一种云计算系统的服务器唤醒方法技术方案

本发明专利技术公开了一种云计算系统的服务器唤醒方法，属于云计算节能技术应用领域。本发明专利技术将任务到达云计算系统并等待接受服务的过程建立成为具有不耐烦任务的排队论模型，根据平均任务背叛数和功耗成本动态调整任务请求数阈值，并进一步根据服务器温度因素选择服务器进行唤醒：当云计算系统中排队等待的任务请求数大于任务请求数阈值时，优先选择处于关闭/休眠状态的预留服务器中与制冷设备间的距离较小的进行唤醒；对于与制冷设备间的距离相同的处于关闭/休眠状态的预留服务器，则优先选择最近一次由运行状态切换至关闭/休眠状态的时间较早的预留服务器进行唤醒。相比现有技术，本发明专利技术可最大限度地降低系统能耗、提高系统性能。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，属于云计算节能技术应用领域。本专利技术将任务到达云计算系统并等待接受服务的过程建立成为具有不耐烦任务的排队论模型，根据平均任务背叛数和功耗成本动态调整任务请求数阈值，并进一步根据服务器温度因素选择服务器进行唤醒：当云计算系统中排队等待的任务请求数大于任务请求数阈值时，优先选择处于关闭/休眠状态的预留服务器中与制冷设备间的距离较小的进行唤醒；对于与制冷设备间的距离相同的处于关闭/休眠状态的预留服务器，则优先选择最近一次由运行状态切换至关闭/休眠状态的时间较早的预留服务器进行唤醒。相比现有技术，本专利技术可最大限度地降低系统能耗、提高系统性能。【专利说明】
本专利技术涉及，属于云计算节能技术应用领域。
技术介绍
云计算是一种商业计算模型和信息服务模式。作为一种新型的计算方式，云计算在短短的几年间就产生巨大的影响力，得到了工业界和学术界的广泛关注。然而随着云计算需求的不断增长，云中的硬件设备越来越多，数据中心的高能耗问题逐渐成为云计算领域一个突出的问题，已经严重制约云计算的发展。大量的能耗使得像Google、Microsoft和Facebook这样的IT公司每年的电费就高达几百万美元；据预测，如果维持当前的低能效水平，预计到2015年，仅全国数据中心的能耗量将约等于三峡水电站一年的发电量总和。随着数据中心规模的不断增长，数据中心出现了两难的情况:一方面由于物理服务器数量不断增多和处理能力不断增强，带来了更多的能量消耗，另一方面每个服务器过低的利用率又造成了巨大的电能浪费。调查显示我国数据中心主要由IT设备、空调系统和配电系统3部分组成，IT设备是能耗最高的部分，约占数据中心总能耗的50%，其中用于数据处理的服务器能耗约占40% ;空调系统能耗约占云数据中心总能耗的40% ;配电系统能耗约占云数据中心总能耗的10%。因此，在当前和未来一段时间内，云数据中心的能耗优化管理至关重要。目前，云数据中心的能耗优化管理技术主要分为三大类:动态关闭/休眠技术、动态电压和频率调整技术、虚拟化技术。以上三种技术中，动态电压和频率调整技术主要是用来降低计算机中处理器的能耗，对整个云计算系统的能耗优化存在一定的局限性，并且在通信密集型应用中，网络通信的能耗在总能耗中占比重大于计算能耗，因此动态电压调整的好处可能会降低；虚拟化技术主要是用来降低服务器的奢侈能耗，通过对底层硬件到高层服务应用的层层虚拟，每一级的虚拟都不可避免地造成了一定程度的效能损耗，此外预估物理服务器的资源使用率并以此为基础来配置够用的虚拟服务器是虚拟化技术的关键，然而却仅有非常有限的工具具有预估资源使用趋势的能力，因此实现虚拟化技术本身要付出高昂的效能代价，并且具有一定的难度。由于动态电压和频率调整技术具有一定的局限性，虚拟化技术在实现上存在一定的难度，所以本专利技术主要研究的是动态关闭/休眠技术。动态关闭/休眠技术(Dynamic Powering On/Off Servers, DPS)通常是针对服务器节点的关闭/休眠时机进行设定或预测，但是对于云计算系统而言，如何根据任务到达量决定处于运行状态的服务器数量却研究不多，处于运行状态的服务器数量过少直接影响到服务性能，然而过多的处于运行状态的服务器数量则会带来较多的额外能耗。因此对于包含有大量计算资源的云计算系统，如何根据到达的任务量决定处于运行状态的服务器数量，以及将哪些服务器处于运行状态从而做到性能与能耗的折中都给关闭/休眠技术赋予了新的研究难题。数据中心中的服务器分为两大模块，其中永久运行服务器构成服务主模块(service main module, SMM),等待启动的服务器构成服务预留模块(service reservedmodule, SRM),由系统当前排队的任务请求数是否超过任务请求数阈值决定是否开启SRM的服务器。高宏卿等人.计算机应用研究.2012，29(7):2593-2597.]提出基于服务器集群预留机制的服务器状态管理策略，服务预留模块(SRM)的状态受上、下阈值两个阈值影响，即当任务请求数超过上阈值时，SRM开始启动，当任务请求数递减到下阈值时，SRM进入休眠状态。肖志娇等人.计算机科学.2013，40 (4): 22-30]利用Petri网的分析技术建立服务器状态切换模型，并通过设置唤醒阈值和休眠阈值来控制SRM中服务器的状态。王巍、罗军舟等人.计算机学报.2013，36(3):599-612.]基于休假排队系统中休假时间选择的思想提出了一种双阈值的服务器状态控制策略，然而该文不加证明地选取参数作为双阈值策略中的阈值。在基于DPS技术的服务器状态管理策略中，关闭服务器意味着减少提供服务的设备，直接影响到服务性能，而开启过多的服务预留模块的服务器则会带来大量的额外能耗，因此优化设置或动态设置状态转换中的阈值参数，找到使得能耗节省和性能保证的最优阈值平衡点至关重要，然而上述方法中的任务请求阈值都是静态设置的，不能根据实际情况动态选择阈值平衡点，此外，现有方法都没有考虑选择哪个服务器节点进行唤醒，而是随机开启处于休眠的服务器节点，然而温度变化情况对于云计算系统的服务器至关重要，温度越高，温度变化越快，服务器的失效率越高。综上，现有方法没有充分考虑能耗的优化且没有考虑保证系统的稳定性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有动态关闭/休眠技术不能根据实际情况动态调整唤醒预留服务器所需的任务请求数阈值的不足，提供，可根据系统的当前的实际情况，动态调整唤醒预留服务器所需的任务请求数阈值，从而最大程度地降低系统能耗、提高系统性能。本专利技术具体采用以下技术方案解决上述技术问题:—种云计算系统的服务器唤醒方法，所述云计算系统包括一组永久运行服务器和一组可在运行状态与关闭/休眠状态之间进行切换的预留服务器，当云计算系统中排队等待的任务请求数大于任务请求数阈值时，则选择处于关闭/休眠状态的预留服务器进行唤醒；所述任务请求数阈值按照以下方法进行动态调整:首先判断当前的平均任务背叛数是否超过预设的任务背叛数阈值，如是，则将当前的任务请求数阈值调低；如否，则继续判断当前的功耗成本是否大于预设的功耗成本阈值，如大于，则将当前的任务请求数阈值调高，否则，保持当前的任务请求数阈值不变；所述平均任务背叛数按照下式得到:所述平均任务背叛数按照下式得到:【权利要求】1.，所述云计算系统包括一组永久运行服务器和一组可在运行状态与关闭/休眠状态之间进行切换的预留服务器，当云计算系统中排队等待的任务请求数大于任务请求数阈值时，则选择处于关闭/休眠状态的预留服务器进行唤醒；其特征在于，所述任务请求数阈值按照以下方法进行动态调整: 首先判断当前的平均任务背叛数是否超过预设的任务背叛数阈值， 如是，则将当前的任务请求数阈值调低； 如否，则继续判断当前的功耗成本是否大于预设的功耗成本阈值，如大于，则将当前的任务请求数阈值调高，否则，保持当前的任务请求数阈值不变； 所述平均任务背叛数按照下式得到: 2.如权利要求1所述云计算系统的服务器唤醒方法，其特征在于，所述任务背叛数阈值按照下式确定: 3.如权利要求1所述云计算系统的服务器唤醒方法，其特征在于，所述功耗成本阈值按照下式确定: 4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种云计算系统的服务器唤醒方法，所述云计算系统包括一组永久运行服务器和一组可在运行状态与关闭/休眠状态之间进行切换的预留服务器，当云计算系统中排队等待的任务请求数大于任务请求数阈值时，则选择处于关闭/休眠状态的预留服务器进行唤醒；其特征在于，所述任务请求数阈值按照以下方法进行动态调整：首先判断当前的平均任务背叛数是否超过预设的任务背叛数阈值，如是，则将当前的任务请求数阈值调低；如否，则继续判断当前的功耗成本是否大于预设的功耗成本阈值，如大于，则将当前的任务请求数阈值调高，否则，保持当前的任务请求数阈值不变；所述平均任务背叛数按照下式得到：L=Σi=1i=kΦi×ρnon+inon!(non+β)(non+2β)...(non+iβ)×p0,]]>其中，p0={Σj=0j=non-1ρjj!+ρnonnon![1+ρnon+β+ρ2(non+β)(non+2β)+...+ρk(non+β)...(non+kβ)]}-1,]]>L表示当前的平均任务背叛数；k表示当前排队的任务数；non表示当前开启的服务器总数；Φi=δ×i表示排队长为i时的任务背叛强度，δ为正比例系数；λ为任务到达云计算系统的平均到达率，μ为云计算系统中各服务器的平均服务率；所述功耗成本按照下式得到：P=Pbusy×(n+x)+Poff?>on×(x+y)+Pidle×y，式中，P表示功耗成本，Pbusy表示单台服务器处于繁忙运行状态的功耗，Pidle表示单台服务器处于空闲运行状态的功耗，Poff?>on表示单台服务器由关闭/休眠状态切换至运行状态的功耗，x表示当前处于繁忙运行状态的预留服务器的数量，y表示当前处于空闲运行状态的预留服务器的数量，n为永久运行服务器的总数。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：程春玲，王颖，张登银，付雄，华禹铭，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：