一种基于热量感知的数据中心节能数据副本放置方法技术

本发明专利技术公开了一种基于热量感知的数据中心节能数据副本放置方法，该节能副本放置方法包括生成热量感知磁盘序列、副本访问预测、副本迁移放置。本发明专利技术针对存储型数据中心磁盘对外提供在线访问服务时产生的巨大能耗问题，设计了综合考虑存储型数据中心制冷温度与能耗、磁盘在线状态与能耗的副本放置策略，实现了根据存储型数据中心气流组织循环、副本冷热划分、副本访问预测，从而优先将热副本聚集放置在热量再循环影响较少的节点上，避免节点的开启造成制冷温度的大幅度较低，有效降低存储型数据中心制冷能耗和总能耗。

【技术实现步骤摘要】
一种基于热量感知的数据中心节能数据副本放置方法
本专利技术涉及数据中心中副本放置
，具体涉及一种基于热量感知的数据中心节能数据副本放置方法。
技术介绍
随着数据的指数型增长，数据中心作为数据的承载体也日益剧增，数据机房的建设量与建设规模不断扩大。但与此同时，数据中心的耗电量与碳排放量也呈几何级增长，其能耗问题日益突出。对于存储型数据中心在不影响数据访问业务的情况下，如何有效降低能耗问题亟需解决。现有的存储型数据中心节能方法，主要通过调整磁盘阵列，规划设计磁盘的组合方式，调整数据集排布，实现节能。但是现有方法的节能效果欠佳，同时产生的局部热点会造成大量的制冷能耗，在磁盘阵列的计算量上也较为复杂。当前的研究中，针对存储型数据中心副本放置采用气流组织模型降低能耗的研究较少。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对存储型数据中心存在运营成本能耗巨大、能效比低的问题，提出一种基于热量感知的数据中心节能数据副本放置方法，能够有效降低存储型数据中心的总能耗。本专利技术的目的可以通过采取如下技术方案达到：一种基于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于热量感知的数据中心节能数据副本放置方法，其特征在于，所述的节能数据副本放置方法包括以下步骤：/nS1、根据数据中心气流组织特征与热量再循环，针对存储型数据中心构建能耗模型；/nS2、以最低总能耗为目标，生成热量感知磁盘序列DS，并将磁盘序列DS划分为活跃副本区以及冗余副本区，其中，所述的副本是数据集副本，数据集是单独一个数据块或者多个数据块的集合；/nS3、分别对活跃副本区以及冗余副本区所包含的磁盘，再次利用存储型数据中心的能耗模型，以最低总能耗为目标，生成优化后的磁盘序列DS

【技术特征摘要】
1.一种基于热量感知的数据中心节能数据副本放置方法，其特征在于，所述的节能数据副本放置方法包括以下步骤：
S1、根据数据中心气流组织特征与热量再循环，针对存储型数据中心构建能耗模型；
S2、以最低总能耗为目标，生成热量感知磁盘序列DS，并将磁盘序列DS划分为活跃副本区以及冗余副本区，其中，所述的副本是数据集副本，数据集是单独一个数据块或者多个数据块的集合；
S3、分别对活跃副本区以及冗余副本区所包含的磁盘，再次利用存储型数据中心的能耗模型，以最低总能耗为目标，生成优化后的磁盘序列DSnew；
S4、定义并初始化副本表ReplicaTable，然后采用副本表ReplicaTable管理副本，将副本按优化后的磁盘序列DSnew分别顺序放置于活跃副本区以及冗余副本区；
S5、统计多个周期的副本访问情况，划分冷热副本，并将冷热副本进行迁移放置，同时更新副本表ReplicaTable。


2.根据权利要求1所述的一种基于热量感知的数据中心节能数据副本放置方法，其特征在于，所述的步骤S1、根据数据中心气流组织特征与热量再循环，针对存储型数据中心构建能耗模型，具体实现如下：
将存储型数据中心每个机架上的机箱看成节点，将存储型数据中心划分为若干个节点，而每个节点内包含若干个磁盘，且每个节点内磁盘共享一个节点电源，并根据数据中心气流组织特征与热量再循环，得到节点内处于活跃状态磁盘数量所产生的节点磁盘能耗模型，同时，根据节点热量循环系数矩阵以及节点磁盘能耗得到数据中心制冷能耗模型以及总能耗模型。


3.根据权利要求1所述的一种基于热量感知的数据中心节能数据副本放置方法，其特征在于，根据数据中心气流组织特征与热量再循环，计算出节点间的热量循环系数矩阵。


4.根据权利要求2所述的一种基于热量感知的数据中心节能数据副本放置方法，其特征在于，所述的得到节点内处于不同状态磁盘数量所产生的节点磁盘能耗模型中，依据磁盘的服务状态将磁盘分为关闭、休眠、活跃状态，不同状态对应产生不同的能耗，不同状态下的磁盘的构成节点磁盘能耗，同时，定义Requsets(s)为存储型数据中心接收到数据集s的数据访问请求，s为该数据访问请求申请访问的数据集编号，此时该数据集s的副本所在磁盘需处于活跃状态。


5.根据权利要求1所述的一种基于热量感知的数据中心节能数据副本放置方法，其特征在于，所述的步骤S2中的以最低总能耗为目标，生成热量感知磁盘序列DS，并将磁盘序列DS划分为活跃副本区以及冗余副本区的过程如下：
S201、通过建立能耗模型，以最小总能耗为目标，采用贪心算法思想，遍历所有节点，选取出第一个开启与放置副本的节点与磁盘编号，并将该磁盘编号记录在磁盘序列DS中，其中，所述的磁盘编号由小到大进行选取，且已经存在于磁盘序列DS中的磁盘编号不重复遍历；
S202、通过建立能耗模型，以最小化总能耗为目标，选取出下一个开启与放置副本的节点与磁盘编号，并将该磁盘编号记录在磁盘序列DS中；
S203、固定已经记录在磁盘序列DS中的磁盘编号，重复步骤S202，直到得到完整的磁盘序列DS；
S204、将磁盘序列DS按照活跃副本与冗余副本的比例，划分为活跃副本区以及冗余副本区。


6.根据权利要求5所述的一种基于热量感知的数据中心节能数据副本放置方法，其特征在于，所述的步骤S204中，根据设定的活跃副本数active与冗余副本数redundant的比例，将磁盘序列DS的前个磁盘组成活跃副本区，剩下的磁盘组成冗余副本区，其中表示向上取整。


7.根据权利要求1所述的一种基于热量感知的数据中心节能数据副本放置方法，其特征在于，所述的步骤S3过程如下：
S301、定义活跃副本区包含的磁盘编号为集合SActive，冗余副本区包含的磁盘编号为集合SRedundant；
S302、建立能耗模型，以最小化总能耗为目标，遍历集合SActive，选取前ac...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓玉辉，范志峰，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：广东;44