一種云計(jì)算系統(tǒng)的能效監(jiān)控和管理方法與系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種云計(jì)算系統(tǒng)的能效監(jiān)控和管理方法，以及一種云計(jì)算系統(tǒng)的能效監(jiān)控和管理系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的云計(jì)算系統(tǒng)的能效監(jiān)控和管理方法，其中物理服務(wù)器和虛擬機(jī)上運(yùn)行的監(jiān)控代理服務(wù)主動(dòng)且定時(shí)向域監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)送監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，通過(guò)引入域監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)匯聚節(jié)點(diǎn)，降低了云計(jì)算能效監(jiān)控系統(tǒng)的復(fù)雜性，降低了控制節(jié)點(diǎn)服務(wù)器的負(fù)載和避免了突發(fā)的網(wǎng)絡(luò)通信造成的網(wǎng)絡(luò)擁塞。采用本發(fā)明的云計(jì)算系統(tǒng)的能效監(jiān)控和管理方法，根據(jù)將物理服務(wù)器和虛擬機(jī)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)輸入服務(wù)器能耗的評(píng)估模型估算出的能耗情況，為虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)遷移計(jì)劃的制定提供支持，從而節(jié)約能耗。
【專利說(shuō)明】一種云計(jì)算系統(tǒng)的能效監(jiān)控和管理方法與系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及云計(jì)算中的能耗監(jiān)控和管理領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種云計(jì)算系統(tǒng)的能效監(jiān)控和管理方法，以及一種云計(jì)算系統(tǒng)的能效監(jiān)控和管理系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]云計(jì)算是一種按使用量付費(fèi)的模式，這種模式提供可用的、便捷的、按需的網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)，進(jìn)入可配置的計(jì)算資源共享池(資源包括網(wǎng)絡(luò)，服務(wù)器，存儲(chǔ)，應(yīng)用軟件，服務(wù))，這些資源能夠被快速提供，只需投入很少的管理工作，或與服務(wù)供應(yīng)商進(jìn)行很少的交互。
[0003]云計(jì)算部署模型分為4類，包括:公有云、私有云、社區(qū)云和混合云。公有云的云基礎(chǔ)設(shè)施是對(duì)整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)開放的。它由一個(gè)云計(jì)算服務(wù)提供商(商業(yè)機(jī)構(gòu)，教育機(jī)構(gòu)或者政府機(jī)構(gòu))進(jìn)行運(yùn)營(yíng)，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)向用戶提供云服務(wù)，任何人都具有有償或無(wú)償使用的權(quán)限。相對(duì)公有云，私有云是不對(duì)外開放或者有限度對(duì)外開放的，由某個(gè)組織或企業(yè)完成建設(shè)、管理和使用。其使用對(duì)象主要位于組織內(nèi)部。社區(qū)云由幾個(gè)組織共享的云端基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)成。其支持特定的社群，具備共同的關(guān)切事項(xiàng)，如:任務(wù)目標(biāo)、安全需求等。管理者可以是組織本身，也可以是第三方；管理者的位置可能位于組織內(nèi)部，也可能位于組織外部。混合云綜合了兩種或者兩種以上的云計(jì)算模式，可以使私有云和公有云的混合，也可以是私有云和社區(qū)云的混合。如:私有云可以從公有云獲取計(jì)算資源作為其自身基礎(chǔ)設(shè)施的補(bǔ)充?；旌显茣?huì)提供一個(gè)統(tǒng)一的接口或者管理平面，對(duì)于最終用戶而言，從不同的云計(jì)算模式獲取的服務(wù)具有一致性。
[0004]數(shù)據(jù)中心的高能耗一直是一個(gè)突出的問(wèn)題。特別是當(dāng)今云計(jì)算時(shí)代，更多的計(jì)算、存儲(chǔ)資源集中在云端，給能耗的高效管理帶來(lái)更大的挑戰(zhàn)。研究表明:全球的企業(yè)每年要花費(fèi)400億美元左右用于能耗。數(shù)據(jù)中心的高能耗問(wèn)題不僅造成電能的浪費(fèi)，也對(duì)環(huán)境造成破壞。美國(guó)聯(lián)邦機(jī)構(gòu)已經(jīng)指出高能耗問(wèn)題將對(duì)空氣質(zhì)量、國(guó)家安全、氣候變化、電網(wǎng)可靠性等方面造成嚴(yán)重影響。因此，云計(jì)算時(shí)代的數(shù)據(jù)中心的節(jié)能刻不容緩，能耗優(yōu)化管理已經(jīng)成為云時(shí)代數(shù)據(jù)中心亟待解決的重要問(wèn)題。
[0005]提高能源利用效率的最有效方式之一就是使用更少的服務(wù)器執(zhí)行計(jì)算，例如使用虛擬化技術(shù)將多個(gè)應(yīng)用程序合并到單個(gè)服務(wù)器上同時(shí)運(yùn)行。服務(wù)器整合的潛力是驚人的。運(yùn)行單一的企業(yè)應(yīng)用的傳統(tǒng)物理服務(wù)器的總資源占有率大約只有5%至15%，這意味著相同的服務(wù)器有能力承載10個(gè)虛擬機(jī)，即使平均每個(gè)虛擬機(jī)使用服務(wù)器總計(jì)算能力的8%，該服務(wù)器在取代10臺(tái)物理服務(wù)器之后仍能保留總計(jì)算能力的20%。
[0006]服務(wù)器整合并不等于全部整合，而應(yīng)該根據(jù)工作負(fù)載、所使用的技術(shù)和支持團(tuán)隊(duì)的特點(diǎn)來(lái)決定如何整合。剛剛接觸虛擬化技術(shù)的企業(yè)應(yīng)該從非關(guān)鍵的應(yīng)用程序開始，先進(jìn)行有限的虛擬化整合，然后逐漸提高整合水平和虛擬化更重要的工作負(fù)載。由于需要對(duì)虛擬機(jī)進(jìn)行跟蹤、監(jiān)視和控制，虛擬化提升了系統(tǒng)管理工具和實(shí)踐的重要性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種節(jié)約能耗的云計(jì)算系統(tǒng)的能效監(jiān)控和管理方法，以及一種云計(jì)算系統(tǒng)的能效監(jiān)控和管理系統(tǒng)。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0009]一種云計(jì)算系統(tǒng)的能效監(jiān)控和管理方法，步驟如下:
[0010]I)通過(guò)運(yùn)行在物理服務(wù)器和虛擬機(jī)上的監(jiān)控代理服務(wù)，獲取相應(yīng)物理服務(wù)器和虛擬機(jī)關(guān)鍵性能指標(biāo)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)；
[0011]2)通過(guò)域監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)匯聚節(jié)點(diǎn)將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)統(tǒng)一發(fā)送到控制節(jié)點(diǎn)；
[0012]3)由運(yùn)行在控制節(jié)點(diǎn)上的數(shù)據(jù)接收服務(wù)獲取后，發(fā)送給資源負(fù)載監(jiān)控服務(wù)和能耗監(jiān)控服務(wù)；
[0013]4)將能耗情況和資源負(fù)載情況輸入資源分配決策器，生成虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)遷移策略，并由VM遷移執(zhí)行器執(zhí)行虛擬機(jī)遷移策略；
[0014]5)遷移完成后將空載的物理服務(wù)器置于休眠狀態(tài)。
[0015]作為優(yōu)選，生成遷移策略前，將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)輸入能耗估算模型，估算能耗情況。
[0016]作為優(yōu)選，估算虛擬機(jī)和服務(wù)器的能耗情況的步驟如下:
[0017]A)建立能耗模型，把各類型的資源利用率和整體系統(tǒng)能耗建立聯(lián)系；
[0018]B)使用監(jiān)控工具測(cè)量每個(gè)虛擬機(jī)運(yùn)行時(shí)的各類型的資源利用率；
[0019]C)評(píng)估虛擬機(jī)能耗情況。
[0020]作為優(yōu)選，虛擬機(jī)和服務(wù)器的總能耗Esotvct = Eidle+Eepu+Emem+Ediek+Enet，其中，Ecpu為CPU能耗，Emem為內(nèi)存能耗，Edisk為磁盤能耗，Eidle為服務(wù)器空閑能耗、Enet為服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)能耗。
[0021 ] 作為優(yōu)選,CPU能耗的能耗模型為Eotj = a CPUuCPU+ y 其中，Ucpu表示處理器利用率，通過(guò)處理器的活動(dòng)次數(shù)與休眠次數(shù)確定，Cimi和Ymi表示CPU能耗模型的固定常數(shù)。
[0022]作為優(yōu)選,通過(guò)記錄最后一層Cache的缺失次數(shù)確定內(nèi)存能耗，內(nèi)存能耗模型為:Emem(T) = aMUT) + Y_，其中，Em(T)表示T時(shí)間內(nèi)內(nèi)存的總能耗，^T)表示T時(shí)間內(nèi)LLC缺失次數(shù)，α-和Ynrem表示內(nèi)存能耗模型的固定常數(shù)。
[0023]作為優(yōu)選,硬盤能耗模型為:EdisdT) = a rtbr+awbbw+Ydisk，通過(guò)獲取硬盤的讀字節(jié)數(shù)和寫字節(jié)數(shù)來(lái)建立，其中，Edisk (T)表示T時(shí)間內(nèi)硬盤的能耗，b表示T時(shí)間內(nèi)讀的字節(jié)數(shù)，bw表示T時(shí)間內(nèi)寫的字節(jié)數(shù).aA、Ciwb和Ydisk為硬盤能耗模型的固定常數(shù)。
[0024]作為優(yōu)選，預(yù)設(shè)硬盤讀寫的能耗相同，則硬盤能耗模型為=Edisk(T)=a KlXbltl+Ydisk,其中，b1(l表示讀和寫的總字節(jié)數(shù)，a 10為硬盤能耗模型的固定常數(shù)。
[0025]一種云計(jì)算系統(tǒng)的能效監(jiān)控和管理系統(tǒng)，包括云計(jì)算資源池、控制節(jié)點(diǎn)、域監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)匯聚節(jié)點(diǎn)、VM遷移執(zhí)行器；云計(jì)算資源池包括多個(gè)服務(wù)器管理域，服務(wù)器管理域包括多個(gè)物理服務(wù)器，物理服務(wù)器包括其上運(yùn)行的多個(gè)虛擬機(jī)和監(jiān)控代理服務(wù)，虛擬機(jī)包括其上運(yùn)行的監(jiān)控代理服務(wù)；監(jiān)控代理服務(wù)運(yùn)行于所監(jiān)控的物理服務(wù)器和虛擬機(jī)上，用于獲取物理服務(wù)器和虛擬機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)發(fā)送到域監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)匯聚節(jié)點(diǎn)。
[0026]作為優(yōu)選，域監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)匯聚節(jié)點(diǎn)包括其監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)接收服務(wù)和數(shù)據(jù)整合服務(wù)；VM遷移執(zhí)行器包括遷移操作執(zhí)行功能和遷移狀態(tài)輪循功能；控制節(jié)點(diǎn)，包括數(shù)據(jù)接收服務(wù)、資源負(fù)載監(jiān)控服務(wù)、能耗監(jiān)控服務(wù)和資源分配決策器；
[0027]其中，數(shù)據(jù)接收服務(wù)用于接收域數(shù)據(jù)匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)送的物理服務(wù)器和虛擬機(jī)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，并將接收到的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)發(fā)送給資源負(fù)載監(jiān)控服務(wù)和能耗監(jiān)控服務(wù)；
[0028]資源負(fù)載監(jiān)控服務(wù)用于根據(jù)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)生成物理服務(wù)器的負(fù)載情況；
[0029]能耗監(jiān)控服務(wù)用于將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)輸入能耗模型估算能耗情況。
[0030]資源分配決策器用于根據(jù)負(fù)載情況和能耗情況生成虛擬機(jī)遷移策略。
[0031]本發(fā)明的有益效果如下:
[0032]根據(jù)本發(fā)明的云計(jì)算系統(tǒng)的能效監(jiān)控和管理方法，其中物理服務(wù)器和虛擬機(jī)上運(yùn)行的監(jiān)控代理服務(wù)主動(dòng)且定時(shí)向域監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)送監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，通過(guò)弓丨入域監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)匯聚節(jié)點(diǎn)，降低了云計(jì)算能效監(jiān)控系統(tǒng)的復(fù)雜性，降低了控制節(jié)點(diǎn)服務(wù)器的負(fù)載和避免了突發(fā)的網(wǎng)絡(luò)通信造成的網(wǎng)絡(luò)擁塞。
[0033]采用本發(fā)明的云計(jì)算系統(tǒng)的能效監(jiān)控和管理方法，根據(jù)將物理服務(wù)器和虛擬機(jī)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)輸入服務(wù)器能耗的評(píng)估模型估算出的能耗情況，為虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)遷移計(jì)劃的制定提供支持，從而節(jié)約能耗。
[0034]本發(fā)明的實(shí)施，企業(yè)可以輕易地虛擬化現(xiàn)有的服務(wù)器群，然后緊跟后續(xù)技術(shù)的更替周期對(duì)服務(wù)器系統(tǒng)進(jìn)行有序的升級(jí)。服務(wù)器升級(jí)讓II團(tuán)隊(duì)有機(jī)會(huì)優(yōu)化整合工作，讓虛擬機(jī)在服務(wù)器之間的分配更均衡。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0035]圖1是本發(fā)明的方法的流程示意圖；
[0036]圖2是本發(fā)明的系統(tǒng)的調(diào)度實(shí)施示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0037]以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0038]本發(fā)明提供一種云計(jì)算系統(tǒng)的能效監(jiān)控和管理方法，如圖1所示，具體步驟如下:
[0039]步驟1，通過(guò)運(yùn)行在物理服務(wù)器和虛擬機(jī)上的監(jiān)控代理服務(wù)定期收集物理服務(wù)器和虛擬機(jī)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)；
[0040]步驟2，將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)輸入能耗估算模型，估算能耗情況；
[0041]步驟3，根據(jù)服務(wù)器的負(fù)載監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和能耗估算結(jié)果制定虛擬機(jī)遷移策略；
[0042]步驟4，判斷虛擬機(jī)所在物理服務(wù)器當(dāng)前任務(wù)是否執(zhí)行完畢，若執(zhí)行完畢，則進(jìn)入步驟5，否則等待物理服務(wù)器執(zhí)行完畢，進(jìn)入步驟4 ；
[0043]步驟5，在服務(wù)器管理域內(nèi)選擇虛擬機(jī)遷移的目標(biāo)物理服務(wù)器；
[0044]步驟6，執(zhí)行虛擬機(jī)遷移計(jì)劃；
[0045]步驟7，判斷虛擬機(jī)遷移是否成功，若成功，則進(jìn)入步驟8，否則，進(jìn)入步驟5 ；
[0046]步驟8，物理服務(wù)器進(jìn)入休眠模式，返回步驟1。
[0047]生成遷移策略前，將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)輸入能耗估算模型，估算能耗情況。虛擬機(jī)和服務(wù)器的能耗測(cè)量的基本思路如下:首先，建立能耗模型，把各類型的資源利用率(如利用率)和整體系統(tǒng)能耗建立聯(lián)系，為簡(jiǎn)單起見不考慮處在相對(duì)較低利用率層次的其它類型資源的能耗；然后，使用輕量級(jí)監(jiān)控工具測(cè)量每個(gè)虛擬機(jī)運(yùn)行時(shí)的不同資源的利用率，例如可以通過(guò)典型虛擬化平臺(tái)(如提供的硬件性能計(jì)數(shù)器進(jìn)行在線的輪廓分析；最后，評(píng)估虛擬機(jī)能耗情況。輸入資源利用率，通過(guò)資源能耗模型的計(jì)算，間接推斷虛擬機(jī)的能耗?；谝陨纤悸?，系統(tǒng)的總能耗可以表示為:
[0048]Eserver = Eidle+Ecpu+Emem+Edisk+Enet ；
[0049]其中，Ecpu為CPU能耗，Em為內(nèi)存能耗，Edisk為磁盤能耗，Eidle為服務(wù)器空閑能耗、Enet為服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)能耗。
[0050]CPU能耗模型，取決于于多個(gè)因素，如CPU子單元的活動(dòng)情況，指令執(zhí)行的情況，處理器中緩存的使用情況，和處理器當(dāng)前工作頻率的高低。精確的CPU能耗模型，需要考慮所有因素，會(huì)使得監(jiān)控的開銷過(guò)大，所以不適合CPU的實(shí)時(shí)能耗評(píng)估。而跟蹤處理器的活動(dòng)和休眠次數(shù)，可以從操作系統(tǒng)中獲得。對(duì)于已知處理器利用率的CPU的能耗模型如下:
[0051]Ecpu — a CPUuCPU+ Y CPU ；
[0052]其中，Umi表示處理器利用率，Cimi和Ymi表示CPU能耗模型的固定常數(shù)，根據(jù)不同型號(hào)的CPU，可以通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)驗(yàn)方法獲得。
[0053]如果一個(gè)虛擬機(jī)A的處理器利用率表示為Uoti, A，那么該虛擬機(jī)的能耗Eoti, A為:
[0054]Ecpu, A — a CPUuCPU,A。
[0055]內(nèi)存能耗模型，決定內(nèi)存能耗的主要因素是內(nèi)存讀寫吞吐量。有一種輕量級(jí)的內(nèi)存吞吐量的評(píng)估方法，即記錄最后一層Cache (Last Level Cache)的缺失次數(shù),這在大多數(shù)處理器上很容易獲得。使用這些指標(biāo)，內(nèi)存的能耗模型可以被寫為如下形式:
_] Emem(T) = QJllJT)+ γ_;
[0057]其中，Em⑴表示T時(shí)間內(nèi)內(nèi)存的總能耗，Nllc⑴表示T時(shí)間內(nèi)LLC缺失次數(shù)， 和表示內(nèi)存能耗模型的固定參數(shù)，根據(jù)不同型號(hào)和容量的內(nèi)存，通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)驗(yàn)方法獲得。
[0058]因?yàn)閮?nèi)存訪問(wèn)由硬件邏輯單元直接管理，操作系統(tǒng)和Hypervisor不能直接訪問(wèn)，所以直接跟蹤虛擬機(jī)的LLC缺失不容易實(shí)現(xiàn)。大多數(shù)的處理器把LLC缺失作為硬件的一個(gè)性能計(jì)數(shù)器，如Intel Nehalem處理器在每個(gè)核上都提供這個(gè)功能。通過(guò)跟蹤每個(gè)虛擬機(jī)在每個(gè)核上因上下文切換而導(dǎo)致的LLC缺失次數(shù)，我們就能獲得相應(yīng)虛擬機(jī)的LLC的缺失次數(shù)。因此虛擬機(jī)A的內(nèi)存能耗模型如下:
[0059]Emem, A(T) = a Jllc, A(T)；
[0060]其中，E_,A (T)表示一個(gè)虛擬機(jī)A在T時(shí)間內(nèi)在所有核上的LLC缺失次數(shù)，Cinrem表示模型參數(shù)。
[0061]磁盤能耗模型,可以使用通過(guò)Hypervisor獲取到硬盤的讀字節(jié)數(shù)和寫字節(jié)數(shù)來(lái)建立能耗模型:
[0062]Edisk (T) — a rbbr+ a wbbw+ Y disk ；
[0063]其中，Edisk(T)表示T時(shí)間內(nèi)硬盤的能耗，b,表示T時(shí)間內(nèi)讀的字節(jié)數(shù)，bw表示T時(shí)間內(nèi)寫的字節(jié)數(shù).art、awb和Y-,表示磁盤能耗模型的固定常數(shù)，根據(jù)不同型號(hào)和容量的磁盤，通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)驗(yàn)方法獲取。
[0064]硬盤處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，虛擬機(jī)不一定是處于活動(dòng)狀態(tài)，因?yàn)镠ypervisor在此時(shí)可能正在進(jìn)行批處理I/o中斷，或者緩存I/O操作。因此，需要在Hypervisor中顯式的跟蹤I/O操作。因此，可以得到以下的虛擬機(jī)A的磁盤能耗模型:
[0065]Edisk, A = a rbbr, A+ a wbbw, A ；
[0066]其中，b?A和bw,A表示虛擬機(jī)A讀和寫的字節(jié)數(shù)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)論，可以忽略硬盤讀和寫的能耗差別。所以采用一個(gè)共同的參數(shù)，1?表示讀和寫的總字節(jié)數(shù)，。為模型參數(shù)，因此可以把模型簡(jiǎn)化為:
[0067]已虹成⑴—310^^10^、(11815 ；
[0068]相應(yīng)的虛擬機(jī)八的硬盤能耗為:
[0069]￡(115)5,4 — 0 10^^10,4 ；
[0070]其中，表示虛擬機(jī)4的讀和寫的總字節(jié)數(shù)，0 10為磁盤能耗模型的固定參數(shù)，根據(jù)不同型號(hào)和容量磁盤，通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)驗(yàn)方法獲取。
[0071]本發(fā)明還提供了一種云計(jì)算能耗監(jiān)控和管理系統(tǒng)，如圖2所示，包括:包括云計(jì)算資源池、控制節(jié)點(diǎn)、域監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)匯聚節(jié)點(diǎn)、VI遷移執(zhí)行器，共同用于處理監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和遷移虛擬機(jī)。
[0072]云計(jì)算資源池包括多個(gè)服務(wù)器管理域(服務(wù)器管理域……服務(wù)器管理域0=)；
[0073]服務(wù)器管理域包括多個(gè)物理服務(wù)器(物理服務(wù)器06……物理服務(wù)器04。，物理服務(wù)器……物理服務(wù)器0。％ ；
[0074]物理服務(wù)器包括其上運(yùn)行的多個(gè)虛擬機(jī)和監(jiān)控代理服務(wù)；
[0075]虛擬機(jī)包括其上運(yùn)行的監(jiān)控代理服務(wù)。
[0076]其中，所述的監(jiān)控代理服務(wù)，運(yùn)行于所監(jiān)控的服務(wù)服務(wù)器和虛擬機(jī)上，用于獲取物理服務(wù)器和虛擬機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)發(fā)送到域監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)匯聚節(jié)點(diǎn)。
[0077]控制節(jié)點(diǎn)包括數(shù)據(jù)接收服務(wù)、資源負(fù)載監(jiān)控服務(wù)、能耗監(jiān)控服務(wù)和資源分配決策器。
[0078]其中，所述的數(shù)據(jù)接收服務(wù)，用于接收域數(shù)據(jù)匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)送的物理服務(wù)器和虛擬機(jī)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，并將接收到的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)發(fā)送給資源負(fù)載監(jiān)控服務(wù)和能耗監(jiān)控服務(wù)；
[0079]所述的資源負(fù)載監(jiān)控服務(wù)，用于根據(jù)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)生成物理服務(wù)器的負(fù)載情況；
[0080]所述的能耗監(jiān)控服務(wù)，用于將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)輸入能耗模型估算能耗情況；
[0081]所述的資源分配決策器，用于根據(jù)負(fù)載情況和能耗情況生成虛擬機(jī)遷移策略。
[0082]域監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)匯聚節(jié)點(diǎn)，包括其監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)接收服務(wù)和數(shù)據(jù)整合服務(wù)。
[0083]VI遷移執(zhí)行器，包括遷移操作執(zhí)行功能和遷移狀態(tài)輪循功能。
[0084]云計(jì)算資源池中將一定數(shù)量01臺(tái))的物理服務(wù)器分成一個(gè)服務(wù)器管理域，便于管理物理服務(wù)器和收集監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。
[0085]服務(wù)器管理域中的物理服務(wù)器和其中運(yùn)行的虛擬機(jī)運(yùn)行監(jiān)控代理服務(wù)，將物理服務(wù)器和虛擬機(jī)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)發(fā)送到域監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)匯聚節(jié)點(diǎn)。域監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)匯聚節(jié)點(diǎn)將接收到的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)整合后發(fā)送到控制節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)接收服務(wù)。
[0086]控制節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)接收服務(wù)用于接收各域監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)送的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，并將整合后的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)分別發(fā)送給資源負(fù)載監(jiān)控服務(wù)和能耗監(jiān)控服務(wù)，其中資源負(fù)載監(jiān)控服務(wù)輸出物理服務(wù)器的負(fù)載情況，其中能耗監(jiān)控服務(wù)根據(jù)能耗估算模型輸出物理服務(wù)器和虛擬機(jī)的能耗情況。負(fù)載情況和能耗情況輸入資源分配決策器，制定虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)遷移計(jì)劃，將遷移操作命令輸出到對(duì)應(yīng)服務(wù)器管理域的VI遷移執(zhí)行器。
[0087]VI遷移執(zhí)行器收到遷移操作命令后，執(zhí)行虛擬機(jī)遷移操作。虛擬機(jī)遷移完成后，將相應(yīng)的物理服務(wù)器置于休眠狀態(tài)，節(jié)約能耗。
[0088]上述實(shí)施例僅是用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，而并非用作對(duì)本發(fā)明的限定。只要是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、變型等都將落在本發(fā)明的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種云計(jì)算系統(tǒng)的能效監(jiān)控和管理方法，其特征在于，步驟如下: 1)通過(guò)運(yùn)行在物理服務(wù)器和虛擬機(jī)上的監(jiān)控代理服務(wù)，獲取相應(yīng)物理服務(wù)器和虛擬機(jī)關(guān)鍵性能指標(biāo)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)； 2)通過(guò)域監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)匯聚節(jié)點(diǎn)將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)統(tǒng)一發(fā)送到控制節(jié)點(diǎn)； 3)由運(yùn)行在控制節(jié)點(diǎn)上的數(shù)據(jù)接收服務(wù)獲取后，發(fā)送給資源負(fù)載監(jiān)控服務(wù)和能耗監(jiān)控服務(wù)； 4)將能耗情況和資源負(fù)載情況輸入資源分配決策器，生成虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)遷移策略，并由VM遷移執(zhí)行器執(zhí)行虛擬機(jī)遷移策略； 5)遷移完成后將空載的物理服務(wù)器置于休眠狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的云計(jì)算系統(tǒng)的能效監(jiān)控和管理方法，其特征在于，生成遷移策略前，將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)輸入能耗估算模型，估算能耗情況。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的云計(jì)算系統(tǒng)的能效監(jiān)控和管理方法，其特征在于，估算虛擬機(jī)和服務(wù)器的能耗情況的步驟如下: A)建立能耗模型，把各類型的資源利用率和整體系統(tǒng)能耗建立聯(lián)系； B)使用監(jiān)控工具測(cè)量每個(gè)虛擬機(jī)運(yùn)行時(shí)的各類型的資源利用率； C)評(píng)估虛擬機(jī)能耗情況。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的云計(jì)算系統(tǒng)的能效監(jiān)控和管理方法，其特征在于，虛擬機(jī)和服務(wù)器的總能耗Ε_ν?Ε—+Ε_+ΕΜ+υΕ_，其中，EepuSCPU能耗，E_為內(nèi)存能耗，Ediek為磁盤能耗，Eidle為服務(wù)器空閑能耗、Enet為服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)能耗。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的云計(jì)算系統(tǒng)的能效監(jiān)控和管理方法，其特征在于，CPU能耗的能耗模型為Eot = a CPUuCPU+ y ，其中，uCPU表示處理器利用率，通過(guò)處理器的活動(dòng)次數(shù)與休眠次數(shù)確定，a cpu和Y cpu表示CPU能耗模型的固定常數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的云計(jì)算系統(tǒng)的能效監(jiān)控和管理方法，其特征在于，通過(guò)記錄最后一層Cache的缺失次數(shù)確定內(nèi)存能耗，內(nèi)存能耗模型為疋-⑴=αΜΝΜ(Τ) + γ_，其中，Ε_⑴表示Τ時(shí)間內(nèi)內(nèi)存的總能耗，Nllc⑴表示T時(shí)間內(nèi)LLC缺失次數(shù)，a mem和Y mem表示內(nèi)存能耗模型的固定參數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的云計(jì)算系統(tǒng)的能效監(jiān)控和管理方法，其特征在于，硬盤能耗模型為:Edisk(T) = aAb,+ awbbw+Ydisk，通過(guò)獲取硬盤的讀字節(jié)數(shù)和寫字節(jié)數(shù)來(lái)建立，其中，Edisk(T)表示T時(shí)間內(nèi)硬盤的能耗，br表示T時(shí)間內(nèi)讀的字節(jié)數(shù)，bw表示T時(shí)間內(nèi)寫的字節(jié)數(shù)。aA、awb和YdiskS硬盤能耗模型的固定常數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的云計(jì)算系統(tǒng)的能效監(jiān)控和管理方法，其特征在于，預(yù)設(shè)硬盤讀寫的能耗相同，則硬盤能耗模型為:Edisk(T) = a1(lXb1(l+Ydisk，其中，b1(l表示讀和寫的總字節(jié)數(shù)，a 1(|為硬盤能耗模型的固定常數(shù)。
9.一種云計(jì)算系統(tǒng)的能效監(jiān)控和管理系統(tǒng)，其特征在于，包括云計(jì)算資源池、控制節(jié)點(diǎn)、域監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)匯聚節(jié)點(diǎn)、VM遷移執(zhí)行器；云計(jì)算資源池包括多個(gè)服務(wù)器管理域，服務(wù)器管理域包括多個(gè)物理服務(wù)器，物理服務(wù)器包括其上運(yùn)行的多個(gè)虛擬機(jī)和監(jiān)控代理服務(wù)，虛擬機(jī)包括其上運(yùn)行的監(jiān)控代理服務(wù)；監(jiān)控代理服務(wù)運(yùn)行于所監(jiān)控的物理服務(wù)器和虛擬機(jī)上，用于獲取物理服務(wù)器和虛擬機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)發(fā)送到域監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)匯聚節(jié)點(diǎn)。
10.如權(quán)利要求9所述的云計(jì)算系統(tǒng)的能效監(jiān)控和管理系統(tǒng)，其特征在于，域監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)匯聚節(jié)點(diǎn)包括其監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)接收服務(wù)和數(shù)據(jù)整合服務(wù)；VM遷移執(zhí)行器包括遷移操作執(zhí)行功能和遷移狀態(tài)輪循功能；控制節(jié)點(diǎn)，包括數(shù)據(jù)接收服務(wù)、資源負(fù)載監(jiān)控服務(wù)、能耗監(jiān)控服務(wù)和資源分配決策器； 其中，數(shù)據(jù)接收服務(wù)用于接收域數(shù)據(jù)匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)送的物理服務(wù)器和虛擬機(jī)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，并將接收到的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)發(fā)送給資源負(fù)載監(jiān)控服務(wù)和能耗監(jiān)控服務(wù)； 資源負(fù)載監(jiān)控服務(wù)用于根據(jù)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)生成物理服務(wù)器的負(fù)載情況； 能耗監(jiān)控服務(wù)用于將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)輸入能耗模型估算能耗情況。 資源分配決策器用于根據(jù)負(fù)載情況和能耗情況生成虛擬機(jī)遷移策略。
【文檔編號(hào)】H04L29/08GK104301389SQ201410481851
【公開日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月19日
【發(fā)明者】陳永紅, 蔣堃, 侯雪艷, 田暉, 王田, 蔡奕僑 申請(qǐng)人:華僑大學(xué)