[发明专利]云计算服务器的功耗和资源竞争协同控制的服务质量保障方法

摘要

本发明公开了一种云计算服务器的功耗和资源竞争协同控制的服务质量保障方法，该方法包括有：在初始化云计算服务器后进行各个参数设置的步骤；设置监测周期、调节主频步长、功耗上限的步骤；构建负载—缓存压力的关联数据和任务—主频的关联数据的步骤；最后根据延迟敏感性应用的需求不断调节批处理作业所在处理器的主频能够在满足功耗和服务质量保障的要求下最大限度提高批处理作业的吞吐量。本发明克服了传统单目标或双目标优化方法在保障延迟敏感型应用服务质量时无法兼顾功耗或批处理作业吞吐量的缺陷，通过离线分析和在线优化配置方法简化了多目标优化过程，能够有效指导数据中心服务器任务调度和资源优化配置。

主权项

1.一种云计算服务器的功耗和资源竞争协同控制的服务质量保障方法，其特征在于包括有下列步骤：步骤一，初始化云计算体系服务器，并设置下列各项参数；第一方面将服务器的电源管理驱动设置为高级配置与电源接口模式；第二方面将服务器中所有处理器的管理模式设置为用户空间模式；云计算体系服务器中处理器根据运行的程序不同可以分为应用型处理器processorAPP、测试软件型处理器processorRULER和任务型处理器processortask；第三方面采用功耗测试软件获取云计算体系服务器在空闲时的静态功耗和在工作时的动态功耗；空闲时的静态功耗记为工作时的动态功耗记为第四方面选取出云计算体系服务器中处理器的最小主频fmin和最大主频fmax，并作为处理器的主频调节范围[fmin,fmax]；第五方面设置云计算体系服务器的操作系统；第六方面设置云计算体系服务器的功耗上限，记为服务器功耗阈值PC上限；步骤二，设置云计算体系服务器的监测时长；将应用型处理器processorAPP完成当前队列中的请求所需的处理时间，作为本轮监测时长，然后执行步骤三；步骤三，设置云计算体系服务器的动态功耗系数；动态功耗系数记为W，即然后执行步骤四；步骤四，将云计算体系服务器的所有处理器的主频调节步长设置为相同步长，然后执行步骤五；步骤五，记录负载—缓存压力的关联数据，然后执行步骤六；利用缓存压力测试程序来测量负载产生的缓存压力，记为负载缓存压力st；在所述st下的应用型处理器processorAPP执行延迟敏感型应用时，能够保障服务质量所需的最低主频，记为lfmin，所述lfmin也是负载—缓存压力关联数据；记录多个负载在st下的最低主频构成延迟敏感型应用的负载与缓存压力的关联数据信息，所述负载与缓存压力的关联数据信息以表格式记录，表格中第一列项填写缓存压力级数，表格中第一行项填写负载名称；步骤六，记录任务—主频的关联数据，然后执行步骤七；利用缓存压力测试程序来测量任务产生的缓存压力，记为任务缓存压力st_task；在所述st_task下的多个任务处理器processortask运行多个任务时，产生的缓存压力构成任务与主频的关联数据信息，所述任务与主频的关联数据信息以表格式记录，表格中第一列项填写处理器的名称和主频参数，表格中第一行项填写任务名称；步骤七，配置延迟敏感型应用的基准主频并挂起或恢复任务；根据负载与缓存压力的关联数据信息得到所在处理器processorAPP的队列中的请求个数，设置属于延迟敏感型应用的基准主频，记为fb；若fb≥fmax且有任务还在运行，则使用信号量挂起该任务，而后转入步骤八；若fb＜fmax且有任务被挂起，则使用信号量恢复该任务，为了使被挂起的任务的状态变为运行；若此时有批处理作业需要调度且有空闲任务处理器processortask则转入步骤五，若此时有批处理作业需要调度而没有空闲任务处理器processortask则转入步骤二；步骤八，调制与延迟敏感型应用同时运行的单个任务所在处理器的主频；步骤8－1，计算云体系计算机服务器当前的总功耗，记为P_cur；即延迟敏感型应用所在处理器的功耗、任务所在处理器的功耗和静态功耗之和，且Q表示云计算体系服务器中处理器的总个数，q表示处理器的标识号；H表示云计算体系服务器中应用型处理器processorAPP的总个数，H∈Q，h表示应用型处理器processorAPP的标识号；J表示云计算体系服务器中任务型处理器processortask的总个数，J∈Q，j表示任务型处理器processortask的标识号；H+J＜Q；表示应用型处理器processor^APP的利用率；表示应用型处理器processor^APP的主频；表示任务型处理器processor^task的利用率；表示任务型处理器processor^task的主频；步骤8－2，根据步骤一确定的功耗上限PC上限和所述Pcur计算剩余功耗Pleft，即Pleft＝PC上限‑Pcur；步骤8－3，根据所述的剩余功耗Pleft从任务与主频的关联数据信息中选择满足剩余功耗要求的任务，并将该任务作为预选任务；步骤8－4，根据负载与缓存压力的关联数据信息中的缓存压力信息，计算出服务器上已经运行的任务对缓存产生的压力，以及步骤8－3得到的预选任务对缓存产生的压力；步骤8－5，根据步骤8－4得到的两个缓存压力之和，查找延迟敏感型应用的任务与主频的关联数据信息中是否有主频能够满足延迟敏感型应用服务质量保障的要求；若任务与主频的关联数据信息中的主频有小于两个缓存压力之和的主频，则不调入预选任务；若任务与主频的关联数据信息中的主频有大于等于两个缓存压力之和的主频，则选取出该主频对应的处理器；然后，判断选取的处理器的功耗是否小于PC上限，是，则调入预选任务；若选取的处理器的功耗大于等于PC上限，则从任务与主频的关联数据信息中选择预选任务对应的处理器及该处理器的主频；然后执行步骤九；步骤九 运行延迟敏感型应用和所有任务；根据步骤八得到的处理器主频，运行延迟敏感型应用和所有没有挂起的任务，在本周期结束时，若服务器继续运行则转入步骤二，否则退出结束本轮的云计算服务器的功耗和资源竞争协同控制。