[发明专利]一种基于数据挖掘的服务器功耗管理系统

摘要

本发明提供一种基于数据挖掘的服务器功耗管理系统，包括状态数据库、功耗控制策略库、状态监测器、分析器、计划器、功耗控制器、服务器功耗管理消息接口、人机交互界面等子组件，状态监测器、分析器、计划器和功耗控制器及功耗控制策略库是服务器功耗管理系统的核心，形成了完整的监视—分析—计划—执行控制闭环。该一种基于数据挖掘的服务器功耗管理系统和现有技术相比弥补了现有服务器功耗管理系统中由于只能采用人工预定义策略进行功耗管理，可能存在的功耗控制策略选择有误、对系统配置或外部环境变化适应性差、管理复杂度高等问题。

主权项

一种基于数据挖掘的服务器功耗管理系统，其特征在于：其结构包括状态数据库：包括功耗数据、负载数据、热能数据三种类型；功耗控制策略库：存储的具体功耗控制策略是从状态到控制动作的映射关系；状态监测器：感知系统状态, 将部件功耗、负载、热能状态保存至对应数据库中；分析器：根据状态数据库中的历史数据进行数据抽取、清理、转换，完成数据预处理工作，并基于数据挖掘方法进行功耗‑负载关联模型分析工作，并以此为基础对功耗控制策略库进行更新、演进和完善；计划器：通过状态数据库中得到状态信息，并基于功耗控制策略库中提供的状态与动作映射关系，调度功耗控制器执行具体功耗控制动作；功耗控制器：对具体功耗控制策略进行实施；服务器功耗管理消息接口：提供消息服务，接收外部系统管理消息请求；人机交互界面：提供对系统功耗、负载、热能各种状态的监控，并以图形化的方式向用户展现；状态监测器负责采集功耗、负载、热能状态数据，并将其分别存储至功耗、负载、热能数据库中，其需要采集的状态数据类型具体如下：处理器功耗：状态监视器通过IPMI消息接口向BMC发起请求，BMC将该请求通过IPMI消息接口转发给ME，ME通过PECI接口从处理器获得；内存功耗：状态监视器通过IPMI消息接口向BMC发起请求，BMC将该请求通过IPMI消息接口转发给ME，ME通过PECI接口从内存控制器获得；系统功耗：状态监视器通过IPMI消息接口向BMC发起请求，BMC通过PMBUS总线从系统电源获得；系统/部件温度：状态监视器通过IPMI消息接口向BMC发起请求，BMC通过SMBUS总线从系统进风口/出风口/部件温度传感器获得；风扇转速：状态监视器通过IPMI消息接口向BMC发起请求，BMC通过SMBUS总线从系统风扇获得；处理器利用率、内存利用率、IO吞吐量、网络流量：状态监视器通过操作系统核心提供的对应计数器获得；所述功耗控制器具体实施的功耗控制动作包括处理器功耗限额、处理器频率控制、内存频率控制、网络带宽控制、整机功耗限额，其中：处理器功耗限额：功耗控制器通过IPMI消息接口向BMC发起请求，BMC将该请求通过IPMI消息接口转发给ME，ME通过向系统发送SMI或GPE中断通知BIOS提供的SMI Handler或ASL Code，由SMI Handler或ASL Code具体完成处理器P/T‑State的切换以达到处理器功耗限额的目的；处理器频率控制：功耗控制器调用处理器频率控制模块实现；内存频率控制：功耗控制器通过IPMI消息接口向BMC发起请求，BMC将该请求通过IPMI消息接口转发给ME，ME通过PECI接口向内存控制器发出频率调整控制指令；网络带宽控制：功耗控制器调用网络带宽控制模块实现，网络带宽控制模块通过调整PCI/PCI‑E总线带宽、调整设备工作速率的方式进行实现；整机功耗限额：功耗控制器通过IPMI消息接口向BMC发起请求，BMC通过PMBUS总线向系统电源发送输出功率限制控制指令；所述分析器基于负载、功耗及热能历史数据，遵循数据预处理、关联规则挖掘、控制策略推导的步骤完成对功耗控制策略的持续演进、优化和完善，其中数据预处理步骤又细分为数据清理、数据集成、数据变换、数据规约四种类型，其中：数据清理：数据清理过程即完成从脏数据至干净数据的过程，具体采用遗漏值填充、局外者识别、不一致数据纠正的方法进行实现；数据集成：数据集成即将多个数据源集成至一致的数据仓库的过程，具体采用实体识别、冗余数据相关性分析、数据冲突检测的方法进行实现；数据变换：数据变换即将数据转换成适合于数据挖掘形式的过程，具体实现方法包括平滑、泛化、规范化，其中平滑是指去除数据噪音，泛化是指使用概念分层，用高层次概念替换低层次原始数据，规范化是指将属性数据按比例缩放，使之落入一个特定区间中；数据规约：数据规约即用来得到数据集的规约表示以减小待挖掘数据集的大小，采用数据聚集、维规约、数据压缩的方法进行实现；计划器通过功耗、负载、热能数据库中得到状态信息，并基于功耗控制策略知识库中提供的状态与动作映射关系，调度功耗控制器完成具体功耗控制动作的执行。