CN103188277B - 负载能耗管理系统、方法和服务器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种负载能耗管理系统、方法和服务器，涉及设备能源控制技术领域。本系统在多个系统共享多台服务器的情况下，通过负载均衡设备和目标服务器上安装的代理两者共同参与，获取目标服务器的CPU运行状况、内存、TCP连接数、流量等实际压力来判断当前服务器的状态，科学的分析出服务器真实的压力，通过负载均衡设备调整目标服务器的TCP连接数，从而合理控制服务器池中目标服务器的工作台数，可以使运行中的各个服务器当前的压力都处于一个较为合理的水平，从而即可以充分利用服务器性能，又可以达到节能减排效果。

Description

负载能耗管理系统、方法和服务器

技术领域

本发明涉及设备能源控制技术领域，特别涉及一种负载能耗管理系统、方法和服务器。

背景技术

全国各个地方的通信机房中服务器都是成千上万台，这些服务器都是7×24小时在工作，都是电能的消耗者、也是温室气体的制造者。

通信机房成千上万台服务器，大致可以分为这么几类：

单业务系统：此类服务器所跑的业务系统比较简单，业务处理在一台服务器中就完成。

业务系统的关键部分：如业务的通讯网关、数据库服务器等，这类服务器大多为2台做HA。

业务系统的Web服务器、应用服务器，通常对这些同类的服务器做一个集群。这类机器占整个机房的大部分，其能耗相对较大。

如何既能保证前台业务系统正常运转，又能把服务器的能耗降到最低，是本领域需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的发明人发现上述现有技术中存在问题，并因此针对所述问题中的至少一个问题提出了一种新的技术方案。

本发明的一个目的是提供一种用于负载能耗管理的技术方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种负载能耗管理系统，包括：负载均衡设备，与应用服务器集群中各个服务器节点相连，用于各个服务器节点的业务流量分配；负载能耗管理系统服务器，与负载均衡设备和各个服务器节点相连，用于从负载均衡设备获得应用服务器集群的业务流量和各个服务器节点的负载信息，当业务流量减少且存在服务器节点的负载小于最小阈值时，负载能耗管理系统服务器控制负载均衡设备将应用服务器集群中被选定关闭的目标服务器节点业务流量分流到其他服务器上，直至目标服务器节点没有业务流量，再将目标服务器节点关机或者待机，在节能的同时保证了业务的连续性；当业务流量增大且存在服务器节点的负载大于最大阈值时，控制处于关机或者待机状态的服务器节点开启，将流量逐渐加载到刚开启的服务器节点上。

优选地，服务器节点的负载信息包括CPU使用率、内存使用率、和/或TCP连接数。

优选地，最大阈值为CPU使用率30％，内存使用率90％，最大连接数50个；或者最小阈值为CPU使用率5％，或内存使用率10％。

优选地，负载能耗管理系统服务器通过iControl接口和负载均衡设备通讯，通过智能型平台管理接口协议和各个服务器节点通讯，各个服务器节点具有底板管理控制器。

根据本发明的第二方面，提供一种负载能耗管理服务器，包括：负载均衡设备通讯模块，用于和负载均衡设备通讯，从负载均衡设备获得应用服务器集群的业务流量和应用服务器集群中各个服务器节点的负载信息；服务器节点通讯模块，用于和应用服务器集群中的各个服务器节点通讯，接收开机或关机指令并发送给服务器节点；服务器开关控制模块，用于通过负载均衡设备通讯模块获得应用服务器集群的业务流量和各个服务器节点的负载信息；当业务流量减少且存在服务器节点的负载小于最小阈值时，通过负载均衡设备通讯模块控制负载均衡设备将被选定要关闭的目标服务器节点的剩余流量迁移到其他服务器上，直至目标服务器节点业务流量为零，再通过服务器节点通讯模块向应用服务器集群中的目标服务器节点发送关机指令；当业务流量增大且存在服务器节点的负载大于最大阈值时，通过服务器节点通讯模块向应用服务器集群中处于关机或者待机状态的服务器节点发送开机指令，将业务流量逐渐加载到刚开启的服务器节点上。

优选地，还包括配置管理模块，用于接收并配置最大阈值和最小阈值。

优选地，服务器节点的负载信息包括CPU使用率、内存使用率、和/或TCP连接数。

优选地，最大阈值为CPU使用率30％，内存使用率90％，最大连接数50个；或者最小阈值为CPU使用率5％，或内存使用率10％。

优选地，负载均衡设备通讯模块通过iControl接口和负载均衡设备通讯，服务器节点通讯模块通过智能型平台管理接口协议和各个服务器节点通讯，各个服务器节点具有底板管理控制器。

根据本发明的第三方面，提供一种负载能耗管理方法，包括：负载能耗管理系统服务器从负载均衡设备获得应用服务器集群的业务流量和应用服务器集群中各个服务器节点的负载信息；当业务流量减少且存在服务器节点的负载小于最小阈值时，负载能耗管理系统管理服务器控制负载均衡设备将应用服务器集群中的被选定要关闭的服务器节点业务流量分流到其他服务器上，直至没有业务流量，将目标服务器节点关机或者待机；当业务流量增大且存在服务器节点的负载大于最大阈值时，负载能耗管理系统服务器控制处于关机或者待机状态的服务器节点开启，将流量逐渐加载到刚开启的服务器节点上。

优选地，服务器节点的负载信息包括CPU使用率、内存使用率、和/或TCP连接数。

优选地，最大阈值为CPU使用率30％，内存使用率90％，最大连接数50个；或者最小阈值为CPU使用率5％，或内存使用率10％。

优选地，负载能耗管理系统服务器通过iControl接口和负载均衡设备通讯，通过智能型平台管理接口协议和各个服务器节点通讯，各个服务器节点具有底板管理控制器。

本发明的一个优点在于，负载能耗管理系统服务器根据从负载均衡设备获得的业务流量和服务器负载信息，可以控制部分服务器节点关机或者待机，从而达到节能的效果。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本发明的实施例，并且连同说明书一起用于解释本发明的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本发明，其中：

图1示出本发明的负载能耗管理系统的一个实施例的系统架构图；

图2示出本发明的负载能耗管理系统服务器的一个实施例的结构图；

图3示出本发明的负载能耗管理方法的一个实施例的流程图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

服务器运行时和待机时的能耗相比是非常巨大的，可以在由一组服务器组成集群时根据流量、服务时间等因素确定服务器待机、恢复的方案，从而实现可以在例如晚间访问低峰期，将部分不必要的服务器待机，只保留部分服务器仍然为网民及客户提供服务，这样系统不仅仍然能持续提供服务，也同时达到了节能减排的效果。

图1示出本发明的负载能耗管理系统的一个实施例的系统架构图。图1示出负载能耗管理系统服务器11、负载均衡设备12、和应用服务器集群13，应用服务器集群13中包括多个服务器节点，例如Web服务器和应用服务器。负载均衡设备12和应用服务器集群13中的各个服务器节点相连，用于各个服务器节点的业务分配。负载能耗管理系统服务器11与负载均衡设备12和应用服务器集群13中的各个服务器节点相连，从负载均衡设备12获得应用服务器集群13的业务流量和各个服务器节点的负载信息，当业务流量减少且存在服务器节点的负载小于最小阈值时，控制负载均衡设备将应用服务器集群中被选定关闭的目标服务器节点的业务流量分流到其他服务器，直至目标服务器节点没有业务流量或者连接数为零，将目标服务器节点关机或者待机，在节能的同时保证了业务的连续性；当业务流量增大且存在服务器节点的负载大于最大阈值时，控制处于关机或者待机状态的服务器节点开启，将流量逐渐加载到刚开启的服务器节点上。

上述实施例中，负载能耗管理系统服务器根据从负载均衡设备获得的业务流量和服务器负载信息，可以控制部分服务器节点关机或者待机，从而达到节能的效果。

负载能耗管理系统服务器11在正常工作时对各个业务服务器节点进行巡检，检测的信息有CPU、内存、TCP连接数等。服务器节点的负载可以根据其CPU使用率、内存(Memory)使用率、和连接数等信息确定。下面介绍根据CPU使用率和内存使用率设置的最小阈值和最大阈值进行服务器节点开关机的例子。

针对服务器节点负载是否过大，可以包括以下几个参数：

(1)CPU使用率的最大、最小阀值％

cpu_max＝30；

cpu_min＝5。

(2)CPU使用率超出限定范围的持续时间(单位：秒)

duration＝300；

例如设置系统默然值为10分钟。

(3)Memory使用率的最大、最小阀值％

#memory_max＝90；

#memory_min＝10；

该参数不需要时则可以屏蔽。

(4)服务器节点的服务端口上的最大连接数

#tcp_connect_max＝50；

设置了该参数则起作用，如果不需要该参数则可以屏蔽。

当控制台从负载均衡设备上检测到当前的业务流量逐渐加大，而且已有业务服务器出现负载过大(高于预设的最大值)时，如果存在未开机的服务器，则控制台发出开机指令，开启一台服务器来增加业务处理能力。

当控制台从负载均衡设备12上检测到当前的业务流量逐渐减少，而且存在业务服务器节点的负载过小(低于预设的最低值)时，则控制台找出负载最低的一台服务器，向其发出关机指令，以达到节省电能的目的。

上述实施例中，通过合理地设置阈值，可以更好地进行节能减排。

待机与开机时的能量消耗：计算机处于待机情况下将关闭大量外围设备，并且电源也会关闭除+5VSTANDBY以外的其他输出，因此计算机自身的能源消耗可以大幅下降。根据各大电源及服务器供应商的资料来看，在最新的ATX2.1标准中，+5VSTANDBY的默认电流为2A，因此得出通常情况下计算机的待机能耗为10W，而运行情况下，一般PC机的能耗为200W，服务器能耗为300W-500W，由此可见，待机能耗能相比运行模式减少至少90％。

图2示出本发明的负载能耗管理系统服务器的一个实施例的结构图。如图2所示，该负载能耗管理系统服务器包括服务器开关控制模块21、负载均衡设备通讯模块22、服务器节点通讯模块23和配置管理模块24。其中，负载均衡设备通讯模块22和负载均衡设备通讯，从负载均衡设备获得应用服务器集群的业务流量和各个服务器节点的负载信息；服务器节点通讯模块23和应用服务器集群中的各个服务器节点通讯，接收开机或关机指令并发送给服务器节点；服务器开关控制模块21通过负载均衡设备通讯模块22获得应用服务器集群的业务流量和各个服务器节点的负载信息；当业务流量减少且存在服务器节点的负载小于最小阈值时，通过服务器节点通讯模块23向应用服务器集群中的部分服务器节点发送关机指令；当业务流量增大且存在服务器节点的负载大于最大阈值时，通过负载均衡设备通讯模块22控制负载均衡设备将被选定要关闭的目标服务器节点的剩余流量迁移到其他服务器上，直至该被选定要关闭的目标服务器节点业务流量为零，再通过服务器节点通讯模块23向应用服务器集群中的被选定要关闭的目标服务器节点发送关机指令。负载均衡设备通讯模块22例如使用iControl接口与负载均衡设备通信；服务器节点通讯模块23使用IPMI(IntelligentPlatformManagementInterface，智能型平台管理接口)接口协议与服务器节点进行通讯，服务器节点相应具有底板管理控制器(BaseboardManagementController，BMC)模块。

服务器节点的负载信息例如包括CPU使用率、内存使用率、和/或TCP连接数。在一个实施例中，最大阈值为CPU使用率30％，内存使用率90％，最大连接数50个；或者最小阈值为CPU使用率5％，或内存使用率10％。在一个实施例中，还包括配置管理模块24用于接收并配置最大阈值和最小阈值。

图3示出本发明的负载能耗管理方法的一个实施例的流程图。

如图3所示，步骤302，负载能耗管理系统服务器从负载均衡设备获得应用服务器集群的业务流量和各个服务器节点的负载信息。负载能耗管理系统服务器例如通过iControl接口和负载均衡设备通讯。

步骤304，当业务流量减少且存在服务器节点的负载小于最小阈值时，负载能耗管理系统服务器控制应用服务器集群中的被选定要关闭的目标服务器节点流量迁移到其他服务器后，将目标服务器节点关机或者待机。负载能耗管理系统服务器例如通过智能型平台管理接口协议和各个服务器节点通讯，各个服务器节点具有底板管理控制器。

步骤306，当业务流量增大且存在服务器节点的负载大于最大阈值时，负载能耗管理系统服务器控制处于关机或者待机状态的服务器节点开启，将流量逐渐加载到刚开启的服务器节点上。

上述实施例中，负载能耗管理系统服务器根据从负载均衡设备获得的业务流量和服务器负载信息，可以控制部分服务器节点关机或者待机，从而达到节能的效果。

下面介绍本发明系统和方法的一个应用例。该应用例中对于在互联星空流媒体视频点播系统的20台流媒体服务器上进行测试。

交互式的视频点播平台对资源存储和带宽有很高的要求，在每天19:00-23:00和节假日的高峰期系统负载较大，而系统在其他时段，负载率比较低，资源闲置。

原有模式下，每日系统耗电量(单台服务器功耗为600W)：

20×600×24/1000＝288度电/天

通过本专利技术的应用，对互联星空流媒体视频点播系统的20台服务器的负载进行监控，并指定了服务器待机、恢复的计划，实现了系统在晚间访问低峰期，将部分不必要的服务器待机，只保留部分服务器仍然为用户提供流媒体点播服务。

通过实验发现，每日24小时中，平时16个小时，只有5台服务器处于运行中，而余下15台服务器进入休眠状态；高峰期21:00-23:00间一般10台服务器处于运行中，而余下10台服务器处于休眠状态。

通过负载能耗管理系统的帮助，该系统平均每日耗电量为(单台服务器功耗为600W，休眠后功耗为10W)：

[(5×600+15×10)×16+(10×600+10×10)×2+20×600×2]/1000＝55.1度电/天

仅此1个系统，每日可节约耗电量约233度，按工业用电每度0.8元计算，每日可节约电费186.4元。

本系统在多个系统共享多台服务器的情况下，通过负载均衡设备和目标服务器上安装的代理两者共同参与，获取目标服务器的CPU运行状况、内存、TCP连接数、流量等实际压力来判断当前服务器的状态，科学的分析出服务器真实的压力，从而合理控制服务器池中目标服务器的工作台数(合理的调度)，可以使运行中的各个服务器当前的压力都处于一个较为合理的水平，从而即可以充分利用服务器性能，又可以达到节能减排效果。

本系统应用远程控制技术，通过服务器的底板控制卡对目标服务器可以进行远程开关机的管理，可以实现远程唤醒之前休眠/关机的机器，灵活管控服务器的休眠和启动，动态调整服务器池资源，能够在保证应用连续，保持客户感知的前提下，大幅减少低负载条件下的服务器空耗带来的能源消耗。

本发明各个实施例的技术方案能够针对服务器集群进行节能减排管理。服务器集群内的服务器在7×24小时的工作期间内，服务器的负载有时高有时低。系统根据服务器的负载高低不同，自动打开或关闭一些服务器，以达到节能减排的效果。当检测到业务系统非常空闲的时候、服务器负载很低，这时自动关闭一些服务器的电源(可以是关机、也可以是待机)；当检测到业务系统开始繁忙、服务器负载逐渐增加的时候，就可以逐步打开先前关闭的服务器。

假设有100000台服务器，同样的服务周期，如果简单按每天晚上待机50％服务器，每天待机6小时，每台待机服务器能耗按10W计算，那么一年能节省：

100000×5000×10×6×365＝1095000000000度电/年

这将是一个非常庞大的数字，相信能通过不断的努力为广大网民提供更清洁、更环保的信息服务。

至此，已经详细描述了根据本发明的负载能耗管理系统、方法和服务器。为了避免遮蔽本发明的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

可能以许多方式来实现本发明的方法和系统。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本发明的方法和系统。用于所述方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本发明的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本发明实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本发明的方法的机器可读指令。因而，本发明还覆盖存储用于执行根据本发明的方法的程序的记录介质。

虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (13)

1.一种负载能耗管理系统，其特征在于，包括：

负载均衡设备，与应用服务器集群中各个服务器节点相连，用于所述各个服务器节点的业务流量分配；

负载能耗管理系统服务器，与所述负载均衡设备和所述各个服务器节点相连，用于从所述负载均衡设备获得所述应用服务器集群的业务流量和所述各个服务器节点的负载信息，当所述业务流量减少且存在服务器节点的负载小于最小阈值时，控制所述负载均衡设备将所述应用服务器集群中被选定关闭的目标服务器节点的业务流量分流到其他服务器，直至所述目标服务器节点没有业务流量或者连接数为零，将所述目标服务器节点关机或者待机；当所述业务流量增大且存在服务器节点的负载大于最大阈值时，控制处于关机或者待机状态的服务器节点开启。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述服务器节点的负载信息包括CPU使用率、内存使用率、和/或TCP连接数。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述最大阈值为CPU使用率30％、内存使用率90％、和/或最大连接数50个；或者所述最小阈值为CPU使用率5％，或内存使用率10％。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述负载能耗管理系统服务器通过iControl接口和所述负载均衡设备通讯，通过智能型平台管理接口协议和所述各个服务器节点通讯，所述各个服务器节点具有底板管理控制器。

5.一种负载能耗管理服务器，其特征在于，包括：

负载均衡设备通讯模块，用于和负载均衡设备通讯，从所述负载均衡设备获得应用服务器集群的业务流量和所述应用服务器集群中各个服务器节点的负载信息；

服务器节点通讯模块，用于和所述应用服务器集群中的各个服务器节点通讯，接收开机或关机指令并发送给服务器节点；

服务器开关控制模块，用于通过所述负载均衡设备通讯模块获得所述应用服务器集群的业务流量和所述各个服务器节点的负载信息；当所述业务流量减少且存在服务器节点的负载小于最小阈值时，通过所述负载均衡设备通讯模块控制所述负载均衡设备将被选定要关闭的目标服务器节点的剩余流量迁移到其他服务器上，直至所述目标服务器节点业务流量为零，再通过所述服务器节点通讯模块向所述应用服务器集群中的所述目标服务器节点发送关机指令；当所述业务流量增大且存在服务器节点的负载大于最大阈值时，通过所述服务器节点通讯模块向所述应用服务器集群中处于关机或者待机状态的服务器节点发送开机指令，将业务流量逐渐加载到刚开启的服务器节点上。

6.根据权利要求5所述的服务器，其特征在于，还包括：

配置管理模块，用于接收并配置所述最大阈值和所述最小阈值。

7.根据权利要求5所述的服务器，其特征在于，所述服务器节点的负载信息包括CPU使用率、内存使用率、和/或TCP连接数。

8.根据权利要求7所述的服务器，其特征在于，所述最大阈值为CPU使用率30％、内存使用率90％、和/或最大连接数50个；或者所述最小阈值为CPU使用率5％，或内存使用率10％。

9.根据权利要求5所述的服务器，其特征在于，所述负载均衡设备通讯模块通过iControl接口和所述负载均衡设备通讯，所述服务器节点通讯模块通过智能型平台管理接口协议和所述各个服务器节点通讯，所述各个服务器节点具有底板管理控制器。

10.一种负载能耗管理方法，其特征在于，包括：

负载能耗管理系统服务器从所述负载均衡设备获得应用服务器集群的业务流量和所述应用服务器集群中各个服务器节点的负载信息；

当所述业务流量减少且存在服务器节点的负载小于最小阈值时，负载能耗管理系统服务器控制所述应用服务器集群中的被选定要关闭的目标服务器节点流量迁移到其他服务器后，将所述目标服务器节点关机或者待机；

当所述业务流量增大且存在服务器节点的负载大于最大阈值时，负载能耗管理系统服务器控制处于关机或者待机状态的服务器节点开启，将流量逐渐加载到刚开启的服务器节点上。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述服务器节点的负载信息包括CPU使用率、内存使用率、和/或TCP连接数。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述最大阈值为CPU使用率30％、内存使用率90％、和/或最大连接数50个；或者所述最小阈值为CPU使用率5％，或内存使用率10％。

13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述负载能耗管理系统服务器通过iControl接口和所述负载均衡设备通讯，通过智能型平台管理接口协议和所述各个服务器节点通讯，所述各个服务器节点具有底板管理控制器。