[发明专利]一种基于SDN架构的数据中心内存能耗优化方法在审

专利信息
申请号: 201511001001.9 申请日: 2015-12-28
公开(公告)号: CN105677475A 公开(公告)日: 2016-06-15
发明(设计)人: 王朝炜;彭宏玉;王刚;梅吴杨;陈刚;王卫东;张英海;崔高峰 申请(专利权)人: 北京邮电大学
主分类号: G06F9/50 分类号: G06F9/50;G06F1/32
代理公司: 北京永创新实专利事务所 11121 代理人: 赵文利
地址: 100876 *** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 sdn 架构 数据中心 内存 能耗 优化 方法
【说明书】:

技术领域

发明属于计算机的内存能耗技术领域,具体是指一种基于SDN架构的数据中 心内存能耗优化方法。

背景技术

随着移动互联网日臻成熟,用户应用及服务激增,用户业务数据中心的规模和数 量日趋庞大,数据中心能耗问题也日益严重。

Ranganathan等对若干典型Web服务器负载进行研究,发现数据中心服务器平均 利用率在11%~50%之间,IBMBohrer等指出数据中心服务器利用率低导致高能耗; 因此提高数据中心服务器的利用率来降低能耗问题显得非常有必要。

目前世界范围内针对数据中心能耗的研究很多,Guo等基于数据中心处理任务不 均衡,通过Lyapunoy最优化设计在线算法,使得能量存储与花费节省方面折中,处 理任务少时将多余电能通过电池存储,处理任务多时将存储电能及时释放,以数据中 心整体为单位设计能耗模型,并基于此展开研究;

Kansal等以虚拟化为基础,对数据中心虚拟机进行能耗建模,包括CPU能耗模 型、内存能耗模型及磁盘能耗模型,但内存能耗模型的有效性缺乏进一步研究验证;

数据中心服务器主要能耗部件之一为内存,Delaluz等基于内存节点4种模式(活 动、待机、休眠、掉电)设计策略,通过监测内存使用情况及时转换内存节点模式, 在不影响数据中心负载均衡前提下减少能耗,但是没有严格考虑模式间切换时机。

在传统的单进程系统中,在一个指定时间段内只有一个单独的虚拟机处于工作, 因此虚拟机占用的内存节点是主要的内存能耗来源;目前随着虚拟技术的发展,传统 方式在电脑安装多个虚拟机,尽可能的充分利用计算机的内存资源,但是必须为每一 个虚拟机提供充足的存储资源,对一个拥有庞大内存的服务器来说会导致内存系统的 高能耗,因此需要减少数据中心服务器内存能耗。

根据物理内存的特点,传统做法是将物理内存分成许多的内存节点,然后对内存 节点设置不同的能耗状态,当一些内存节点接入数据时,这些节点就处于允许态,当 一些内存节点没有被使用时,将这些节点置于低能态,可以实现内存的节能。对于多 进程系统,同一时刻运行的多个不同的虚拟设备,内存能耗分配动态分布,为了能够 降低内存能耗,必须使这些虚拟机使用的内存节点尽可能的少。

发明内容

本发明针对以上研究存在的问题,采用了一种基于SDN架构的数据中心内存能 耗优化方法,在保证数据中心负载均衡前提下,使得整个数据中心处于活动态的内存 节点最少,从而尽可能的降低数据中心的能耗。

该方法具体步骤如下:

步骤一、数据中心的服务器接收用户请求数据包,SDN控制器控制Openflow交 换机将用户请求均衡分配到各个服务器;

数据中心的服务器有n台,集合为S=(s1,s2,…,si,...sn),si表示第i个服务器。

步骤二、每个服务器为各用户请求建立进程,多个进程在服务器内核上组成进程 队列;

每台服务器包括处理器及内存;其中,内存资源由物理内存节点构成,处理器包 括m个CPU内核,集合为C=(C1,C2,…,Cj,...Cm)。

步骤三、针对第i台服务器si,计算t时刻,m个CPU内核上的进程总集合pro(si,t);

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