[发明专利]一种云计算中心的通用电源和性能管理系统

说明书

技术领域

本发明涉及云计算领域，具体是一种云计算中心的通用电源和性能管理系统。

背景技术

近年来能耗问题日益凸显，云计算中心整体性能与节能管理的制约关系也受到更多企业和研究机构的关注。目前主要利用以下几方面的技术对云计算中心进行调度和管理：控制技术，用于对物理资源使用情况的优化控制和有效分配，实现系统整体性能的优化：能耗管理技术，根据资源的利用率构建合理的能耗管理系统，准确估算服务器集群的用电情况。利用这些技术，可以从资源利用率、系统运行状态、系统整体能耗等方面对云计算中心进行有效的管理。另外，在保持应用隔离性的同时，虚拟化技术已经广泛地应用到了云计算中心，用来更方便地提供应用且使资源复用更加便利，伴随着虚拟化技术而来的一个关键的挑战是对分配给虚拟机的共享资源的实时监控与虚拟机以最小代价满足服务质量目标能力的管理。

现有技术中的一些开源软件能够为虚拟化服务器集群提供管理功能，但是，管理工具仅提供一些基础的资源管理功能，并没有对虚拟机的调度提供高效实用的控制方法，对系统资源的合理利用效果不明显；另外，其对虚拟化集群的能耗管理并没有给出相应措施，对云计算中心整体的节能管理也有待改进。

云计算中心管理最终更要的目标之一就是通过最小化电源消耗和应用的服务级协议违规，来最大化云计算中心的收益，但是目前在共享基础设施的条件下，由于系统的动态性很难同时在两方面都达到优化目标。

发明内容

本发明的目的在于提供一种云计算中心的通用电源和性能管理系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种云计算中心的通用电源和性能管理系统，包括功能部件如下：

（1）性能控制器（Performance controller），负责为托管在云计算中心的多层应用动态的分配的资源，以完成应用的服务级协议目标；同时也负责发送虚拟机迁移，物理服务器开/关命令和实际的资源分配到资源执行器；

（2）能耗优化器（Energy optimizer），被用于寻找最能效的虚拟机和物理服务器的映射关系；即实时的寻找一个能效的集群配置，以便处理托管应用的时变负载。

（3）监控器（Sensor），周期性的收集资源的利用率和每个多层应用的实时性能，并发送这些性能数据到性能控制器；

（4）分配器（Resource actuator），负责动态的再配置，配置操作包括执行虚拟机实时迁移，动态调整虚拟机的多种资源分配和设置物理服务器的开/关状态。

作为本发明进一步的方案：性能数据包括如下任一个或任多个数据：

CPU的利用率；

内存利用率；

有效的CPU和内存资源的大小；

托管应用的性能；

电能消耗。

作为本发明进一步的方案：所述托管应用的性能，具体为由云服务提供者和使用者以服务级协议的形式来确定，其中云服务提供者应该提供足够的资源来满足应用的服务级协议目标，以便提高资源的利用率，降低运营成本和提高用户的满意度。

作为本发明进一步的方案：所述的电能消耗，具体为通过采用虚拟化技术，应用能被封装在虚拟机中；当系统负载降低的时候，虚拟机可以被整合到少量的物理服务器上，从而关闭不使用的物理服务器以节约电能；设计功耗优化器，实现了一个蚁群优化元启发式算法来动态的确定云计算中心里物理服务器和虚拟机的映射关系，以便最小化系统的功耗。

作为本发明进一步的方案：所述性能控制器，具体地包括如下所述中的一个或多个特征：

a.根据资源的原始利用情况和性能的历史数据，构建资源模型预估器，采用反馈控制技术，对当前所需资源和性能进行合理的预估；

b.采用优化控制方式，确定具体的资源分配调度方案和性能优化的数据；

c.通过调用Xen的接口进行调度，并将相关资源的利用情况传递给能耗优化器以进一步确定资源的分配方案。

作为本发明进一步的方案：所述的性能控制器由应用控制器（Application controller）和仲裁器（Arbiter）两个部件构成。

作为本发明进一步的方案：每个应用控制器包含两个模块：在线模型评估器（Model estimator）和最优化控制器（Optimal controller）。