CN113608971B - 一种数据中心的服务器功耗管理方法、装置及设备 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种数据中心的服务器功耗管理方法，包括：采集服务器的实时功耗数据；采用长短时间窗的方式，对实时功耗数据进行加窗处理，根据加窗处理结果确定服务器的功耗变化趋势；在功耗变化趋势为攀升趋势时，为服务器分配更多的功耗；在功耗变化趋势为衰减趋势时，对服务器进行功耗回收。可见，该方法采用长短时间窗的方式对服务器的实时功耗数据进行处理，从而预测服务器的功耗趋势，并据此对其功耗分配进行调整，以最大化电源功耗利用率，提高了数据中心的计算力。此外，本申请还提供了一种数据中心的服务器功耗管理装置、设备及计算机可读存储介质，其技术效果与上述方法的技术效果相对应。
Description
技术领域
本申请涉及计算机技术领域，特别涉及一种数据中心的服务器功耗管理方法、装置、设备及计算机可读存储介质。
背景技术
据调查，数据中心中机柜的平均设备密度为50%~60%，并随着设备更替逐年下降(服务器寿命3~5年，机柜寿命10~15年)，机柜的电源功耗未使用率>30% (>15%电源供应的使用率不超过1%，>20%的电源作为备用)。分析数据中心、机房、机柜或者业务组服务器的功耗发现，在业务正常运行时，其平均功耗远小于电源容量，但是峰值功耗已经接近电源供应的功耗，因此无法再通过增加设备来提高整个数据中心的电源的利用率进而提高整个数据中心的计算力。
可见，如何提升数据中心的服务器电源功耗利用率，是亟待本领域技术人员解决的技术问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种数据中心的服务器功耗管理方法、装置、设备及计算机可读存储介质，用以解决数据中心的服务器电源功耗利用率较低的问题。其具体方案如下：
第一方面，本申请提供了一种数据中心的服务器功耗管理方法，包括：
采集服务器的实时功耗数据；
采用长短时间窗的方式，对所述实时功耗数据进行加窗处理，根据加窗处理结果确定所述服务器的功耗变化趋势；
在所述功耗变化趋势为攀升趋势时，为所述服务器分配更多的功耗；在所述功耗变化趋势为衰减趋势时，对所述服务器进行功耗回收。
可选的，所述根据加窗处理结果确定所述服务器的功耗变化趋势，包括：
在短时间窗的平均功耗大于长时间窗的平均功耗与偏差项的和时，判定所述服务器的功耗变化趋势为攀升趋势；
和/或，在实时功耗大于电源供应功耗与电源功耗余量的差时，判定所述服务器的功耗变化趋势为攀升趋势；
和/或，在长时间窗的最大功耗小于目标值时，判定所述服务器的功耗变化趋势为衰减趋势，其中所述目标值等于电源供应功耗减去电源功耗余量并加上偏差项。
可选的，所述在所述功耗变化趋势为衰减趋势时，对所述服务器进行功耗回收，包括：
在所述功耗变化趋势为衰减趋势时，计算待回收的功耗量，并对所述服务器进行功耗回收，其中所述待回收的功耗量等于电源供应功耗减去电源功耗余量再减去长时间窗的最大功耗。
可选的，在对所述服务器进行功耗回收之后，还包括：
更新电源供应功耗为长时间窗的最大功耗与电源功耗余量的和。
可选的，还包括：
在系统初始化时，根据系统优先级和基线功耗为服务器分配默认功耗；
在接收到目标服务器的功耗申请请求时，判断是否存在待进行功耗回收的服务器，若是，则为所述目标服务器分配更多的功耗。
可选的，所述根据系统优先级和基线功耗为服务器分配默认功耗，包括：
按照目标公式，根据系统优先级和基线功耗为服务器分配默认功耗，所述目标公式为：
Child Default Power(k) = Baseline(k) + [Parent Power Privison – Sum(Baseline)]* priority(k)/Sum(priority)；
其中，Child Default Power(k)表示第k个服务器的默认功耗，Baseline(k)表示第k个服务器的基线功耗，Parent Power Provision 表示全部服务器的默认功耗，Sum(Baseline)表示全部服务器的基线功耗的和，priority(k)表示第k个服务器的优先级，Sum(priority)表示全部服务器的优先级的和。
可选的，所述采集服务器的实时功耗数据，包括：
采用定时任务框架采集服务器的实时功耗数据，并在采集不到实时功耗数据时进行补值处理。
第二方面，本申请还提供了一种数据中心的服务器功耗管理装置，包括：
采集模块，用于采集服务器的实时功耗数据；
预测模块，用于采用长短时间窗的方式，对所述实时功耗数据进行加窗处理，根据加窗处理结果确定所述服务器的功耗变化趋势；
功耗管理模块，用于在所述功耗变化趋势为攀升趋势时，为所述服务器分配更多的功耗；在所述功耗变化趋势为衰减趋势时，对所述服务器进行功耗回收。
第三方面，本申请还提供了一种数据中心的服务器功耗管理设备，包括：
存储器：用于存储计算机程序；
处理器：用于执行所述计算机程序，以实现如上所述的数据中心的服务器功耗管理方法。
第四方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时用于实现如上所述的数据中心的服务器功耗管理方法。
本申请所提供的一种数据中心的服务器功耗管理方法，包括：采集服务器的实时功耗数据；采用长短时间窗的方式，对实时功耗数据进行加窗处理，根据加窗处理结果确定服务器的功耗变化趋势；在功耗变化趋势为攀升趋势时，为服务器分配更多的功耗；在功耗变化趋势为衰减趋势时，对服务器进行功耗回收。可见，针对服务器业务极其发杂多变，无法建立系统负载和功耗的相关模型的问题，该方法采用长短时间窗的方式对服务器的实时功耗数据进行处理，从而预测服务器的功耗趋势，并据此对其功耗分配进行调整，以最大化电源功耗利用率，提高了数据中心的计算力。
此外，本申请还提供了一种数据中心的服务器功耗管理装置、设备及计算机可读存储介质，其技术效果与上述方法的技术效果相对应，这里不再赘述。
附图说明
为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请所提供的数据中心的服务器功耗管理方法实施例一的流程图；
图2为本申请所提供的数据中心的服务器功耗管理方法实施例二的示意图；
图3为本申请所提供的数据中心的服务器功耗管理装置实施例的示意图；
图4为本申请所提供的数据中心的服务器功耗管理设备实施例的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
目前，在数据中心中有大量的空间资源和电源功耗存在未充分利用的情况。针对上述问题，本申请提供了一种数据中心的服务器功耗管理方法、装置、设备及计算机可读存储介质，有助于增加设备密度，提高平均功耗（尽可能接近电源供应），降低功耗峰值，进而提升整个数据中心资源利用率，提高数据中心计算力。
下面对本申请提供的数据中心的服务器功耗管理方法实施例一进行介绍，参见图1，实施例一包括：
S11、采集服务器的实时功耗数据；
S12、采用长短时间窗的方式，对实时功耗数据进行加窗处理，根据加窗处理结果确定服务器的功耗变化趋势；
S13、在功耗变化趋势为攀升趋势时，为服务器分配更多的功耗；在功耗变化趋势为衰减趋势时，对服务器进行功耗回收。
首先，功耗策略会根据服务器的优先级给服务器先分配一个默认功耗供应，在服务器运行过程中，需要实时采集服务器的功耗、资源利用率和温度等实时功耗数据；再分析服务器的实时功耗数据，在功耗提供不足时，提前增加该服务器的功耗的供应，在功耗冗余时，回收功耗到功耗池中，以便其他服务器能够使用。
作为一种具体的实施方式，在系统初始化时，根据系统优先级和基线功耗为服务器分配默认功耗。在接收到目标服务器的功耗申请请求时，判断是否存在待进行功耗回收的服务器，若是，则为目标服务器分配更多的功耗。
在此基础之上，还可以为服务器设置优先级。在功耗池功耗不足时，根据优先级对服务器进行分配功耗，保证优先级高的设备分配到的更多功耗和总功耗不超过数据中心的电源供应，从而保证高优先级的服务器更好的运行和电源供应的安全性，充分利用数据中心的电源功耗的供应和空间，进而提升计算力。
具体的，上述根据加窗处理结果确定所述服务器的功耗变化趋势，包括：在短时间窗的平均功耗大于长时间窗的平均功耗与偏差项的和时，判定服务器的功耗变化趋势为攀升趋势；和/或，在实时功耗大于电源供应功耗与电源功耗余量的差时，判定服务器的功耗变化趋势为攀升趋势；和/或，在长时间窗的最大功耗小于目标值时，判定服务器的功耗变化趋势为衰减趋势，其中目标值等于电源供应功耗减去电源功耗余量并加上偏差项。
在功耗变化趋势为衰减趋势时，还可以进一步计算待回收的功耗量，从而对服务器进行功耗回收，达到功耗的精准管理，作为一种具体的实施方式，待回收的功耗量等于电源供应功耗减去电源功耗余量再减去长时间窗的最大功耗，进而更新电源供应功耗为长时间窗的最大功耗与电源功耗余量的和。
在计算好电源供应之后，通过BMC将功耗封顶值设置到带外功耗管理器（IntelNode Manager，NM）中，使得服务器的最大功耗不超过电源供应的功耗。
本实施例所提供的数据中心的服务器功耗管理方法，包括：采集服务器的实时功耗数据；采用长短时间窗的方式，对实时功耗数据进行加窗处理，根据加窗处理结果确定服务器的功耗变化趋势；在功耗变化趋势为攀升趋势时，为服务器分配更多的功耗；在功耗变化趋势为衰减趋势时，对服务器进行功耗回收。可见，针对服务器业务极其发杂多变，无法建立系统负载和功耗的相关模型的问题，该方法采用长短时间窗的方式对服务器的实时功耗数据进行处理，通过对数据中心服务器功耗的监控，预测和功耗策略的动态调整，达到充分利用数据中心的电源功耗的供应和空间的目的，有助于增加设备密度，进而提升计算力。
下面开始详细介绍本申请提供的数据中心的服务器功耗管理方法实施例二，参见图2，实施例二主要包含四个部分：性能采集，功耗预测，动态功耗调整策略，策略生效，下面分别对各个部分进行介绍。
（1）性能采集：对于服务器功耗的采集，可以通过BMC直接查询服务器的总功耗，也可以通过BMC进行访问NM进行采集服务器的总功耗。此处采用定时任务框架，实时采集服务器的总功耗，并在采集不到数据时，采用上一时刻的功耗进行补值。
（2）功耗预测：对于服务器，采用短-长时间窗的方式，对时序功耗进行加窗处理，来预测系统功耗的变化趋势，提前对服务器的功耗进行预分配以满足业务的需要，防止影响业务系统的性能。
在以下两种情况，服务器将申请更多的电源供应：
（a）Avg(short-window) > Avg(long-window) + △
其中，Avg(short-window)：短时间窗的平均功耗
Avg(long-window)：长时间窗的平均功耗
△：偏差项
当短时间窗内的平均功耗大于长时间的平均功耗时（需要加个偏差，防止一直在波动调整），可以认为功耗有攀升趋势，需要申请更多的电源供应。
（b）Actual Power > Power Prevision –Power Action Margin
其中Actual Power:实时功耗
Power Prevision：电源供应功耗
Power Action Margin：触发电源功耗策略重新计算余量，电源功耗余量
当实时的功耗已经达到了电源功耗触发申请的余量时，进行重新申请功耗。
在以下情况，进行功耗回收：
通过对比分析长时间窗的最大功耗和功耗供给，分析设备是否有剩余功耗或者功耗不足。对于功耗剩余的服务器，能够快速的释放剩余功耗到功耗池里；对于功耗不足的服务器，能够提前从功耗池里分配到更多的功耗，来适应业务的变化。
Max(long window) < Power Provision – Power Action Margin + △
其中，Max(long window)：长时间窗的最大功耗
服务器释放功耗到功耗池中：
Power to parent = Power Provision – Power Action Margin – Max(longwindow)
其中Power to parent：服务器释放到功耗池的功耗量
功耗池对服务器重新评估分配新的电源供应：
New Power Privision = Max(long window) + Power Action Margin
其中，New Power Privision：新的电源供应功耗
（3）动态功耗调整策略：在系统初始化时，会根据系统优先级和基线功耗，合理分配默认功耗，确保各个服务器业务能够正常运行。当一个节点向功耗池申请更多的功耗时，功耗池需要观察是否有功耗剩余的节点进行功耗回收，从而再次对功耗进行分配以满足当前节点的需要。
具体的，按照目标公式，根据系统优先级和基线功耗为服务器分配默认功耗，上述目标公式为：
Child Default Power(k) = Baseline(k) + [Parent Power Privison – Sum(Baseline)]* priority(k)/Sum(priority)；
其中，Child Default Power(k)表示第k个服务器的默认功耗；Baseline(k)表示第k个服务器的基线功耗；Parent Power Provision= Sum(Child Default Power)，表示全部服务器的默认功耗；Sum(Baseline)表示全部服务器的基线功耗的和；priority(k)表示第k个服务器的优先级；Sum(priority)表示全部服务器的优先级的和。
（4）策略生效：是指将上一步骤计算好的电源供应，通过BMC将功耗封顶值设置到NM中，使得服务器的最大功耗不超过电源供应的功耗。
可见，本实施例所提供的数据中心的服务器功耗管理方法，主要通过以下两个方面实现对服务器的功耗管理，达到充分利用数据中心的电源功耗的供应和空间的目的，有助于增加设备密度，进而提升数据中心计算力：
功耗预测：对于服务器，采用短-长时间窗的方式，对时序功耗进行加窗处理，来预测系统功耗的变化趋势，提前对服务器的功耗进行预分配以满足业务的需要，防止影响业务系统的性能。
动态功耗调整策略：在系统初始化时，会根据系统优先级和基线功耗，合理分配默认功耗，确保各个服务器业务能够正常运行。当一个节点向功耗池申请更多的功耗时，功耗池需要观察是否有功耗剩余的节点进行功耗回收，从而再次对功耗进行分配以满足当前节点的需要。
下面对本申请实施例提供的数据中心的服务器功耗管理装置进行介绍，下文描述的数据中心的服务器功耗管理装置与上文描述的数据中心的服务器功耗管理方法可相互对应参照。
如图3所示，本实施例的数据中心的服务器功耗管理装置，包括：
采集模块31，用于采集服务器的实时功耗数据；
预测模块32，用于采用长短时间窗的方式，对所述实时功耗数据进行加窗处理，根据加窗处理结果确定所述服务器的功耗变化趋势；
功耗管理模块33，用于在所述功耗变化趋势为攀升趋势时，为所述服务器分配更多的功耗；在所述功耗变化趋势为衰减趋势时，对所述服务器进行功耗回收。
本实施例的数据中心的服务器功耗管理装置用于实现前述的数据中心的服务器功耗管理方法，因此该装置的具体实施方式可见前文中的数据中心的服务器功耗管理方法的实施例部分，这里不再赘述。
此外，本申请还提供了一种数据中心的服务器功耗管理设备，如图4所示，包括：
存储器100：用于存储计算机程序；
处理器200：用于执行所述计算机程序，以实现如上文所述的数据中心的服务器功耗管理方法。
最后，本申请提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时用于实现如上文所述的数据中心的服务器功耗管理方法。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器（RAM）、内存、只读存储器（ROM）、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
以上对本申请所提供的方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
Claims (9)
1.一种数据中心的服务器功耗管理方法，其特征在于，包括：
采集服务器的实时功耗数据；
采用长短时间窗的方式，对所述实时功耗数据进行加窗处理；
在短时间窗的平均功耗大于长时间窗的平均功耗与偏差项的和时，判定所述服务器的功耗变化趋势为攀升趋势；
和/或，在实时功耗大于电源供应功耗与电源功耗余量的差时，判定所述服务器的功耗变化趋势为攀升趋势；
和/或，在长时间窗的最大功耗小于目标值时，判定所述服务器的功耗变化趋势为衰减趋势，其中所述目标值等于电源供应功耗减去电源功耗余量并加上偏差项；
在所述功耗变化趋势为攀升趋势时，为所述服务器分配更多的功耗；在所述功耗变化趋势为衰减趋势时，对所述服务器进行功耗回收。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述功耗变化趋势为衰减趋势时，对所述服务器进行功耗回收，包括：
在所述功耗变化趋势为衰减趋势时，计算待回收的功耗量，并对所述服务器进行功耗回收，其中所述待回收的功耗量等于电源供应功耗减去电源功耗余量再减去长时间窗的最大功耗。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在对所述服务器进行功耗回收之后，还包括：
更新电源供应功耗为长时间窗的最大功耗与电源功耗余量的和。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
在系统初始化时，根据系统优先级和基线功耗为服务器分配默认功耗；
在接收到目标服务器的功耗申请请求时，判断是否存在待进行功耗回收的服务器，若是，则为所述目标服务器分配更多的功耗。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据系统优先级和基线功耗为服务器分配默认功耗，包括：
按照目标公式，根据系统优先级和基线功耗为服务器分配默认功耗，所述目标公式为：
Child Default Power(k) = Baseline(k) + [Parent Power Privison – Sum(Baseline)]* priority(k)/Sum(priority)；
其中，Child Default Power(k)表示第k个服务器的默认功耗，Baseline(k)表示第k个服务器的基线功耗，Parent Power Provision 表示全部服务器的默认功耗，Sum(Baseline)表示全部服务器的基线功耗的和，priority(k)表示第k个服务器的优先级，Sum(priority)表示全部服务器的优先级的和。
6.如权利要求1至5任意一项所述的方法，其特征在于，所述采集服务器的实时功耗数据，包括：
采用定时任务框架采集服务器的实时功耗数据，并在采集不到实时功耗数据时进行补值处理。
7.一种数据中心的服务器功耗管理装置，其特征在于，包括：
采集模块，用于采集服务器的实时功耗数据；
预测模块，用于采用长短时间窗的方式，对所述实时功耗数据进行加窗处理；在短时间窗的平均功耗大于长时间窗的平均功耗与偏差项的和时，判定所述服务器的功耗变化趋势为攀升趋势；和/或，在实时功耗大于电源供应功耗与电源功耗余量的差时，判定所述服务器的功耗变化趋势为攀升趋势；和/或，在长时间窗的最大功耗小于目标值时，判定所述服务器的功耗变化趋势为衰减趋势，其中所述目标值等于电源供应功耗减去电源功耗余量并加上偏差项；
功耗管理模块，用于在所述功耗变化趋势为攀升趋势时，为所述服务器分配更多的功耗；在所述功耗变化趋势为衰减趋势时，对所述服务器进行功耗回收。
8.一种数据中心的服务器功耗管理设备，其特征在于，包括：
存储器：用于存储计算机程序；
处理器：用于执行所述计算机程序，以实现如权利要求1至6任意一项所述的数据中心的服务器功耗管理方法。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时用于实现如权利要求1至6任意一项所述的数据中心的服务器功耗管理方法。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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