CN105975047B - 云数据中心功耗调节方法和系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了云数据中心功耗调节方法和系统。所述方法的一具体实施方式包括：采集一机柜列的总功率值Pt；监控所述总功率值Pt与该机柜列预设的最大功率值Pm之间的关系是否符合开启功耗调节的条件；如果是，则根据所述总功率值Pt和所述最大功率值Pm确定待挂起服务器的数目t；挂起所述机柜列中的数目t台服务器。该实施方式提高了云数据中心的电力利用率，并且不影响任务的完成时间，从而提高了服务器的部署量，提升了数据中心的计算能力。

Description

云数据中心功耗调节方法和系统

技术领域

本申请涉及计算机技术领域，具体涉及网络技术领域，尤其涉及云数据中心功耗调节方法和系统。

背景技术

目前，随着云计算技术的发展与成熟以及全球化的深入发展，云数据中心正在不断地进行完善。为了拥有更高的可靠性和性能，云数据中心需要调节云数据中心中服务器的功耗，以实现云数据中心电力利用的最大化。

然而，现有的功耗调节方式通常是在机柜级别进行功耗调节，通过为每个机柜设置大于服务器的峰值功率值总和的机柜峰值功率值，上述方法使得在机柜级别留存了大量的冗余功率，存在着电力利用率不足的问题；或者减小服务器的峰值功率值总和与机柜峰值功率值的差距，使用功耗封顶技术避免服务器同时接近峰值功率而造成供电单元超电，上述方法的功耗封顶技术是通过动态电压频率调整技术动态调节CPU工作的频率，从而对服务器运行时的最大功率进行精确的控制，但是这种控制会降低CPU的工作性能，从而影响计算任务的完成时间。

发明内容

本申请的目的在于提出一种改进的云数据中心功耗调节方法和系统，来解决以上背景技术部分提到的技术问题。

第一方面，本申请提供了一种云数据中心功耗调节方法，云数据中心包括至少一个机房，所述机房包括至少一个机柜列，所述机柜列包括至少一台服务器机柜，所述服务器机柜上布置有至少一台服务器，其特征在于，所述方法包括：采集一机柜列的总功率值Pt；监控所述总功率值Pt与该机柜列预设的最大功率值Pm之间的关系是否符合开启功耗调节的条件；如果是，则根据所述总功率值Pt和所述最大功率值Pm确定待挂起服务器的数目t；挂起所述机柜列中的数目t台服务器。

在一些实施例中，所述判断所述总功率值Pt与该机柜列预设的最大功率值Pm之间的关系是否符合开启功耗调节的条件，包括：计算所述总功率值Pt与该机柜列预设的最大功率值Pm的比值s；判断所述比值s是否大于预设阈值r。

在一些实施例中，根据所述总功率值Pt和所述最大功率值Pm确定待挂起服务器数目t，包括：通过公式k＝(s-r)/(1-r)计算得到待挂起服务器在所述机柜列所有服务器中的比例k，其中，(s-r)表示比值s与预设阈值r之间的差值，(1-r)表示数字1与预设阈值r之间的差值，/表示除号；将所述比例k与所述机柜列服务器的总数目n的乘积作为待挂起服务器数目t。

在一些实施例中，所述挂起所述机柜列中待挂起服务器数目t台服务器，包括：根据功率值对所述机柜列中的服务器排序，按照功率值由大到小的顺序选取待挂起服务器数目t台服务器，作为待挂起服务器；挂起所述待挂起服务器。

在一些实施例中，所述挂起所述待挂起服务器包括：调用云数据中心调度系统中调度器的freeze接口挂起所述待挂起服务器。

第二方面，本申请提供了一种云数据中心功耗调节系统，云数据中心包括至少一个机房，所述机房包括至少一个机柜列，所述机柜列包括至少一台服务器机柜，所述服务器机柜上布置有至少一台服务器，所述系统包括：功率采集装置，用于采集一机柜列的总功率值Pt；监控处理装置，用于监控所述总功率值Pt与该机柜列预设的最大功率值Pm之间的关系是否符合开启功耗调节的条件；如果是，则根据所述总功率值Pt和所述最大功率值Pm确定待挂起服务器的数目t；功耗控制装置，用于挂起所述机柜列中的数目t台服务器。

在一些实施例中，所述监控处理装置，还用于：计算所述总功率值Pt与该机柜列预设的最大功率值Pm的比值s；判断所述比值s是否大于预设阈值r。

在一些实施例中，所述监控处理装置，还用于：通过公式k＝(s-r)/(1-r)计算得到待挂起服务器在所述机柜列所有服务器中的比例k，其中，(s-r)表示比值s与预设阈值r之间的差值，(1-r)表示数字1与预设阈值r之间的差值，/表示除号；将所述比例k与所述机柜列服务器的总数目n的乘积作为待挂起服务器数目t。

在一些实施例中，所述功耗控制装置，还用于：根据功率值对所述机柜列中的服务器排序，按照功率值由大到小的顺序选取待挂起服务器数目t台服务器，作为待挂起服务器；挂起所述待挂起服务器。

在一些实施例中，所述功耗控制装置，还用于：调用云数据中心调度系统中调度器的freeze接口挂起所述待挂起服务器。

本申请提供的云数据中心功耗调节方法和系统，通过采集一机柜列的总功率值Pt；监控总功率值Pt与该机柜列预设的最大功率值Pm之间的关系是否符合开启功耗调节的条件；如果是，则根据总功率值Pt和最大功率值Pm确定待挂起服务器的数目t；挂起机柜列中的数目t台服务器，提高了云数据中心的电力利用率，并且不影响任务的完成时间，从而提高了服务器的部署量，提升了数据中心的计算能力。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1a是本申请可以应用于其中的示例性系统架构图；

图1b是云数据中心电力供给示意图；

图2是根据本申请的云数据中心功耗调节方法的一个实施例的流程图；

图3是根据本申请的云数据中心功耗调节方法的又一个实施例的流程图；

图4a是根据本申请的云数据中心功耗调节系统的一个实施例的结构示意图；

图4b是利用本申请的云数据中心功耗调节系统调节机柜列功耗的系统架构示例性系统架构图；

图5是适于用来实现本申请实施例的功耗调节服务器的计算机系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

图1a示出了可以应用本申请的云数据中心功耗调节方法或云数据中心功耗调节系统的实施例的示例性系统架构100。图1b是云数据中心电力供给示意图。

如图1a所示，系统架构100可以包括云数据中心中的机柜列101、102、103，网络104和功耗调节服务器105。在这里，机柜列101、102、103均可以包括至少一个机柜，上述机柜可以包括至少一台服务器。网络104用以在终端设备101、102、103和功耗调节服务器105之间提供通信链路的介质。网络104可以包括各种连接类型，例如有线、无线通信链路或者光纤电缆等等。

通常，云数据中心内部的供电分发组织方式及对应的物理设备如图1b所示，从供电层级来说，包括机柜、机柜列、机房、数据中心四个层面，每一层都包含了若干个下层设备(例如一机柜列有多个机柜列，一个机房有多个机柜列)，在机房供电系统设计的过程中，在每个层面都留出了冗余。图1b中，“PDU”表示电源分配单元(PDU，power distributionunit)，用于为机柜供电；HVDC/UPS表示高压直流输电(HVDC，high-voltage directcurrent)或不间断供电(UPS，Uninterruptible Power Supply)，用于以高压直流输电或不间断供电的方式为机房供电。

功耗调节服务器105可以是提供各种服务的服务器，例如对机柜列101、102、103中的服务器进行功耗调节的服务器。功耗调节服务器105可以对接收到的数据进行存储、分析等处理，并根据分析结果对机柜列中的服务器进行控制。

需要说明的是，本申请实施例所提供的功耗调节方法通常由功耗调节服务器105执行。相应地，网络流量装置通常设置于功耗调节服务器105中。

继续参考图2，示出了根据本申请的云数据中心功耗调节方法的一个实施例的流程200。上述的云数据中心功耗调节方法，包括以下步骤：

步骤201，采集一机柜列的总功率值Pt。

在本实施例中，云数据中心功耗调节方法运行于其上的电子设备(例如图1a所示的服务器)可以通过多种方式采集得到一机柜列的总功率值Pt。

在本实施例中，一机柜列可以是云数据中心的某一机柜列，上述机柜列可以包括至少一个服务器机柜，上述服务器机柜上布置有至少一台服务器。需要说明的是，服务器机柜不是必须的，也可以表述为一机柜列包括至少一台服务器。

在本实施例中，总功率值Pt可以是上述机柜列的所有服务器的功率值之和，服务器的功率值是在采集时服务器的实时运行的功率值。

在本实施例的一些可选的实现方式中，可以通过云数据中心的分布式功率监控系统，定时采集上述机柜列的每一个服务器的功率值，将单个服务器的功率值加和得到该机柜列的总功率值Pt，

在本实施例的一些可选的实现方式中，可以从云数据中心的控制器所汇总的数据中直接采集上述机柜列总功率值。

步骤202，监控总功率值Pt与该机柜列预设的最大功率值Pm之间的关系是否符合开启功耗调节的条件。

在本实施例中，基于步骤201中得到的总功率值Pt，上述电子设备(例如图1a所示的服务器)可以监控上述总功率值Pt和与该机柜列预设的最大功率值Pm之间的关系是否符合开启功耗调节的条件。

在本实施例中，预设的最大功率值Pm可以是为实际运行时设置的该机柜列的功率值的最大极限，实践中，最大功率值Pm大于该机柜列中所有服务器的峰值功率之和，即，上述机柜列的最大功率值Pm与该机柜列中所有服务器的峰值功率之和之间留有一定的功率冗余。在这里，功率冗余越小，说明在机柜列级别的电力利用率越高，但是功率冗余的减小，有着使得供电单元超电的风险。

在本实施例中，开启功耗调节的条件的设置尽可能的减少最大功率值Pm与该机柜列中所有服务器的峰值功率之和之间的功率冗余，为了防止出现供电单元超电的情况出现，在后续需要调节功耗。

在本实施例的一些可选的实现方式中，上述开启功耗调节的条件可以是上述总功率值总功率值Pt与该机柜列预设的最大功率值Pm之间的比值是否大于比值的预设阈值。

在本实施例的一些可选的实现方式中，上述开启功耗调节的条件可以是该机柜列预设的最大功率值Pm与上述总功率值总功率值Pt的差值是否小于差值的预设阈值。

步骤203，如果是，则根据总功率值Pt和上述最大功率值Pm确定待挂起服务器的数目t。

在本实施例中，云数据中心功耗调节方法运行于其上的电子设备上可以响应于符合步骤202中的设置的条件，根据上述总功率值Pt和上述最大功率值Pm确定待挂起服务器的数目t。在这里，挂起是指是指在预定时间段内不再分配任务。

在本实施例的一些可选的实现方式中，数目t根据上述总功率值Pt和上述最大功率值Pm之间的比值确定，作为示例，可以将总功率值Pt和上述最大功率值Pm之间的比值与上述机柜列的服务器的台数n的乘积确定为数目t。

步骤204，挂起机柜列中的数目t台服务器。

在本实施例中，上述电子设备可以基于步骤203得到的数目t，挂起上述机柜列中的数目t台服务器。

在本实施例中，挂起服务器的方式可以有多种，例如，切断服务器与负责任务分配单元之间的联系，或者修改负责任务分配单元的任务分配逻辑，或者调用调度器的接口。

实践中，被挂起服务器的功率值会随着任务逐渐完成而逐渐下降；同时机柜列收到的新任务的数量受机柜列中未被挂起的服务器比例影响。总和上述两个因数，受到功耗调节的机柜列的实施功率与不受功耗调节相比，功率的减少量与被挂起的服务器的比例呈近似的线性关系，从而通过挂起机柜列中的服务器，可以对机柜列的功耗进行有效的调节。

在本实施例的一些可选的实现方式中，可以根据功率值对上述机柜列中的服务器排序，按照功率值由大到小的顺序选取待挂起服务器数目t台服务器，作为待挂起服务器；挂起上述待挂起服务器。

在本实施例的一些可选的实现方式中，可以预设一个时间间隔，以预设的时间间隔为一个周期，采集机柜列的总功率值Pt，监控是否需要开启相应的功耗调节；作为示例，可以每隔一分钟采集一次机柜列的总功率值Pt，监控是否需要开启相应的功耗调节，如果需要开启功耗调节，则挂起相应数目的服务器，距离上一次采集时间点一分钟后，监控是否需要开启相应的功耗调节，如果需要，则释放上一次挂起的服务器，重新确定待挂起的服务器数目和待挂起服务器。

本申请的上述实施例提供的方法通过在机柜列级别挂起服务器调节功耗，提高了云数据中心的电力利用率，并且不影响任务的完成时间，从而提高了服务器的部署量，提升了数据中心的计算能力。

进一步参考图3，其示出了云数据中心功耗调节方法的又一个实施例的流程300。该云数据中心功耗调节方法的流程300，包括以下步骤：

步骤301，采集一机柜列的总功率值Pt。

在本实施例中，云数据中心功耗调节方法运行于其上的电子设备(例如图1a所示的服务器)可以采集得到一机柜列的总功率值Pt。

步骤302，监控总功率值Pt与该机柜列预设的最大功率值Pm的比值是否大于预设阈值r。

在本实施例中，云数据中心功耗调节方法运行于其上的电子设备(例如图1a所示的服务器)可以实时监控总功率值Pt与该机柜列预设的最大功率值Pm的比值是否大于预设阈值r。

在本实施例中，上述预设阈值r可以根据云数据中心的负载特征、功耗变化特征选取。

步骤303，如果是，则通过公式

k＝(s-r)/(1-r)

计算得到待挂起服务器在机柜列所有服务器中的比例k。

在本实施例中，上述电子设备可以通过上述公式计算得到待挂起服务器在上述机柜列所有服务器中的比例k。在这里，(s-r)表示比值s与预设阈值r之间的差值，(1-r)表示数字1与预设阈值r之间的差值，/表示除号。

步骤304，将比例k与机柜列服务器的总数目n的乘积作为待挂起服务器数目t。

在本实施例中，上述电子设备可以基于步骤304得到的比例k，首先计算上述比例k与上述机柜列服务器的总数目n的乘积。

步骤305，调用云数据中心调度系统中调度器的freeze接口挂起数目t台服务器。

在本实施例中，上述电子设备可以调用云数据中心调度系统中的调度器的freeze接口挂起数目t台服务器。在这里，上述调度器提供的freeze功能可以使得freeze功能所涉及的服务器不再被分配任务，但是原有任务可以继续执行。freeze功能是云数据中心调度系统中必需实现的底层功能，利用调度器的freeze接口进行功耗控制，避免了修改调度器的调度逻辑、策略，使得本实施例的方法易于实现，且对于各种型号和各种使用环境的调度器可以普遍适应。

从图3中可以看出，与图2对应的实施例相比，本实施例中的云数据中心功耗调节方法的流程300突出了对计算得到待挂起服务器的数目t的步骤和调用云数据中心调度系统中调度器的freeze接口挂起数目t台服务器的步骤。由此，本实施例描述的方案可以更为精准的调节云数据中心的功耗，并且使得本实施例的方法易于实现，且对于各种型号和各种使用环境的调度器可以普遍适应。

进一步参考图4a，作为对上述各图所示方法的实现，本申请提供了一种云数据中心功耗调节系统的一个实施例，该装置实施例与图2所示的方法实施例相对应，该装置具体可以应用于各种电子设备中。

如图4a所示，本实施例上述的云数据中心功耗调节系统400包括：功率采集装置401、监控处理装置402和功耗控制装置403。其中，功率采集装置401用于采集一机柜列的总功率值Pt；监控处理装置402用于监控上述总功率值Pt与该机柜列预设的最大功率值Pm之间的关系是否符合开启功耗调节的条件；如果是，则根据上述总功率值Pt和上述最大功率值Pm确定待挂起服务器的数目t；功耗控制装置403用于挂起上述机柜列中的数目t台服务器。

在本实施例中，云数据中心功耗调节系统400的功率采集装置401可以通过多种方式采集得到一机柜列的总功率值Pt。

在本实施例中，基于功率采集装置401得到的总功率值Pt，上述监控处理装置402可以监控上述总功率值Pt和与该机柜列预设的最大功率值Pm之间是否符合开启功耗调节的条件；并且如果是，根据上述总功率值Pt和上述最大功率值Pm确定待挂起服务器的数目t。在这里，挂起是指是指在预定时间段内不再分配任务。

在本实施例中，上述功耗控制装置403可以基于监控处理装置402得到的数目t，挂起上述机柜列中的数目t台服务器。

在本实施例的一些可选的实现方式中，上述监控处理装置，还用于：计算上述总功率值Pt与该机柜列预设的最大功率值Pm的比值s；判断上述比值s是否大于预设阈值r。

在本实施例的一些可选的实现方式中，上述监控处理装置，还用于：通过公式k＝(s-r)/(1-r)计算得到待挂起服务器在上述机柜列所有服务器中的比例k，其中，(s-r)表示比值s与预设阈值r之间的差值，(1-r)表示数字1与预设阈值r之间的差值，/表示除号；将上述比例k与上述机柜列服务器的总数目n的乘积作为待挂起服务器数目t。

在本实施例的一些可选的实现方式中，上述功耗控制装置，还用于：根据功率值对上述机柜列中的服务器排序，按照功率值由大到小的顺序选取待挂起服务器数目t台服务器，作为待挂起服务器；挂起上述待挂起服务器。

在本实施例的一些可选的实现方式中，上述功耗控制装置，还用于：调用云数据中心调度系统中调度器的freeze接口挂起上述待挂起服务器。

本领域技术人员可以理解，上述云数据中心功耗调节系统400还包括一些其他公知结构，例如处理器、存储器等，为了不必要地模糊本公开的实施例，这些公知的结构在图4a中未示出。

图4b是利用本申请的云数据中心功耗调节系统调节机柜列功耗的系统架构示例性系统架构图。需要说明的是，图中机柜列的数目是示意性的，不以图中的数量为限制。

下面参考图5，其示出了适于用来实现本申请实施例的功耗调节服务器的计算机系统500的结构示意图。

如图5所示，计算机系统500可以包括中央处理单元(CPU)501，其可以根据存储在只读存储器(ROM)502中的程序或者从存储部分508加载到随机访问存储器(RAM)503中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM 503中，还存储有系统500操作所需的各种程序和数据。CPU 501、ROM 502以及RAM 503通过总线504彼此相连。输入/输出(I/O)接口505也连接至总线504。

以下部件连接至I/O接口505：包括硬盘等的存储部分506；以及包括诸如LAN卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分507。通信部分507经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器508也根据需要连接至I/O接口505。

特别地，根据本公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括有形地包含在机器可读介质上的计算机程序，上述计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分507从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质(例如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等)被安装。

附图中的流程图和框图，图示了按照本申请各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

描述于本申请实施例中所涉及到的装置可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。所描述的装置也可以设置在处理器中，例如，可以描述为：一种处理器包括功率采集装置、监控处理装置以及功耗控制装置。其中，这些装置的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定，例如，功率采集装置还可以被描述为“采集一机柜列的总功率值Pt的装置”。

作为另一方面，本申请还提供了一种非易失性计算机存储介质，该非易失性计算机存储介质可以是上述实施例中上述装置中所包含的非易失性计算机存储介质；也可以是单独存在，未装配入终端中的非易失性计算机存储介质。上述非易失性计算机存储介质存储有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被一个设备执行时，使得上述设备：采集一机柜列的总功率值Pt；监控上述总功率值Pt与该机柜列预设的最大功率值Pm之间的关系是否符合开启功耗调节的条件；如果是，则根据上述总功率值Pt和上述最大功率值Pm确定待挂起服务器的数目t；挂起上述机柜列中的数目t台服务器。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (6)

1.一种云数据中心功耗调节方法，云数据中心包括至少一个机房，所述机房包括至少一个机柜列，所述机柜列包括至少一台服务器机柜，所述服务器机柜上布置有至少一台服务器，其特征在于，所述方法包括：

采集一机柜列的总功率值Pt；

计算所述总功率值Pt与该机柜列预设的最大功率值Pm的比值s；

判断所述比值s是否大于预设阈值r；

如果是，则通过公式

k＝(s-r)/(1-r)

计算得到待挂起服务器在所述机柜列所有服务器中的比例k，其中，(s-r)表示比值s与预设阈值r之间的差值，(1-r)表示数字1与预设阈值r之间的差值，/表示除号；

将所述比例k与所述机柜列服务器的总数目n的乘积作为待挂起服务器数目t；

挂起所述机柜列中的数目t台服务器。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述挂起所述机柜列中的数目t台服务器，包括：

根据功率值对所述机柜列中的服务器排序，按照功率值由大到小的顺序选取待挂起服务器数目t台服务器，作为待挂起服务器；

挂起所述待挂起服务器。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述挂起所述待挂起服务器包括：

调用云数据中心调度系统中调度器的freeze接口挂起所述待挂起服务器。

4.一种云数据中心功耗调节系统，云数据中心包括至少一个机房，所述机房包括至少一个机柜列，所述机柜列包括至少一台服务器机柜，所述服务器机柜上布置有至少一台服务器，其特征在于，所述系统包括：

功率采集装置，用于采集一机柜列的总功率值Pt；

监控处理装置，用于计算所述总功率值Pt与该机柜列预设的最大功率值Pm的比值s；判断所述比值s是否大于预设阈值r；如果是，则通过公式

k＝(s-r)/(1-r)

计算得到待挂起服务器在所述机柜列所有服务器中的比例k，其中，(s-r)表示比值s与预设阈值r之间的差值，(1-r)表示数字1与预设阈值r之间的差值，/表示除号；将所述比例k与所述机柜列服务器的总数目n的乘积作为待挂起服务器数目t；

功耗控制装置，用于挂起所述机柜列中的数目t台服务器。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述功耗控制装置，还用于：

根据功率值对所述机柜列中的服务器排序，按照功率值由大到小的顺序选取待挂起服务器数目t台服务器，作为待挂起服务器；

挂起所述待挂起服务器。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述功耗控制装置，还用于：

调用云数据中心调度系统中调度器的freeze接口挂起所述待挂起服务器。