[发明专利]一种云服务分布式数据中心系统及其负载调度方法

说明书

技术领域

本发明属于计算机体系结构领域，更具体地，涉及一种云服务分布式数据中心系统及其负载调度方法。

背景技术

随着云计算的繁荣，大量的数据中心在全球各个地区被广泛部署。像Google在全球至少运营40个数据中心，所在地区包括云服务需求密集的美国加州地区、能源便宜的美国南卡罗来纳州和温度较低的芬兰。然而，当前云服务商在运营其数据中心时面临飞涨的能耗和电费,例如Google（每年能耗>1120GWh,电费>$67M）,Microsoft（每年能耗>600GWh,电费>$36M）。高能耗也带来了严重的环境污染,IT的碳排放占到了全球碳排放量的2%。

为了减少能耗开销和碳排放量以实现绿色计算，充分利用新能源才是根本途径。新能源一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源，包括太阳能、生物质能、风能等。随着常规能源（煤炭、石油、天然气）的有限性以及环境问题的日益突出，环保、可再生的新能源越来越得到各国的重视。使用新能源来给数据中心供电的模式越来越受到工业界和学术界的关注。此前的一些研究尝试探索使用分布式负载均衡技术来促进新能源在数据中心利用率的可行性和优势，但是这些主要针对的是延迟敏感型负载。另外一些研究调度延迟容忍型的批处理任务和储能设备来利用数据中心的现在新能源的利用。但是，这些研究或者仅仅考虑单一的数据中心，或者单一的应用类型，或者没有考虑利用储能设备，或者假设系统未来信息可知可预测。

部分学者也发现储能设备，像不间断电源UPS(Uninterruptible Power Supply)，可以帮助减少数据中心能耗开销。但是这些研究仅仅考虑使用储能设备在电价低的时候充电而在电价高时放电，没有考虑新能源在数据中心的使用。此外，UPS的使用的对数据中心可靠性的影响也常常被忽视。

在过去的数十年内，数据中心的能耗管理一直是研究热点。一个研究方向就是减少数据中心电量的使用。通常有能耗均增技术和降低能耗的开销两个方法来减少电量。能耗均增技术是指电量的消耗与资源利用率成正比，常用技术包括动态调压/调频（DVFS）和动态资源供给（DCP）。数据中心能耗的开销是通过能源使用效率（PUE）来衡量。PUE=数据中心总设备能耗/IT设备能耗。有很多方法可以降低PUE，像先进的冷却方法和直流供电设备等。另一个研究方向地理分布式负载均衡技术来发掘利用各个不同数据中心的电价差异。更多的服务云服务请求会被动态地路由到电价更低的数据中心来处理。但是，目前路由策略没有考虑新能源，也没有考虑带宽费用。储能设备的作用往往被忽视，即使少数研究考虑利用了储能设备，其模型也是理想化的情况，即没有损失，也没有考虑其对数据中心可靠性的影响。为了提高网络的利用率，很多网络流量优化的方法被提出来。但是这些主要关注于虚拟机的放置和迁移优化来减少带宽的消耗。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种云服务分布式数据中心系统，其目的在于解决现有系统中存在的数据中心供能系统的长期运营开销大，新能源供应不稳定、电价波动、需要提前获取系统数据或者稳态分布的技术问题。