[发明专利]一种低能耗集群环境下的服务质量保证方法

说明书

技术领域

本发明属于集群系统中节能调度的服务质量保证领域，特别涉及一种低能耗集群环境下的服务质量保证方法。

背景技术

绿色低碳的理念已经越来越深入到社会的各个领域，IT设施的节能也已成为当前的研究热点。过去考虑到手持设备和移动设备等嵌入式系统通过电池来供电，而没有连接到公共电网中，能耗成为制约这些设备使用时间长度的关键因素，因此在这些设备中有许多低功耗和低能耗的设计。但在当前的大规模数据中心中，能耗成为越来越大的成本开销。大规模集群系统的节能也被当作一个重要的技术领域。

集群系统中节能的方法一般有两种：一种是保持满足当前负载任务的最小工作节点数，另一种是根据各个节点的性能特征，充分发挥各个节点的最大计算能力，避免能量消耗在功耗大的节点部件上。现有技术中，最常用的节能方法是根据外部负载请求量的多少自适应地对集群节点进行关闭和唤醒，使得系统根据资源的消耗情况提供对应的资源服务，避免过多的服务资源带来的资源浪费。但是这种根据外部负载的情况自适应的调整工作集群节点数目和待机集群节点数目的方法，必然要涉及到集群节点在两种状态之间的转换，即处于休眠状态的集群节点通过唤醒进入工作状态，处于工作状态的集群节点通过待机命令，进入休眠状态。

虽然对集群节点进行关闭过程中不会带来服务质量的下降，但是当系统需要唤醒集群节点时，处于唤醒延迟时间内的集群节点并不能向外部负载提供任何服务，这将严重地降低系统的服务质量。而衡量一个Web服务器性能的重要指标就是响应时间，随着用户数目的增加，访问的负载量越大，web服务器的响应时间也会随之增加，当响应延迟时间增加到用户无法接受的时候，用户很可能会因为过久的等待而失去耐心，最终放弃访问该页面。当访问的等待时间超过8秒时，约30%的用户会选择终止访问且离开该网站，但是当服务响应的时间能够缩短1秒，终止访问的用户比例会降至8%。一般的唤醒延迟时间短则几秒，长则十几秒甚至更长，设想一下，一个普通的用户访问一个网站，集群节点唤醒时间所带来的响应延迟将会导致巨大的用户资源的流失，这是一个流行的互联网网站所不能接受的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种低能耗集群环境下的服务质量保证方法，该方法使得集群系统的功耗更低且服务质量更高。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种低能耗集群环境下的服务质量保证方法，包括以下步骤，

（1）集群系统接收来自用户的负载连接请求，记录负载连接的请求数，集群系统根据用户的请求将负载连接至各个集群节点；

（2）根据集群系统所记录的负载连接的请求数，得出当前t时刻前一段时间T内负载连接数之和的实际值，然后根据该实际值预测系统在t+T时刻的负载连接数预测值V；

（3）根据t+T时刻的负载连接数预测值V计算出系统在t+T时刻需要保持在工作状态下的集群节点个数N；

（4）判断步骤（3）中得到的集群节点数个数N是否大于当前t时刻处于工作状态下的工作集群节点个数A，

若是，则唤醒N-A个处于休眠状态下的集群节点，进入步骤（6）；

若否，则进入步骤（5）；

（5）判断当前t时刻工作状态下集群节点数A和t+T时刻需要保持在工作状态下的集群节点个数N是否相等，

若是，则进入步骤（6）；

若否，即N小于A，则进行节能调度，选择一个或多个处于工作状态下的集群节点作为源节点，再选择一个或多个处于工作状态下的集群节点作为目的节点，然后将源节点上的负载迁移至目的节点上，源节点退出工作状态，进入休眠状态，在当前时刻t之后的T时间内保持至少有N个集群节点处于工作状态；执行步骤（6）；

（6）本轮集群节点的调度完成，返回步骤（2）。

优选的，所述步骤（2）中根据指数平滑公式得到当前t时刻后一段时间T内，即在时间区间[t,t+T)内负载连接数之和的预测值P_T为：

P_T=a×R_T-1+(1-a)×P_T-1；

其中R_T-1为当前t时刻前一段时间T内，即在时间区间[t-T,t)内负载连接数之和的实际值，P_T-1为当前t时刻前一段时间T内，即在时间区间[t-T,t)内负载连接数之和的预测值，a为平滑常数；

根据相邻两个时间间隔，即在时间区间[t-T,t)与[t,t+T)内的负载连接数斜率相等得出：