[发明专利]一种面向能耗优化的无服务器计算资源分配系统

说明书

本发明公开了一种面向能耗优化的无服务器计算资源分配系统，包括资源探索器100、资源配置器200、无服务器计算系统300、系统监控器400以及资源协调器500；所述资源探索器100，用于无服务器计算系统300中新启动的函数进行资源探索，找到满足函数应能需求的配置和能耗最小化的最佳配置方案；所述资源配置器200，用于实现资源配置方案中找到所有满足函数性能需求的资源配置；所述系统监控器400，用于监控指标；所述资源协调器500，用于在接收到系统监控器400发来的警报信息后，做出相应的调整。与现有技术相比，本发明能够在无服务器计算环境中保障函数性能的同时，以降低能耗并提高数据中心的能源效率；与平台没有强耦合，能够用于任何的无服务器计算系统。

技术领域

本发明涉及云计算技术领域，特别涉及云数据中心无服务器计算架构下降低系统能耗的同时保障函数性能的技术。

背景技术

随着数据中心规模的快速扩大，数据中心所占的能耗比例逐渐增加。因此，数据中心巨大的能耗成为云服务提供商迫切需要解决的问题。降低能耗不仅响应节能减排政策和绿色数据中心的号召，还能确保服务器在额定功率内安全运行。更重要的是，对于云服务提供商来说，降低能耗意味着降低数据中心的运营和维护成本。这些原因促使云服务提供商努力提高能源效率。

无服务器计算是一种快速发展的云应用架构。无服务器计算不需要用户配置和管理资源，可以根据用户需求自动扩展，大大提高开发效率。然而，当前的无服务器框架通常仅基于每秒查询数(QPS)或特定维度的资源利用率对函数进行水平扩展，不会动态修改函数的资源量。此外，现有的无服务器平台为了严格保障函数性能，在分配资源时没有考虑能耗问题。本发明的研究表明，对于相同的函数，多维资源分配的不同组合可以导致相同的处理延迟，但具有非常不同的能耗。因此，引入了能量可交换的概念，即不同的能耗导致相同的处理延迟。能耗可交换性提供了保障函数性能的同时降低能耗的可能性。

应用程序的混合部署会导致服务器的功率过载，因此为了使应用程序在功率受限的服务器上保持稳定，许多研究工作开始讨论能源效率问题。虽然这样解决了在功率受限的服务器上将应用进行混合部署，但是服务器的能耗仍然很高。像动态电压频率调整和英特尔p-state这样的技术只能通过预先设置核心频率来实现有限的节能，因此需要一种更加积极的方法来降低能耗。虽然先前的工作在具有功率约束的服务器上保证应用性能方面表现良好，但是如何降低无服务器计算架构下的能耗仍然是一个未解决的问题。

发明内容

为了降低无服务器工作负载的能耗并保障函数的运行时性能，本发明提出了一种面向能耗优化的无服务器计算资源分配系统，基于能耗可交换的函数级别的资源分配，实现了独立运行的在无服务器上、并且基于能耗可交换的函数级别的资源分配系统及方法。

本发明的技术方案如下：

一种面向能耗优化的无服务器计算资源分配系统，该系统包括资源探索器100、资源配置器200、无服务器计算系统300、系统监控器400以及资源协调器500；其中：

所述资源探索器100，用于利用离线训练好的机器学习预测模型为无服务器计算系统300中新启动的函数进行资源探索，找到待分配用户资源中满足函数应能需求的配置，同时找到能耗最小化的最佳配置方案：即在临界区中找到能耗最小化的资源配置，即函数运行时功耗P*请求执行时间T最小的资源配置方案；

所述资源配置器200，用于实现资源配置方案中找到所有满足函数性能需求的资源配置；

所述系统监控器400，用于监控三个指标：(1)无服务器计算平台中是否有新部署的函数；(2)服务器的当前功率是否超过了散热设计功耗阈值，如果超过，监控器会向协调器发出功耗过载警报；(3)每个函数的延迟是否超过了各自的延迟阈值，一旦发现函数延迟超过了设定的阈值，系统监控器400则会向系统协调器500发出延迟违反警报；