[发明专利]分布式绿色云数据中心中空间觉察的请求调度与优化方法

说明书

本发明公开一种分布式绿色云数据中心中空间觉察的请求调度与优化方法，该方法综合考虑了火力发电方式产生的电能价格、风速、太阳辐射强度、现场空气密度等因素在不同地理位置的变化。针对多个应用的请求，该方法建立了分布式绿色云数据中心环境下处理多类型应用请求的架构，基于此，建立了云提供商总成本的请求调度的非线性约束优化模型，设计了一种惩罚函数方法将其转化为无约束优化模型，然后采用基于模拟退火和蝙蝠算法的混合元启发式优化算法求解该模型，实现分布式绿色云数据中心环境下空间觉察的请求调度。本发明能够将所有到达的应用请求调度到多个绿色云数据中心中执行，从而最小化云提供商的总成本并保证所有应用请求的延迟时间要求。

技术领域

本发明涉及云计算资源调度技术领域。更具体地，涉及一种分布式绿色云数据中心中空间觉察的请求调度与优化方法。

背景技术

为了使全球的用户均可灵活地使用资源服务，云计算中的基础设施通常包括数以百万计的服务器和冷却设施。近年来随着应用类型和数量的增加，绿色云提供商(如微软、亚马逊)的能量成本显著增加。2014年美国所有的数据中心的能量消耗达到了700亿千瓦时，这占美国总消耗能量的2％。数据表明这一比重在2020年将会达到4％。在美国，超过57％的能量是通过燃烧煤等化石燃料以火力发电的方式获得的。然而，这将会给全球的环境带来不可逆的损害和污染。越来越多的数据中心部署了可再生能源装置来降低通过以火力发电的方式获得的能量。

为保证用户的应用请求的服务质量，用户与云提供商之间通常会签订服务等级协议。该协议中指定了如果应用请求的延迟时间要求不能得到满足，云提供商将会向用户支付高昂的惩罚费用。因此，云提供商需要严格保证用户的应用请求的延迟时间要求，并将其调度到绿色云数据中心中。而用户的应用请求的到达无特定规律，而单个绿色云数据中心的资源有限因此无法处理所有应用的请求。通常为防止单个绿色云数据中心过载，每个云提供商往往在多个不同的地理位置安装多个可用的绿色云数据中心。而用户的请求数据必须通过由多个网络服务提供商，然后才能达到分布式的多个绿色云数据中心。目前云提供商每天需要传输超过1PB的数据。因此，目前绿色云提供商的总成本主要包括网络带宽成本和能量成本。此外，为了向用户提供低延迟和高可用性的服务，每个绿色云数据中心通过多个可用的网络服务提供商传输用户的请求数据和向用户返回的响应数据。

此外，在分布式绿色云数据中心环境下，火力发电方式产生的电能价格、风速、太阳辐射强度、现场空气密度、每个绿色云数据中心中最大可用的能量限制及服务器个数限制等因素在位于不同地理位置的绿色云数据中心之间的差异。此外，网络服务提供商的单位带宽价格、带宽容量限制等同样随着地理位置的不同而变化。因此分布式绿色云数据中心提供商可以利用一种空间觉察的请求调度与优化方法，从而在满足所有应用请求的延迟时间要求的同时最小化分布式绿色云数据中心提供商的总成本(包括网络带宽成本和能量成本)。该方法需要保证在每个应用请求的延迟时间要求内，为所有应用的请求指定最优的网络服务提供商和确定每个绿色云数据中心的服务器配置，从而将这些请求调度到多个位于不同地理位置的绿色云数据中心中执行。

因此，需要提供一种在满足所有应用请求的延迟时间要求的同时最小化分布式绿色云数据中心提供商总成本的空间觉察的请求调度与优化方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分布式绿色云数据中心中空间觉察的请求调度与优化方法，综合考虑火力发电方式产生的电能价格、风速、太阳辐射强度、现场空气密度等因素在不同地理位置的变化，能够智能地将所有到达的应用请求调度到多个绿色云数据中心中执行，从而最小化分布式绿色云数据中心提供商的总成本并且保证所有应用请求的延迟时间要求。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：