CN103105923A

CN103105923A - 云计算中心的it业务节能调度方法及其系统

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Publication number: CN103105923A
Application number: CN2013100722412A
Authority: CN
Inventors: 王鲁; 邓冠群; 石小祥; 朱家朋; 夏斌晖
Original assignee: ORDOS YUNTAI INTERNET TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Beijing Digital Technology Co., Ltd.
Priority date: 2013-03-07
Filing date: 2013-03-07
Publication date: 2013-05-15
Anticipated expiration: 2033-03-07
Also published as: CN103105923B

Abstract

本发明是有关于一种云计算中心的IT业务节能调度方法及其系统，该方法包括：采集机房空调功率、任务服务器的CPU利用率和机房温、湿度数据；判断是否具备任务漂移的条件；任务漂移；对于空载服务器判断是否具备休眠条件。该系统包括内置有任务漂移模块的管理服务器，以及与其通信连接的任务服务器CPU温度、内存负载和机箱风扇转速侦测单元，和机房温度、湿度、空调功率侦测单元。本发明综合温度、湿度侦测与计算任务分配的联动系统，对云计算环境下各物理服务器的负荷、服务器风扇及空调送、回风系统进行任务调度分配，在安全运行的前提下达到最大化节能。

Description

云计算中心的IT业务节能调度方法及其系统

技术领域

本发明涉及IDC机房环境节能技术领域，特别是涉及一种云计算中心的IT业务节能调度方法及其系统。

背景技术

为了保障IDC机房中服务器内部的CPU、内存、硬盘等部件的正常运行，冷却散热系统是机房的重要组成设备，机房中的冷却散热系统既包括服务器机体内置的风扇，还包括专门设置的精密空调。现有的冷却散热系统中，虽然精密空调的送风装置以及服务器的内部风扇都能够根据主要发热单元的业务负载或温度进行一定程度上的功率调节，以达到节约电能、延长部件使用寿命的目的，但上述这些散热装置之间相互独立，各自根据自身对环境温度、湿度的预先设定阀值进行工作，缺乏对总体功耗/效率比的考量。

与此同时，随着当前云计算技术的发展，云计算管理平台虽然具有对环境温度、湿度的侦测功能，可以在局部温度过高时进行报警，并将该物理区域的计算任务自动转移到相对低温的区域，但并未考虑到在环境温度、湿度安全范围内，将计算任务进行聚拢，以使尽可能多的服务器进入休眠（低功耗）状态，以达到进一步节约能耗的目的。

由此可见，上述现有的云计算中心的IT业务节能调度方法及其系统显然仍存在有不足与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种可综合温度、湿度侦测与计算任务分配的联动系统，对云计算环境下各物理服务器的负荷、服务器风扇及空调送风系统进行任务调度分配，在安全运行的前提下达到最大化节能的新的云计算中心的IT业务节能调度方法及其系统，是当前业界极需改进的目标。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种云计算中心的IT业务节能调度方法及其系统，运用云计算中心的环境侦测及业务调度子系统的相互联动机制，使其可综合温度、湿度侦测与计算任务分配的联动系统，对云计算环境下各物理服务器的负荷、服务器风扇及空调送风系统进行任务调度分配，在安全运行的前提下达到最大化节能，从而克服现有的云计算中心的IT业务节能调度系统的不足。

为解决上述技术问题，本发明一种云计算中心的IT业务节能调度方法，包括以下步骤：A.启动自动侦测与调度系统；B.采集机房空调功率数据、任务服务器的CPU利用率数据和机房温、湿度数据；C.根据采集到的数据判断是否具备任务漂移的条件，是则进入步骤D，否则返回步骤B；D.进行任务漂移；E.控制空载的任务服务器进入休眠状态，非空载服务器返回步骤B继续。

作为进一步改进，所述的任务服务器的CPU利用率数据通过CPU温度、内存负载和机箱风扇转速计算得到。

所述的CPU温度通过热敏电阻测得，所述的机箱风扇转速通过霍尔元件测得，所述的内存负载直接从任务服务器的操作系统中得到。

所述的任务漂移的条件为：机房局部区域温度高于设定温度，或者检测到多台服务中的CPU利用率均低于设定值。

所述的步骤D具体为：当机房局部区域温度高于设定温度时，将该区域中CPU利用率超出设定阈值的服务器的部分任务，漂移至其他温湿度在正常范围内且服务器CPU利用率较低的区域的服务器进行处理；当多台服务器的CPU利用率均低于设定值时，将这些服务器中的任务进程漂移至其他机柜中的某台服务器中处理，同时保证后者的CPU利用率低于设定阈值且环境温湿度维持在正常范围。

所述的设定温度为25度，CPU利用率设定阈值为70%，设定值为15%，所述的服务器CPU利用率较低是指服务器CPU利用率低于30%，所述的温度的正常范围为22-24度。

此外，本发明还提供了一种基于上述调度方法的云计算中心的IT业务节能调度系统，包括内置有任务漂移模块的管理服务器，以及与管理服务器通信连接的任务服务器CPU温度侦测单元、任务服务器内存负载侦测单元、任务服务器机箱风扇转速侦测单元、机房温度侦测单元、机房湿度侦测单元、机房空调功率侦测单元。

作为进一步改进，所述的任务服务器CPU温度侦测单元采用热敏电阻侦测任务服务器的CPU温度；所述的任务服务器机箱风扇转速侦测单元采用与任务服务器机箱风扇的直流电机连接的霍尔元件。

所述的任务服务器内存负载侦测单元通过北桥芯片与任务服务器的CPU连接，所述的任务服务器CPU温度侦测单元、任务服务器机箱风扇转速侦测单元通过BIOS芯片、南桥芯片与任务服务器的CPU连接，任务服务器的CPU与管理服务器通信连接。

采用这样的设计后，本发明具有以下优点：

1、利用服务器虚拟化及云计算软件技术，将分布于机房各个物理位置上的计算任务实时迁移、聚拢到一定的物理范围（机架、服务器）之内，使尽可能多的任务服务器和机架处于休眠（低功耗）状态；

2、实时计算各物理CPU温度、机箱内风扇转速及机房空调系统功率，以便在维持CPU温度于安全范围之内的情况下，尽可能使机箱内风扇及空调的能耗总和处于最低状态。

附图说明

上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明云计算中心的IT业务节能调度系统的组成示意图。

图2是本发明云计算中心的IT业务节能调度系统的模块连接示意图。

图3是本发明云计算中心的IT业务节能调度方法的流程示意图。

具体实施方式

请参阅图1所示，本发明云计算中心的IT业务节能调度系统，包括内置有任务漂移模块的管理服务器，以及与管理服务器通信连接的任务服务器CPU温度侦测单元、任务服务器内存负载侦测单元、任务服务器机箱风扇转速侦测单元、机房温度侦测单元、机房湿度侦测单元、机房空调功率侦测单元。

优选的，本发明的任务服务器CPU温度侦测单元采用热敏电阻侦测任务服务器的CPU温度。任务服务器机箱风扇转速侦测单元采用与任务服务器机箱风扇的直流电机连接的霍尔元件。任务服务器内存负载侦测单元即为任务服务器的CPU，管理服务器直接从任务服务器的CPU中通信获得该任务服务器的内存占用率。机房温度侦测单元采用数字式环境温度传感器，机房湿度侦测单元采用数字式湿度传感器，机房空调功率侦测单元即为机房空调的轴流风机本身，由其直接向管理服务器提供数据。

进一步来说，请配合参阅图2所示，本发明的任务服务器内存负载侦测单元通过北桥芯片与任务服务器的CPU连接。任务服务器CPU温度侦测单元、任务服务器机箱风扇转速侦测单元连接BIOS芯片，BIOS芯片连接南桥芯片，南桥芯片与任务服务器的CPU连接。以上连接均通过主板上的集成电路（总线）实现。任务服务器的CPU与管理服务器通信连接，将上述单元采集的信息通过网络发送至管理服务器，供任务漂移模块使用。

本发明通过热敏电阻探头实现对CPU温度的提取，同时利用霍尔元件提取控制风机转速的电流信号，通过温、湿度传感器提取机房内环境信号，结合内存占用率信号作为判断依据，以明确是否可以进行任务漂移。

请配合参阅图3所示，应用本发明系统的云计算中心的IT业务节能调度方法，具体包括以下步骤：

A.启动自动侦测与调度系统；

B.采集机房空调功率数据、任务服务器的CPU利用率数据和机房温、湿度数据；

C.根据采集到的数据判断是否具备任务漂移的物理及逻辑条件，是则进入步骤D，否则返回步骤B；

本步是根据机房内温、湿度以及服务器工作状态的侦测，判断机房内服务器的工作状态，计算漂移后的节能效果，进行任务漂移。漂移的任务与宿主服务器的原有进程汇聚。漂移时满足宿主服务器正常的工作状态，满足漂移后达到节能的效果。

具体来说，对于漂移的判断取决于服务器的工作进程以及机房环境的判断，判断条件例如包括：机房局部区域温度高于设定温度（一般将设定温度设置为22-24度）；检测到多台服务中的CPU利用率均不足15%；等等。

D.进行任务漂移；

具体来说，若根据温湿度传感器，发现机房局部区域温度高于设定温度，说明该区域存在局部热点，对于该区域中的服务器CPU利用率超出设定阈值70%，宜将部分任务漂移至其他温湿度测试正常且服务器CPU利用率不足30%的区域的服务器进行处理。

若检测若干台服务器中的CPU利用率均不足15%，宜将这些服务器中的任务进程漂移至其他机柜中的某台服务器中处理，同时保证后者的CPU利用率低于70%且环境温湿度维持在正常的范围。

E.控制空载的任务服务器进入休眠状态以节约电能，非空载服务器返回步骤B继续。休眠状态为本专利描述过程的结束标志，当系统通过采集计算机房内服务器的工作状态以及机房内温湿度条件需要启动休眠服务器提供服务，则系统自动开启处于休眠状态的服务器。

传统的计算机操作系统是直接安装在硬件层上，并对硬件进行直接访问的。本发明采用虚拟化技术，将计算机操作系统与硬件进行隔离，在安装操作系统之前，先在硬件之上安装虚拟化软件，将传统的操作系统与物理硬件隔离，其好处包括：首先，所有操作系统对物理资源的访问指令，都要先经过虚拟化软件的控制和“翻译”，将独占某一物理资源（CPU、内存等）的指令，变为非独占指令，使得同一物理资源可以同时为多个操作系统访问；其次，虚拟化软件可以实时监控操作系统的所有运行状况，并可以通过网络的方式，将在本地运行的操作系统的配置、运行环境等数据传输到安装在另一台服务器上的虚拟化软件上，在远端的虚拟化软件根据收到的信息，复制出原操作系统的整个运行状况，在高速网络中，整个过程是不需要停机，不需要中断进程的，由此实现主机的“漂移”。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种云计算中心的IT业务节能调度方法，其特征在于包括以下步骤：

A.启动自动侦测与调度系统；

C.根据采集到的数据判断是否具备任务漂移的条件，是则进入步骤D，否则返回步骤B；

D.进行任务漂移；

E.控制空载的任务服务器进入休眠状态，非空载服务器返回步骤B继续。

2.根据权利要求1所述的云计算中心的IT业务节能调度方法，其特征在于所述的任务服务器的CPU利用率数据通过CPU温度、内存负载和机箱风扇转速计算得到。

3.根据权利要求2所述的云计算中心的IT业务节能调度方法，其特征在于所述的CPU温度通过热敏电阻测得，所述的机箱风扇转速通过霍尔元件测得，所述的内存负载直接从任务服务器的操作系统中得到。

4.根据权利要求1所述的云计算中心的IT业务节能调度方法，其特征在于所述的任务漂移的条件为：机房局部区域温度高于设定温度，或者检测到多台服务中的CPU利用率均低于设定值。

5.根据权利要求4所述的云计算中心的IT业务节能调度方法，其特征在于所述的步骤D具体为：

当机房局部区域温度高于设定温度时，将该区域中CPU利用率超出设定阈值的服务器的部分任务，漂移至其他温湿度在正常范围内且服务器CPU利用率较低的区域的服务器进行处理；

当多台服务器的CPU利用率均低于设定值时，将这些服务器中的任务进程漂移至其他机柜中的某台服务器中处理，同时保证后者的CPU利用率低于设定阈值且环境温湿度维持在正常范围。

6.根据权利要求5所述的云计算中心的IT业务节能调度方法，其特征在于所述的设定温度为25度，CPU利用率设定阈值为70%，设定值为15%，所述的服务器CPU利用率较低是指服务器CPU利用率低于30%，所述的温度的正常范围为22-24度。

7.一种基于权利要求1-6中任一项所述调度方法的云计算中心的IT业务节能调度系统，其特征在于包括内置有任务漂移模块的管理服务器，以及与管理服务器通信连接的任务服务器CPU温度侦测单元、任务服务器内存负载侦测单元、任务服务器机箱风扇转速侦测单元、机房温度侦测单元、机房湿度侦测单元、机房空调功率侦测单元。

8.根据权利要求7所述的云计算中心的IT业务节能调度系统，其特征在于：

所述的任务服务器CPU温度侦测单元采用热敏电阻侦测任务服务器的CPU温度；

所述的任务服务器机箱风扇转速侦测单元采用与任务服务器机箱风扇的直流电机连接的霍尔元件。

9.根据权利要求7所述的云计算中心的IT业务节能调度系统，其特征在于：所述的任务服务器内存负载侦测单元通过北桥芯片与任务服务器的CPU连接，所述的任务服务器CPU温度侦测单元、任务服务器机箱风扇转速侦测单元通过BIOS芯片、南桥芯片与任务服务器的CPU连接，任务服务器的CPU与管理服务器通信连接。