[发明专利]一种基于SDN架构的数据中心内存能耗优化方法

摘要

本发明公开了一种基于SDN架构的数据中心内存能耗优化方法，首先，用户请求均衡分配到各个服务器组成进程队列；计算t时刻某服务器内核上的进程总集合；重新划分为初始进程集合和各剩余进程集合；分别计算初始进程集合和各剩余进程集合占用的内存节点数；逐一比较初始进程集合占用的内存节点数是否小于各剩余进程集合占用的内存节点数；如果是，将当前剩余进程集合作为初始进程集合，重新比较，否则比较下一个剩余进程集合，最后选择内存节点数最少的剩余进程集合作为该服务器下一个进程队列集合；依次处理各服务器。优点在于，利用SND架构能够充分利用计算资源，提高服务器内存节点的利用率，从而实现降低能耗效果。

主权项

一种基于SDN架构的数据中心内存能耗优化方法，其特征在于，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,…,s_i,...s_n)，s_i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,…,C_j,...C_m)；步骤三、针对第i台服务器s_i，计算t时刻，m个CPU内核上的进程总集合pro(s_i,t)；$pro(s_i,t)=\begin{array}{c}\{pro(c_{i1},t),\\ pro(c_{i2},t),\\ \mathrm{...}\\ pro(c_{ij},t),\\ \mathrm{...}\\ pro(c_{im},t)\}\end{array}$其中，pro(c_ij,t)表示t时刻服务器s_i上每个CPU内核c_ij上的进程单集合；c_ij表示第i台服务器s_i中的第j个CPU内核；CPU内核c_ij的各进程为其中q表示CPU内核c_ij上进程的数量，表示CPU内核c_ij进程中的第k个进程；表示CPU内核c_ij分配给第k个进程的内存节点；步骤四、针对第i台服务器s_i，计算t时刻，进程总集合pro(s_i,t)中的进程使用的内存节点集合M(s_i,t)；$M(s_i,t)=\begin{array}{c}\{mem\left(pro\right(c_{i1},t\left)\right),\\ mem\left(pro\right(c_{i2},t\left)\right),\\ \mathrm{...}\\ mem\left(pro\right(c_{ij},t\left)\right),\\ \mathrm{...}\\ mem\left(pro\right(c_{im},t\left)\right)\}\end{array}$其中mem(pro(c_ij,t))表示每个进程单集合pro(c_ij,t)上的进程所使用的内存节点；简化后得到：M(s_i,t)＝mem(pro(s_i,t))步骤五、针对服务器s_i，从每个CPU内核c_ij上的进程单集合pro(c_ij,t)中各随机选取一个进程，组成新进程集合pro'(s_i,t)；${\mathrm{pro}}^{\′}(s_i,t)=\underset{}{\overset{m}{\∪}}{p}_i\left(j\right(t),k(t\left)\right)$选取第一个作为初始进程集合，p_i(j(t),k(t))为t时刻进程单集合pro(c_ij,t)中任意选取的一个进程；步骤六、计算初始进程集合使用的内存节点集合mem'(pro(s_i,t))以及内存节点数|mem'(pro(s_i,t))|；步骤七、计算各剩余进程集合分别占用的活动内存节点集合以及内存节点数；步骤八、将初始进程集合占用的内存节点数|mem'(pro(s_i,t))|与各剩余进程集合占用的内存节点数按序进行逐一比较；步骤九、判断当前剩余进程集合占用的内存节点数是否小于|mem'(pro(s_i,t))|，如果是，将当前剩余进程集合作为初始进程集合，返回步骤八，否则，进入步骤十；步骤十、继续比较下一个剩余进程集合进入步骤九，直至找到内存节点数最少的剩余进程集合；步骤十一、选择内存节点数最少的剩余进程集合作为服务器s_i下一个进程队列集合；$min\left|M(s_i,t)\right|=min\left|mem\left(pro\right(s_i,t\left)\right)\right|=\min \left|\underset{}{\overset{m}{\∪}}mem\left(p_i\right(j\left(t\right),k\left(t\right)\left)\right)\right|$步骤十二、返回步骤三，处理下一个服务器，使得各服务器的占用内存节点数最少，达到整个数据中心节能的效果。