一种优化云基础设施能效的方法与流程

本发明涉及数据分析，尤其涉及一种优化云基础设施能效的方法。

背景技术：

1、云基础设施行业随着各行各业信息化程度的不断提高，迎来了快速发展期。随着云基础设施规模的不断扩大，能耗问题也日益凸显。在云基础设施中，能源消耗主要分为两个部分，一部分是服务器等it系统的消耗，占总能耗的60%，另一部分是空调系统的消耗，占总能耗的40%。由此可见，it系统能源消耗占主要部分，而且空调系统主要是根据it系统的发热情况提供制冷量。

2、如果能根据实际情况动态调整it系统的资源使用，不仅能减少it系统的能耗，也能一定程度的降低空调系统的能耗，这是当前云基础急需解决的问题。

技术实现思路

1、基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种优化云基础设施能效的方法，在不影响提供的服务质量的前提下，通过决策尽可能的降低设施的能源消耗。

2、本发明提出的一种优化云基础设施能效的方法， 包括如下步骤：

3、步骤一、根据用户请求启动虚拟机，调度模块将虚拟机放置到指定服务器中；

4、步骤二、获取系统历史状态信息和系统实时状态信息，将系统历史状态信息输入到预测模块，以输出下一阶段预测的负载情况，基于下一阶段预测的负载情况对服务器做出开关机决策，将开关机决策对应的待迁移虚拟机放入待迁移虚拟机队列；

5、步骤三、调度模块基于系统实时状态信息做出调度决策，将待迁移虚拟机队列从当前阶段服务器调度到目标服务器上；

6、调度模块的优化目标为：

7、

8、其中，为平衡成本与能耗之间的量纲差别参数，为待迁移虚拟机启动成本，表示服务器的总能耗。

9、进一步地，在步骤二中，基于下一阶段预测的负载情况对服务器做出开关机决策具体为：

10、服务器功率由基础功率和运行功率组成，基于基础功率和服务器满载功率计算得到运行功率；

11、

12、其中，表示运行功率与服务器的cpu占用率，表示服务器满载时的功率，表示基础功率，表示运行功率，表示乘积；

13、基于cpu占用率对服务器进行划分，cpu占用率超过85%为高负载服务器、介于30%至85%之间为正常负载服务器、低于30%为低负载服务器；

14、将高负载服务器中的部分虚拟机迁移到其他正常负载服务器上直至高负载服务器上的负载降低到正常值；

15、将低负载服务器上的所有的虚拟机都迁移到其他正常负载服务器；

16、正常负载服务器不做处理；

17、对已迁移虚拟机所处的原低负载服务器执行关机决策；基于系统负载预测情况，如果系统整体负载偏高，对已关机的服务器执行开机决策，直到服务器平均负载达到正常水平；

18、

19、其中，为已开机的服务器数量，表示第个服务器的运行功率与cpu占用率。

20、进一步地，在步骤三中，调度模块将待迁移虚拟机队列从当前阶段服务器调度到目标服务器具体为：

21、对问题建模，在时间片内，将待迁移虚拟机队列组成一个集合，表示第个待迁移虚拟机；

22、每个待迁移虚拟机所需的资源组成一个六元祖，表示第个待迁移虚拟机，表示系统镜像的大小，表示待迁移虚拟机启动需要消耗的计算成本，分别表示第个待迁移虚拟机需要的cpu、内存、磁盘资源数，表示第个虚拟机占用的cpu利用率；

23、将所有可用的服务器组成一个集合，表示第个可用的服务器，每个服务器的资源组成一个四元组，表示服务器的性能，分别表示服务器可用的cpu、内存、磁盘资源数；

24、设定云平台内部带宽大小为，待迁移虚拟机镜像传输到服务器的时间为：

25、

26、其中，表示服务器上是否有镜像的缓存，第个待迁移虚拟机启动时间为：

27、

28、第个待迁移虚拟机启动时间即为与的和，则整个集合的待迁移虚拟机启动成本为：

29、

30、服务器在时间片内的能耗为，假设在时间片内的cpu利用率不变，将积分化简为，服务器的总能耗为：

31、

32、基于待迁移虚拟机启动成本和服务器的总能耗确定调度模块的优化目标。

33、本发明提供的一种优化云基础设施能效的方法的优点在于：本发明结构中提供的一种优化云基础设施能效的方法，聚焦于数据中心能源消耗，提出了增加预测模块和调度模块以进行负载预测和虚拟机调度，降低数据中心的总体能耗；对数据中心能耗问题建模，提出云平台调度模块，利用以上记载的算法完成复杂的放置或迁移的决策，在保证服务质量的同时，尽可能的将负载均衡分布以减少数据中心的热点，同时尽可能减少运行中的服务器数量，从根本上降低整个机房的能耗和散热。传统的方法一般都是均衡资源分配，降低服务器的负载，从而降低服务器的能耗和发热，从而进一步的降低空调能耗；本实施例与之相反，在不影响用户体验的前提下，做到数据中心的能源优化，特别是用户使用率低的时候（比如凌晨），可以极大的降低数据中心的能耗。

技术特征：

1.一种优化云基础设施能效的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的优化云基础设施能效的方法，其特征在于，在步骤二中，基于下一阶段预测的负载情况对服务器做出开关机决策具体为：

3.根据权利要求2所述的优化云基础设施能效的方法，其特征在于，在步骤三中，调度模块将待迁移虚拟机队列从当前阶段服务器调度到目标服务器具体为：

技术总结本发明公开了一种优化云基础设施能效的方法，涉及数据分析技术领域，包括如下步骤：步骤一、根据用户请求启动虚拟机，调度模块将虚拟机放置到指定服务器中；步骤二、获取系统历史状态信息和系统实时状态信息，将系统历史状态信息输入到预测模块，以输出下一阶段预测的负载情况，基于下一阶段预测的负载情况对服务器做出开关机决策，将开关机决策对应的待迁移虚拟机放入待迁移虚拟机队列；步骤三、调度模块基于系统实时状态信息做出调度决策，将待迁移虚拟机队列从当前阶段服务器调度到目标服务器上；该优化云基础设施能效的方法在不影响提供的服务质量的前提下，通过决策尽可能的降低设施的能源消耗。技术研发人员：黄超明,谭小彬,徐正欢,施钱宝受保护的技术使用者：合肥综合性国家科学中心人工智能研究院（安徽省人工智能实验室）技术研发日：技术公布日：2024/7/29