【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及服务器集群能耗与性能管理尤其涉及一种具有负载均衡和抗服务器开关抖动能力的服务器集群实时能耗优化方法。
技术介绍
1、网络应用服务运营商通常是按峰值负载来部署服务器集群（简称集群）的规模，但平时运营时的负载通常远低于峰值负载并且是波动的，因此必须根据实际的负载状况动态优化集群中各服务器的部署（包括开关状态、cpu频率和负载大小）以进行节能，从而降低运营成本提升竞争力。
2、集群的能耗优化倾向于让能耗效率高的服务器一直开启，并以满载或接近满载的状态一直工作，因此已有的绝大多数方法不关心负载均衡的问题。然而这会导致如下情形：1）能耗效率高的服务器出现软件老化，甚至寿命缩短；2）一旦能耗效率高的服务器坏掉后补充进集群的通常是更新型号的服务器，它们的能耗效率通常会更高，这使得集群中能耗效率低的服务器很少有机会运行，造成资源浪费。因此，在实际应用中必须保证服务器被均衡使用。
3、网络负载是不断变化的，集群部署随着负载的变化实时调整。在实际应用中必须防止：1）服务器因负载的微小波动而在开机和关机状态之间来回振荡；2）服务器在负载持续上升/下降时为追求极致的能耗最小而被短暂的关闭/开启。已有的大多数方法都忽略了该问题，会导致更大的能源浪费。考虑服务器的开关开销可解决此问题，然而大多数方法没有这样做，因为这会使优化模型变得更加复杂。
技术实现思路
1、本专利技术实施例所要解决的技术问题在于，提供一种具有负载均衡和抗服务器开关抖动能力的服务器集群实时能耗优化方法，
2、为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种具有负载均衡和抗服务器开关抖动能力的服务器集群实时能耗优化方法，包括步骤：
3、针对每种服务器型号定义决策变量将集群能耗优化问题描述成一个混合整数线性优化模型，然后将预测的接下来几个周期的集群负载带入所述优化模型采用优化器软件进行求解，最后基于求解结果和服务器型号内的负载均衡策略调整下个周期各个服务器的开关状态、cpu频率和负载大小，其中，
4、所述负载是指平均每秒承担的请求数量；
5、所述预测的集群负载包括下个周期的集群负载 l、下下个周期的集群负载 l’和下下下个周期的集群负载 l’’；
6、所述优化模型的目标函数包括三个部分的加权和，这三个部分分别为：所有服务器的总功率 clusterpower，负载均衡控制因子 balancecontrol和服务器开关抑制因子 switchsuppression；
7、所述定义的决策变量包括，针对第 i种服务器型号的第 j个频率定义两个变量：下个周期工作在此频率上的服务器数量 ni,j和这 ni,j台服务器承担的总负载 hi,j；
8、所述定义的决策变量还包括，针对第 i种服务器型号定义两个变量： ri和 si，它们分别表示下个周期要关闭和开启的第 i种型号服务器的数量。
9、所述 clusterpower的计算步骤如下：首先，对于第 i种服务器型号的第 j个频率，计算一台工作在该频率上的服务器承担负载为 hi,j /ni,j时的功率，将该功率乘以 ni,j得到 poweri,j；然后对所有的 j和 i进行求和即可得到总功率，即 clusterpower= ∑i∑j poweri,j。
10、其中，所述服务器型号内的负载均衡策略如下：
11、将同一型号的服务器排列成一个圈，开启的服务器连在一起；
12、当需要开启和关闭该型号的服务器时，按照同一个方向（顺时针或逆时针）开启和关闭服务器。
13、其中，所述负载均衡控制因子 balancecontrol= ∑i( vi/ l*∑j hi,j)，其中，
14、 vi为过去若干个周期第 i种型号服务器的总体利用率的平均值，其中，每个周期第 i种型号服务器的总体利用率等于该周期对应的∑j hi,j除以第 i种型号服务器的数量与该型号服务器所能承担最大负载的乘积。
15、其中，所述服务器开关抑制因子 switchsuppression= flagrise* ∑i ri+ flagfall*∑i si+ flagfluctuation* (∑i ri+ ∑i si)，其中，
16、如果所述 l大于本周期的集群负载，并且所述 l’大于 l，并且所述 l’’大于 l’，那么 flagrise= 1，否则 flagrise= 0；
17、如果所述 l小于本周期的集群负载，并且所述 l’小于 l，并且所述 l’’小于 l’，那么 flagfall= 1，否则 flagfall= 0； 本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有负载均衡和抗服务器开关抖动能力的服务器集群实时能耗优化方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的具有负载均衡和抗服务器开关抖动能力的服务器集群实时能耗优化方法，其特征在于，所述服务器型号内的负载均衡策略如下：
3. 根据权利要求2所述的具有负载均衡和抗服务器开关抖动能力的服务器集群实时能耗优化方法，其特征在于，所述负载均衡控制因子BalanceControl = ∑i(vi/L*∑jhi,j)，其中，
4. 根据权利要求3所述的具有负载均衡和抗服务器开关抖动能力的服务器集群实时能耗优化方法，其特征在于，所述服务器开关抑制因子SwitchSuppression = Flagrise* ∑iri + Flagfall * ∑isi + Flagfluctuation * (∑iri + ∑isi)，其中，Flagrise、Flagfall和Flagfluctuation为三个状态标志，分别表示集群负载是否处于持续上升状态，集群负载是否处于持续下降状态，以及集群负载是否处于波动状态，计算方式为：
5.根据权利要求4
...【技术特征摘要】
1.一种具有负载均衡和抗服务器开关抖动能力的服务器集群实时能耗优化方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的具有负载均衡和抗服务器开关抖动能力的服务器集群实时能耗优化方法，其特征在于，所述服务器型号内的负载均衡策略如下：
3. 根据权利要求2所述的具有负载均衡和抗服务器开关抖动能力的服务器集群实时能耗优化方法，其特征在于，所述负载均衡控制因子balancecontrol = ∑i(vi/l*∑jhi,j)，其中，
4. 根据权利要求3所述的具有负载均衡和抗服务器开关抖动能力的服务器集群实时能耗优化方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：熊智，张钊铭，蔡玲如，许建龙，汪飞，
申请(专利权)人：汕头大学，
类型：发明
国别省市：
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