一种基于数据挖掘的服务器功耗管理系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于数据挖掘的服务器功耗管理系统，包括状态数据库、功耗控制策略库、状态监测器、分析器、计划器、功耗控制器、服务器功耗管理消息接口、人机交互界面等子组件，状态监测器、分析器、计划器和功耗控制器及功耗控制策略库是服务器功耗管理系统的核心，形成了完整的监视—分析—计划—执行控制闭环。该一种基于数据挖掘的服务器功耗管理系统和现有技术相比弥补了现有服务器功耗管理系统中由于只能采用人工预定义策略进行功耗管理，可能存在的功耗控制策略选择有误、对系统配置或外部环境变化适应性差、管理复杂度高等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于数据挖掘的服务器功耗管理系统
本专利技术涉及计算机服务器
，具体的说是一种基于数据挖掘的服务器功耗管理系统。
技术介绍
自哥本哈根世界气候大会之后，建设低碳社会已经成为全球共识。在低碳目标导引下的信息产业界，绿色计算展示了以功耗为导向的环境友好型计算系统构建模式，具有非常广泛的应用前景，其发展和应用将会给人类生活和生产的各个领域带来深远影响。服务器节能技术，作为绿色计算研究领域的一个分支，正日益受到学术界和工业界的广泛关注。学术界在功耗建模、功耗评估、功耗控制等研究方向上进行了相关研究并取得了一定进展：提出了基于组件的并行科学计算应用性能和功耗模型、面向于分布式计算系统中对科学计算应用的功耗特性等功耗建模方法及模型；提出了硬件测量、理论计算、软件模拟等功耗测量及评估方法；提出了软件源代码结构级功耗优化技术及编译优化技术；提出了部件工作电压/频率调节等功耗控制方法。工业界同样在服务器功耗管理方面取得了一定进展：如IBM提出的“ProjectBigGreen”计划，这个计划的主要部分是主动能源管理，它能够管理数据中心中的服务器、散热、电源等系统；HP、Dell、浪潮、超微等传统服务器厂商也纷纷推出基于Intel或ARM平台的“微服务器”、“低功耗服务器”等产品线；国内互联网企业淘宝也联合Intel完成了低功耗CDN缓存服务器的定制和部署。综上所述，目前关于服务器功耗管理技术方向的研究已取得初步进展，但这些研究都仅考虑了系统单一层面如处理器、操作系统、编译器、应用程序等的特性，而不能刻画硬件、系统、应用三者之间的综合能效模型；同时，尚缺少高精度、细粒度的运行时功耗测量方法以及系统功耗控制策略演进机制。因此，提出一种能够解决上述问题的服务器功耗管理系统很有必要。
技术实现思路
本专利技术的技术任务是解决现有技术的不足，提供一种基于数据挖掘的服务器功耗管理系统。本专利技术的技术方案是按以下方式实现的，该一种基于数据挖掘的服务器功耗管理系统，其结构包括状态数据库：包括功耗数据、负载数据、热能数据三种类型；功耗控制策略库：存储的具体功耗控制策略是从状态到控制动作的映射关系；状态监测器：感知系统状态,将部件功耗、负载、热能状态保存至对应数据库中；分析器：根据状态数据库中的历史数据进行数据抽取、清理、转换，完成数据预处理工作，并基于数据挖掘方法进行功耗-负载关联模型分析工作，并以此为基础对功耗控制策略库进行更新、演进和完善；计划器：通过状态数据库中得到状态信息，并基于功耗控制策略库中提供的状态与动作映射关系，调度功耗控制器执行具体功耗控制动作；功耗控制器：对具体功耗控制策略进行实施；服务器功耗管理消息接口：提供消息服务，接收外部系统管理消息请求；人机交互界面：提供对系统功耗、负载、热能各种状态的监控，并以图形化的方式向用户展现。其结构包括状态数据库：包括功耗数据、负载数据、热能数据三种类型；功耗控制策略库：存储的具体功耗控制策略是从状态到控制动作的映射关系；状态监测器：感知系统状态,将部件功耗、负载、热能状态保存至对应数据库中；分析器：根据状态数据库中的历史数据进行数据抽取、清理、转换，完成数据预处理工作，并基于数据挖掘方法进行功耗-负载关联模型分析工作，并以此为基础对功耗控制策略库进行更新、演进和完善；计划器：通过状态数据库中得到状态信息，并基于功耗控制策略库中提供的状态与动作映射关系，调度功耗控制器执行具体功耗控制动作；功耗控制器：对具体功耗控制策略进行实施；服务器功耗管理消息接口：提供消息服务，接收外部系统管理消息请求；人机交互界面：提供对系统功耗、负载、热能各种状态的监控，并以图形化的方式向用户展现。所述状态监测器负责采集处理器、内存、系统的功耗数据及部件温度、风扇转速的热能数据，以及处理器利用率、内存利用率、IO吞吐量及网络流量的负载数据，并将其分别存储至功耗、热能、负载数据库中。所述功耗控制器具体可实施的功耗控制动作包括处理器功耗限额、处理器频率控制、内存频率控制、网络带宽控制、整机功耗限额。所述分析器基于负载、功耗及热能历史数据，遵循数据预处理、关联规则挖掘、控制策略推导的步骤完成对功耗控制策略的持续演进、优化和完善，其中数据预处理步骤又可细分为数据清理、数据集成、数据变换、数据规约四种类型；计划器通过功耗、负载、热能数据库中得到状态信息，并基于功耗控制策略知识库中提供的状态与动作映射关系，调度功耗控制器完成具体功耗控制动作的执行。关联规则挖掘过程完成后，得到规范化的负载、功耗关联规则，在此基础上，可基于分类及预测技术实现手段，完成功耗控制策略的推导，最终形成持续演进的功耗控制策略知识库，供计划器使用，这里的分类是指判定树归纳、贝叶斯分类和贝叶斯网络、神经网络或遗传算法，这里的预测是指线性的、非线性的或广义线性回归方法。所述服务器功耗管理消息接口具体可分为消息接口服务、消息处理器及命令执行器三个子组件，外部管理系统可向消息接口服务发送消息请求，消息接口服务收到消息请求后将其提交至消息处理器处理，消息处理器调用具体命令执行器完成具体状态监测或功耗控制动作，再将执行结果返回至消息接口服务并最终以消息响应的方式发回给外部管理系统。所述命令执行器进一步细分为功耗监测命令、负载监测命令、热能监测命令、功耗控制命令四种类型。所述人机交互界面所需的具体功耗、负载、热能数据来源均来自于服务器功耗管理消息接口。所述人机交互界面采用Web服务的方式以图形化的方式向用户展现。本专利技术与现有技术相比所产生的有益效果是：本专利技术的一种基于数据挖掘的服务器功耗管理系统具备高精度、细粒度的运行时功耗测量方法及自主功耗控制策略演进机制，能够根据监测到的系统功耗、负载、热能状态信息，对功耗控制策略进行持续演进、优化及完善，弥补了现有服务器功耗管理系统中由于只能采用人工预定义策略进行功耗管理，可能存在的功耗控制策略选择有误、对系统配置或外部环境变化适应性差、管理复杂度高等问题，因而具有广阔的发展前景及极高的技术价值。附图说明附图1为本专利技术的整体结构示意图。附图2为状态监测器工作机制示意图。附图3为功耗控制器工作机制示意图。附图4为分析器、计划器工作机制示意图。附图5为服务器功耗管理消息接口工作机制示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的一种基于数据挖掘的服务器功耗管理系统作以下详细说明。如附图1所示，该一种基于数据挖掘的服务器功耗管理系统，其结构包括：状态数据库：包括功耗数据、负载数据、热能数据三种类型；功耗控制策略库：存储的具体功耗控制策略是从状态到控制动作的映射关系；状态监测器：感知系统状态,将部件功耗、负载、热能状态保存至对应数据库中；分析器：根据状态数据库中的历史数据进行数据抽取、清理、转换，完成数据预处理工作，并基于数据挖掘方法进行功耗-负载关联模型分析工作，并以此为基础对功耗控制策略库进行更新、演进和完善；计划器：通过状态数据库中得到状态信息，并基于功耗控制策略库中提供的状态与动作映射关系，调度功耗控制器执行具体功耗控制动作；功耗控制器：对具体功耗控制策略进行实施；服务器功耗管理消息接口：提供消息服务，接收外部系统管理消息请求；人机交互界面：提供对系统功耗、负载、热能各种状态的监控，并以图形化的方式向用户展现。如附图2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于数据挖掘的服务器功耗管理系统，其特征在于：其结构包括状态数据库：包括功耗数据、负载数据、热能数据三种类型；功耗控制策略库：存储的具体功耗控制策略是从状态到控制动作的映射关系；状态监测器：感知系统状态,?将部件功耗、负载、热能状态保存至对应数据库中；分析器：根据状态数据库中的历史数据进行数据抽取、清理、转换，完成数据预处理工作，并基于数据挖掘方法进行功耗?负载关联模型分析工作，并以此为基础对功耗控制策略库进行更新、演进和完善；计划器：通过状态数据库中得到状态信息，并基于功耗控制策略库中提供的状态与动作映射关系，调度功耗控制器执行具体功耗控制动作；功耗控制器：对具体功耗控制策略进行实施；服务器节能管理消息接口：提供消息服务，接收外部系统管理消息请求；人机交互界面：提供对系统功耗、负载、热能各种状态的监控，并以图形化的方式向用户展现。

【技术特征摘要】
1.一种基于数据挖掘的服务器功耗管理系统，其特征在于：其结构包括状态数据库：包括功耗数据、负载数据、热能数据三种类型；功耗控制策略库：存储的具体功耗控制策略是从状态到控制动作的映射关系；状态监测器：感知系统状态,将部件功耗、负载、热能状态保存至对应数据库中；分析器：根据状态数据库中的历史数据进行数据抽取、清理、转换，完成数据预处理工作，并基于数据挖掘方法进行功耗-负载关联模型分析工作，并以此为基础对功耗控制策略库进行更新、演进和完善；计划器：通过状态数据库中得到状态信息，并基于功耗控制策略库中提供的状态与动作映射关系，调度功耗控制器执行具体功耗控制动作；功耗控制器：对具体功耗控制策略进行实施；服务器功耗管理消息接口：提供消息服务，接收外部系统管理消息请求；人机交互界面：提供对系统功耗、负载、热能各种状态的监控，并以图形化的方式向用户展现；状态监测器负责采集功耗、负载、热能状态数据，并将其分别存储至功耗、负载、热能数据库中，其需要采集的状态数据类型具体如下：处理器功耗：状态监视器通过IPMI消息接口向BMC发起请求，BMC将该请求通过IPMI消息接口转发给ME，ME通过PECI接口从处理器获得；内存功耗：状态监视器通过IPMI消息接口向BMC发起请求，BMC将该请求通过IPMI消息接口转发给ME，ME通过PECI接口从内存控制器获得；系统功耗：状态监视器通过IPMI消息接口向BMC发起请求，BMC通过PMBUS总线从系统电源获得；系统/部件温度：状态监视器通过IPMI消息接口向BMC发起请求，BMC通过SMBUS总线从系统进风口/出风口/部件温度传感器获得；风扇转速：状态监视器通过IPMI消息接口向BMC发起请求，BMC通过SMBUS总线从系统风扇获得；处理器利用率、内存利用率、IO吞吐量、网络流量：状态监视器通过操作系统核心提供的对应计数器获得；所述功耗控制器具体实施的功耗控制动作包括处理器功耗限额、处理器频率控制、内存频率控制、网络带宽控制、整机功耗限额，其中：处理器功耗限额：功耗控制器通过IPMI消息接口向BMC发起请求，BMC将该请求通过IPMI消息接口转发给ME，ME通过向系统发送SMI或GPE中断通知BIOS提供的SMIHandler或ASLCode，由SMIHandler或ASLCode具体完成处理器P/T-State的切换以达到处理器功耗限额的目的；处理器频率控制：功耗控制器调用处理器频率控制模块实现；内存频率控制：功耗控制器通过IPMI消息接口向BMC发起请求，BMC将该请求通过IPMI消息接口转发给ME，ME通过PECI接口向内存控制器发出频率调整控制指令；网络带宽控制：功耗控制器调用网络带宽控制模块实现，网络带宽控制模块通过调整PCI/PCI-E...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔英良，
申请(专利权)人：浪潮电子信息产业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：