[发明专利]一种虚拟CDN的节能部署方法

摘要

本发明公开了一种虚拟CDN的节能部署方法，根据虚拟CDN历史流量数据和控制器中的预测模型(ARIMA)预测下一时间段内的网络峰值流量，然后根据峰值流量计算下一时刻虚拟CDN系统规模。同时增加几台冗余服务器以纠正预测误差。通过负载均衡器将网络流量聚合到控制器计算所需的虚拟服务器下。如此，可以增加虚拟CDN系统的利用率，节省了因CDN系统利用率较高而消耗的能量。

主权项

1.一种虚拟CDN的节能部署方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、历史流量数据的处理首先获取一段时间T的历史流量数据，然后以时间t为一个时间片，t＜＜T，求得历史流量数据在时间片内的平均值，得到一个时间序列；以时间序列中每k个值为一组，求每组内的最大值，得到序列S,S＝ω₁,ω₂,...,ω_n；(2)、预测序列ω_n+1的值根据序列S，利用ARIMA(p,d,q)预测模型预测序列ω_n+1的值，其中，d为差分阶数，p和q为模型参数；(2.1)、获取d阶差分后的序列利用EVIEWS软件确定ARIMA(p,d,q)预测模型的差分阶数d：从0阶开始递增，依次判断差分后的序列是否是平稳的，如果平稳，则停止后续判断且使得差分阶数d为当前阶数值；d阶差分后的序列表示为：S^d＝D(ω₁)^d,D(ω₂)^d,...,D(ω_n)^d；其中，D(ω_i)^d＝(1‑Δ)^dω_i,1≤i≤n，Δ为差分算子，可如下递归使用：Δω_i＝ω_i‑ω_i‑1Δ²ω_i＝Δ(Δω_i)＝Δ(ω_i‑ω_i‑1)＝ω_i‑2ω_i‑1+ω_i‑2(2.2)、确定参数p和q根据d阶差分后的序列S^d＝D(ω₁)^d,D(ω₂)^d,...,D(ω_n)^d的自相关序列和偏自相关序列组；定义两倍置信区间，判断自相关和偏自相关的序列值在何下标处落在两倍置信区间内来确定参数p和q的值；(2.3)、预测差分值D(ω_n+1)^dD(ω_n+1)^d＝ζ₁D(ω_n)^d+ζ₂D(ω_n‑1)^d+,...,ζ_pD(ω_n‑p+1)^d        +o_n+1+κ₁o_n+κ₂o_n‑1+,...,κ_qo_n‑q+1其中，其中ζ₁,...,ζ_p和κ₁,...,κ_q为模型参数；o_n为在n时刻的随机误差，o_n满足独立高斯分布，具有零均值；(2.4)、将步骤(2.1)中的差分公式修改为：D(ω_n+1)^d＝(1‑Δ)^dω_n+1，再结合预测差分值反推出序列ω_n+1的值；(3)、确定虚拟CDN系统规模(3.1)、利用如下公式计算虚拟CDN系统规模其中，PC表示单个软件功能容许的最大流量；λ为最大流量的百分数，λ的取值为：0＜λ≤1，λ用来限制单个软件功能的流量不得超过最大值的λ倍；num_n+1表示下一时刻的网络功能个数，即虚拟CDN系统规模；表示向上取整；(3.2)、增加冗余服务器设每个通用服务器可以装载m个软件化的网络功能，则下一时刻所需的通用服务器个数为定义M为最大可用的服务个数，μ，0≤μ＜1为最大值M的百分数，M*μ为冗余服务器的个数；那么，最终打开的服务器个数为：(4)、计算虚拟CDN系统的能耗(4.1)、单台服务器的能量消耗为：P(α)＝P_idle+(P_peak‑P_idle)*α其中，α，0≤α≤1为单台服务器的负载率；P_idle为空载的功率，P_peak为满载功率；(4.2)、累加每台服务器的能耗得到虚拟CDN系统的能耗；(5)、在当前时间段按照步骤(1)持续统计本时间段内的流量，得到当前时间段内的流量真实值，再通过流量真实值来修正预测序列ω_n+1，最后将修正后的序列ω_n+1加入到序列S的末尾，再返回到步骤(2.3)，重新开始下一个时段的预测及部署工作。