[发明专利]一种基于CPU动态调频技术的数据中心节能方法

摘要

本发明涉及一种基于CPU动态调频技术的数据中心节能方法，所述方法包括虚拟机初始化放置和动态管理两个阶段。与现有技术不同，将数据中心节能使用的虚拟机放置技术分为初始化放置和动态管理两阶段来分别考虑。初始化放置适用于数据中心运行之初，以及定期整体调整的时机，由于时间允许，采用的方法具有全局性及长期效应；动态管理适用于数据中心运行时，面对不同的任务，所进行的局部的管理或迁移，采用的方法涉及局部资源并能保证实时性。

主权项

一种基于CPU动态调频技术的数据中心节能方法，其特征在于：所述方法包括虚拟机初始化放置和动态管理两个阶段；所述动态管理即对动态管理阶段的虚拟机放置进行的资源监测和调整策略的方法，主要包括CPU频率调节方法、待迁虚拟机及目的物理机选择，其中，设置双层门限(VHigh，VLow)监测资源利用率具有上升趋势的物理节点，VHigh高于VLow，每隔30s监测各物理节点的资源利用情况，最近n个时刻的资源利用率构成序列，如果资源利用率超过VLow的次数大于设定的次数即np％，p事先设定，则用n阶自回归模型对下一时间值进行预测，第n+1时刻的预测值un+1表示为un+1＝α1u1+α2u2+……+αnun+εn+1‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑(1)其中αi表示自回归系数，ui表示时刻i的资源利用率，εn+1是满足正态分布的噪声；如果un+1超过VHigh，则判定该物理节点资源利用率会超门限，以此来有效监测资源利用率具有上升趋势的物理节点，这样能够更准确地应对物理节点负载变化；所述虚拟机初始化放置阶段包括如下技术参数(1)单个物理节点的能耗表示为fenergy＝c+k*f3*ucpu‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑(2)fenergy表示物理机的瞬时功率，其中c表示物理机静止能耗；f是CPU频率，ucpu是CPU利用率，k是系数，表示CPU的动态能耗与频率的三次方以及CPU的利用率成正比；(2)单个物理节点的资源均衡度表示为fbalance=(1-ucpuu)2+(1-umemu)2+(1-ubwu)2---(3)]]>其中umem，ubw分别表示物理节点的内存和带宽利用率，从式(3)看出，如果三种资源利用率比较均衡，fbalance的取值也会相应的小；(3)基于式(2)和式(3)，虚拟机初始化放置的目标函数表示为：minF=a*Σi=0n-1fenergyi+b*Σi=0n-1fbalancei---(4)]]>s.t. ucpu≤usla,umem≤usla,ubw≤usla其中fenergy i表示物理节点i的能耗，fbalance i表示物理节点i的各维资源均衡程度，a、b是权值，表示对能耗和资源均衡两方面的重视程度，目标SLA通过约束fenergy和fbalance中的各维资源利用率体现，usla表示物理节点资源利用率的上限；F函数的求解实质上是个多目标优化问题，采用分层序列法分别考虑每个目标，将SLA作为第一目标，能耗作为第二目标，资源均衡度作为第三目标，在此基础上，设计启发式蚁群算法用于搜索解空间，基本方法为初始化时将虚拟机j和物理机i组成二元组，一个二元组对应一条路径，赋予每条路径一个相同的初始信息素值tij＝t，蚂蚁为虚拟机j随机地选择路径，tij较大的路径易被选中，蚂蚁为所有虚拟机选好路径也就是选好物理机后，形成一个初步的虚拟机放置方案，n只蚂蚁形成n个虚拟机放置方案，将满足第一目标SLA的所有解作为第二目标的搜索空间，根据第二目标的解集，取前p％，的较优子集作为第三目标的搜索空间，继而得到正确的放置解，其中，p是预先设定的一个固定比例，对于正确放置解中的路径，其信息素按给定参数倍数递增；重复上述过程，迭代至前后两次F值变化足够小后，输出一个正确的虚拟机放置方案。