服务器无感知计算平台能效优化方法和系统技术方案

一种服务器无感知计算平台能效优化方法和系统，通过采集服务器无感知平台上函数在初始化阶段和运行阶段的特征信息，联合其中特征相同的函数并构成若干同步化函数集合后，对应分发到具有空闲计算资源的函数处理节点并部署至对应处理核上，再更新特征信息用于实现循环能效管理。本发明专利技术通过识别服务器无感知计算函数的最佳运行频率的差异，以及函数最佳运行频率的时序差异，提出功率同步机制同步函数的最佳运行频率，保证函数可以在整个生命周期都按照最佳运行频率运行。按照最佳运行频率运行。按照最佳运行频率运行。

【技术实现步骤摘要】
服务器无感知计算平台能效优化方法和系统


[0001]本专利技术涉及的是一种云计算领域的技术，具体是一种面向服务器无感知计算(serverlesscomputing)的平台能效优化方法和系统。

技术介绍

[0002]服务器无感知计算作为一种新兴的云原生架构，正在改变云计算中应用的部署和管理模式。服务器无感知计算模式允许用户只关注应用逻辑本身，而不用考虑资源管理等繁杂的任务。这极大地提高应用部署的灵活性和用户的生产效率。由于服务器无感知函数资源需求少，生命周期短，为提高服务器无感知计算系统的资源利用率，函数通常会部署在同一个处理核上。现有的功耗管理方法没有考虑服务器无感知计算函数共同部署在同一个处理器核上的功耗特点。同时，现有的功耗处理方法都存在很大的管理开销，不适用于短生命周期的服务器无感知计算函数。

技术实现思路

[0003]本专利技术针对现有技术存在的上述不足，提出一种服务器无感知计算平台能效优化方法和系统，通过功率同步的机制优化服务器无感知计算函数的能效。该系统识别服务器无感知计算函数的最佳运行频率的差异，以及函数最佳运行频率的时序差异，提出功率同步机制同步函数的最佳运行频率，保证函数可以在整个生命周期都按照最佳运行频率运行。
[0004]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0005]本专利技术涉及一种基于功率同步(power synchronization)的服务器无感知平台能效管理方法，通过采集服务器无感知平台上函数在初始化阶段和运行阶段的特征信息，联合其中特征相同的函数并构成若干同步化函数集合后，对应分发到具有空闲计算资源的函数处理节点并部署至对应处理核上，再更新特征信息用于实现循环能效管理。
[0006]所述的特征信息包括：最佳运行频率、运行时间以及函数的输入数据大小。
[0007]所述的特征信息，包括：函数在初始化阶段和运行时阶段的最佳运行频率 <Freq
init
，Freq
exec
>以及函数在初始化阶段和运行时阶段的运行时间<T
init
，T
exec
>以及函数的输入数据大小Input。
[0008]所述的最佳运行频率是指：当函数运行该频率下，可以达到系统的最大能效。
[0009]所述的同步化函数是指：根据采集到的函数的历史特征信息，获取当前函数的运行信息。其中函数的初始化阶段和运行阶段的最佳运行频率<Freq
init
，Freq
exec
>通过查询历史数据获得。函数的运行时间，通过线性回归模型进行预测。并将具有相同最佳运行频率和运行时间的函数联合为同步化函数集合，以四元组<Freq
init
，Freq
exec
，T
init
，T
exec
>进行表征。
[0010]所述的线性回归是指：根据函数的输入数据大小Input，在每个频率下训练一个特定的预测函数运行时间(ET)线性回归模型ET＝a+b*Input。其中a和b分别是线性回归模型
中的截距和斜率。随机的选择函数历史运行信息中的80％作为模型的训练集，剩下的20％作为测试集训练该线性回归模型。
[0011]所述的对应分发是指：根据同步化函数集合的数量和节点空闲资源的状况，将同步化函数分发到处理节点的空闲CPU核上。
[0012]所述的部署是指：将同步化函数部署至函数处理节点上空闲的CPU核，并将该空闲的 CPU核的频率设置为同步化函数的初始化阶段最佳运行频率，然后监控和管理CPU核的工作状态。
[0013]所述的CPU核的工作状态是指：阶段转变核、违反同步状态核以及空闲CPU核，其中：阶段转变核是指：随着函数的运行，CPU核上运行的函数发生阶段变化，从初始化阶段转变为运行时阶段，函数的所需的最佳运行频率也发生转变。此时，节点管理处理负责调节核的频率为函数的运行时阶段最佳运行频率。违反同步状态核是指：函数运行过程中，由于非确定因素导致一部分核上的函数无法完全按照功率同步模式进行运算。节点管理处理周期性地监控核上运行函数的阶段和数目判断CPU核上的函数是否完全按照功率同步模式运行。空闲核是指：函数结束运算之后，CPU核空闲，可以用于下一次函数的部署与运算。
[0014]所述的监控和管理是指：节点内运行一个守护进程，对节点内函数运行的容器日志进行分析，获取函数的阶段信息、运行状况以及核的状态。
[0015]所述的更新特征信息是指：节点每隔100ms统计节点内部空闲CPU核的数目以及函数的同步化状态，记录空闲的CPU核的数目以便于进行下一次同步化函数的分发，根据违反同步状态核对函数运行时间的预测算法进行修正。
[0016]所述的修正是指：根据函数的运行历史信息，对用以运行时间预测的线性回归模型进行重新训练。技术效果
[0017]本专利技术充分考虑服务器无感知计算函数最佳运行点差异以及运行时间的差异性，设计功率同步的方法减少服务器无感知平台功耗管理的开销。与现有工作相比，该系统可以保证服务器无感知计算系统中函数尽可能按照最优化运行频率进行运算，并且提高服务器无感知计算系统的能源效率。
附图说明
[0018]图1为本专利技术流程图；
[0019]图2为本专利技术系统图；
[0020]图3
‑
4为实施例中函数联合处理和节点管理处理流程图；
[0021]图5为实施例效果示意图。
具体实施方式
[0022]如图2所示，本实施例涉及一种以功率同步为特征的服务器无感知平台能效优化系统，包括：函数信息获取模块、函数联合模块、函数分发模块以及节点管理模块，其中：函数信息处理模块根据函数标识信息，获取函数最佳运行频率和运行时间等信息；函数联合模块根据函数在最佳运行频率下的运行时间信息，对具有相同最佳运行频率和运行时间的函数进行联合，形成同步化函数集合；函数分发模块根据同步化函数集合以及节点空闲CPU
核的信息，将同步化函数分发到具有空闲CPU核的节点上。节点管理模块将分发到该节点的函数进行功率同步化管理，并对其运行状态进行实时监控，保证系统高效、同步化运行。
[0023]所述的函数信息获取模块包括：函数标识获取单元、最佳运行频率获取单元以及函数运行时间信息获取单元，其中：函数标识获取单元根据函数的触发信息，获取函数的标识。根据函数标识，最佳运行频率获取单元根据函数在不同的CPU核频率下的性能表现，比较函数在不同CPU核频率下函数的能效，从而获取函数在初始化阶段和运行时阶段的最佳运行频率 <Freq
init
，Freq
exec
>。函数运行时间信息获取单元根据函数不同的输入数据大小Input，获取函数在不同CPU核频率下的初始化时间和运行时间，并将该信息记录下。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于功率同步的服务器无感知平台能效管理方法，其特征在于，通过采集服务器无感知平台上函数在初始化阶段和运行阶段的特征信息，联合其中特征相同的函数并构成若干同步化函数集合后，对应分发到具有空闲计算资源的函数处理节点并部署至对应处理核上，再更新特征信息用于实现循环能效管理；所述的特征信息包括：最佳运行频率、运行时间以及函数的输入数据大小。2.根据权利要求1所述的基于功率同步的服务器无感知平台能效管理方法，其特征是，所述的特征信息，包括：函数在初始化阶段和运行时阶段的最佳运行频率＜Freq
init
，Freq
exec
＞以及函数在初始化阶段和运行时阶段的运行时间＜T
init
，T
exec
＞以及函数的输入数据大小Input。3.根据权利要求1所述的基于功率同步的服务器无感知平台能效管理方法，其特征是，所述的同步化函数是指：根据采集到的函数的历史特征信息，获取当前函数的运行信息；其中函数的初始化阶段和运行阶段的最佳运行频率＜Freq
init
，Freq
exec
＞通过查询历史数据获得；函数的运行时间，通过线性回归模型进行预测；并将具有相同最佳运行频率和运行时间的函数联合为同步化函数集合，以四元组＜Freq
init
，Freq
exec
，T
init
，T
exec
＞进行表征。4.根据权利要求1所述的基于功率同步的服务器无感知平台能效管理方法，其特征是，所述的线性回归是指：根据函数的输入数据大小Input，在每个频率下训练一个特定的预测函数运行时间线性回归模型ET＝a+b*Input；其中a和b分别是线性回归模型中的截距和斜率；随机的选择函数历史运行信息中的80％作为模型的训练集，剩下的20％作为测试集训练该线性回归模型。5.根据权利要求1所述的基于功率同步的服务器无感知平台能效管理方法，其特征是，所述的部署是指：将同步化函数部署至函数处理节点上空闲的CPU核，并将该空闲的CPU核的频率设置为同步化函数的初始化阶段最佳运行频率，然后监控和管理CPU核的工作状态。6.根据权利要求1所述的基于功率同步的服务器无感知平台能效管理方法，其特征是，所述的CPU核的工作状态是指：阶段转变核、违反同步状态核以及空闲CPU核，其中：阶段转变核是指：随着函数的运行，CPU核上运行的函数发生阶段变化，从初始化阶段转变为运行时阶段，函数的所需的最佳运行频率也发生转变；此时，节点管理处理负责调节核的频率为函数的运行时阶段最佳运行频率；违反同步状态核是指：函数运行过程中，由于非确定因素导致一部分核上的函数无法完全按照功率同步模式进行运算；节点管理处理周期性地监控核上运行函数的阶段和数目判断CPU核上的函数是否完全按照功率同步模式运行；空闲核是指：函数结束运算之后，CPU核空闲，用于下一次函数的部...

【专利技术属性】
技术研发人员：李超，张路，许烨辰，王鑫凯，冷静文，陈全，过敏意，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：