[发明专利]一种高效能数据中心云服务器资源自主管理方法

权利要求书

1.一种高效能数据中心云服务器资源自主管理方法，其特征在于，该方法包括资源实时调度、能耗控制和虚拟机迁移三部分，分别对应在秒级、分钟级、小时级层面上协同运作；

所述资源实时调度通过自适应调整分配给不同虚拟机的资源量来维持各虚拟机之间的负载均衡，进而使所有虚拟机可以得到近似一致的响应时间，具体包括如下步骤：

(1)性能检测器自动采集得到运行于数据中心云服务器各个虚拟机上的Web应用的响应时间信息和上一时刻获得的资源分配量；

(2)线性控制器A对响应时间和资源分配量之间的复杂关系采用Levy模型与ARMAX模型相结合的方式进行建模，并对模型参数进行动态更新；

(3)资源控制器将云服务器资源的实时分配看作一种负载均衡问题，进而建模为鲁棒性动态优化控制问题，并采用带约束条件的随机线性二次型控制算法来设计资源控制器来计算最优的资源分配方案；

(4)将计算所得资源分配方案作用于系统自带的资源分配器，通过改变每个虚拟机的资源分配量来保证在动态负载情况下运行在每个虚拟机上面Web应用的性能；

所述能耗控制通过动态改变物理CPU或者内存等的频率来保持所有虚拟机的平均响应时间趋于理想水平，达到调整电压，实现能耗控制的目的，具体包括如下步骤：

(1)性能检测器自动采集得到每个虚拟机上的Web应用的响应时间和所对应云服务器的物理CPU频率信息；

(2)线性控制器B对响应时间和物理CPU或者内存等频率之间的非线性关系采用ARMAX模型进行建模，并对模型参数进行实时更新；

(3)能耗控制器采用自适应线性二次型调节器算法，对满足所有虚拟机性能要求的物理CPU频率大小进行计算，得到最优的CPU或者内存等频率值，通过频率调节器来改变数据中心云服务器的电压大小，而达到节能的效果；

所述虚拟机迁移从整个数据中心云服务器集群的角度，通过在线对虚拟机进行大规模迁移，来进一步大幅度降低系统能耗，提升Web应用性能，具体包括如下步骤：

(1)性能检测器利用性能监控器定时采集物理云服务器上虚拟机CPU或者内存等的资源利用信息，并计算云服务器CPU或者内存等的利用率；

(2)负载探测器利用主机负载探测算法判别主机负载状态(过载、正常、低负载)，然后将过载云服务器上虚拟机添加到迁移列表；

(3)对云服务器进行能耗建模并针对迁移问题设定必要的约束条件；

(4)采取增量式在线迁移算法，从过载主机上选择恰当的虚拟机进行迁移，根据物理云服务器的剩余资源量以及虚拟机上Web应用请求的资源量，确定目标主机；

(5)虚拟机迁移调度器执行迁移操作，将空闲主机切换至休眠模式，最大程度降低数据中心整体能耗同时保证Web应用性能；

所述采用Levy模型与ARMAX模型相结合的方式进行建模是将给定的Levy模型代替传统ARMAX模型中的Gaussian白噪声，达到提高模型精度和稳定性的目的。