansal等以虚拟化为基础,对数据中心虚拟机进行能耗建模,包括CPU能耗模型、内存能耗模型及磁盘能耗模型,但内存能耗模型的有效性缺乏进一步研究验证;数据中心服务器主要能耗部件之一为内存,Delaluz等基于内存节点4种模式(活动、待机、休眠、掉电)设计策略,通过监测内存使用情况及时转换内存节点模式,在不影响数据中心负载均衡前提下减少能耗,但是没有严格考虑模式间切换时机。在传统的单进程系统中,在一个指定时间段内只有一个单独的虚拟机处于工作,因此虚拟机占用的内存节点是主要的内存能耗来源;目前随着虚拟技术的发展,传统方式在电脑安装多个虚拟机,尽可能的充分利用计算机的内存资源,但是必须为每一个虚拟机提供充足的存储资源,对一个拥有庞大内存的服务器来说会导致内存系统的高能耗,因此需要减少数据中心服务器内存能耗。根据物理内存的特点,传统做法是将物理内存分成许多的内存节点,然后对内存节点设置不同的能耗状态,当一些内存节点接入数据时,这些节点就处于允许态,当一些内存节点没有被使用时,将这些节点置于低能态,可以实现内存的节能。对于多进程系统,同一时刻运行的多个不同的虚拟设备,内存能耗分配动态分布,为了能够降低内存能耗,必须使这些虚拟机使用的内存节点尽可能的少。
技术实现思路
本专利技术针对以上研究存在的问题,采用了一种基于SDN架构的数据中心内存能耗优化方法,在保证数据中心负载均衡前提下,使得整个数据中心处于活动态的内存节点最少,从而尽可能的降低数据中心的能耗。该方法具体步骤如下:步骤一、数据中心的服务器接收用户请求数据包,SDN控制器控制Openflow交换机将用户请求均衡分配到各个服务器;数据中心的服务器有n台,集合为S=(s1,s2,…,si,...sn),si表示第i个服务器。步骤二、每个服务器为各用户请求建立进程,多个进程在服务器内核上组成进程队列;每台服务器包括处理器及内存;其中,内存资源由物理内存节点构成,处理器包括m个CPU内核,集合为C=(C1,C2,…,Cj,...Cm)。步骤三、针对第i台服务器si,计算t时刻,m个CPU内核上的进程总集合pro(si,t);pro(si,t)={pro(ci1,t),pro(ci2,t),...por(cij,t),...pro(cim,t)本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种基于SDN架构的数据中心内存能耗优化方法,其特征在于,具体步骤如下:步骤一、数据中心的服务器接收用户请求数据包,SDN控制器控制Openflow交换机将用户请求均衡分配到各个服务器;数据中心的服务器有n台,集合为S=(s1,s2,…,si,...sn),si表示第i个服务器;步骤二、每个服务器为各用户请求建立进程,多个进程在服务器内核上组成进程队列;每台服务器包括处理器及内存;其中,内存资源由物理内存节点构成,处理器包括m个CPU内核,集合为C=(C1,C2,…,Cj,...Cm);步骤三、针对第i台服务器si,计算t时刻,m个CPU内核上的进程总集合pro(si,t);pro(si,t)={pro(ci1,t),pro(ci2,t),...pro(cij,t),...pro(cim,t)}]]>其中,pro(cij,t)表示t时刻服务器si上每个CPU内核cij上的进程单集合;cij表示第i台服务器si中的第j个CPU内核;CPU内核cij的各进程为其中q表示CPU内核cij上进程的数量,表示CPU内核cij进程中的第k个进程;表示CPU内核cij分配给第k个进程的内存节点;步骤四、针对第i台服务器si,计算t时刻,进程总集合pro(si,t)中的进程使用的内存节点集合M(si,t);M(si,t)={mem(pro(ci1,t)),mem(pro(ci2,t)),...mem(pro(cij,t)),...mem(pro(cim,t))}]]>其中mem(pro(cij,t))表示每个进程单集合pro(cij,t)上的进程所使用的内存节点;简化后得到:M(si,t)=mem(pro(si,t))步骤五、针对服务器si,从每个CPU内核cij上的进程单集合pro(cij,t)中各随机选取一个进程,组成新进程集合pro'(si,t);pro′(si,t)=∪mpi(j(t),k(t))]]>选取第一个作为初始进程集合,pi(j(t),k(t))为t时刻进程单集合pro(cij,t)中任意选取的一个进程;步骤六、计算初始进程集合使用的内存节点集合mem'(pro(si,t))以及内存节点数|mem'(pro(si,t))|;步骤七、计算各剩余进程集合分别占用的活动内存节点集合以及内存节点数;步骤八、将初始进程集合占用的内存节点数|mem'(pro(si,t))|与各剩余进程集合占用的内存节点数按序进行逐一比较;步骤九、判断当前剩余进程集合占用的内存节点数是否小于|mem'(pro(si,t))|,如果是,将当前剩余进程集合作为初始进程集合,返回步骤八,否则,进入步骤十;步骤十、继续比较下一个剩余进程集合进入步骤九,直至找到内存节点数最少的剩余进程集合;步骤十一、选择内存节点数最少的剩余进程集合作为服务器si下一个进程队列集合;min|M(si,t)|=min|mem(pro(si,t))|=min|∪mmem(pi(j(t),k(t)))|]]>步骤十二、返回步骤三,处理下一个服务器,使得各服务器的占用内存节点数最少,达到整个数据中心节能的效果。...

【技术特征摘要】
1.一种基于SDN架构的数据中心内存能耗优化方法,其特征在于,具体步骤如下:
步骤一、数据中心的服务器接收用户请求数据包,SDN控制器控制Openflow交换机将
用户请求均衡分配到各个服务器;
数据中心的服务器有n台,集合为S=(s1,s2,…,si,...sn),si表示第i个服务器;
步骤二、每个服务器为各用户请求建立进程,多个进程在服务器内核上组成进...

【专利技术属性】
技术研发人员:王朝炜彭宏玉王刚梅吴杨陈刚王卫东张英海崔高峰
申请(专利权)人:北京邮电大学
类型:发明
国别省市:北京;11

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