[发明专利]基于排队论的数据中心节能模型的设计方法

说明书

本发明公开了基于排队论的数据中心节能模型的设计方法，方法包括如下步骤：步骤S1：描述数据中心主服务器和备用服务器的状态，其中主服务器有忙闲两种状态，备用服务器有空闲忙关闭三种状态；步骤S2：根据排队论M/M/K模型，建立主服务器和备用服务器的共存数据中心节能模型；步骤S3：基于建立的数学模型，推导出系统平均等待时间，以及系统平均能耗关于主服务器与备用服务器数量关系的表达式；步骤S4：通过限定服务平均等待时间建立能耗最小化的优化问题模型，并利用遗传算法进行问题求解，最终可以确定最优的主服务器与备用服务器数量；解决了数据中心设计过程中能耗与系统性能需要折衷考虑问题。

技术领域

本发明涉及数据中心节能模型的设计领域，特别是基于排队论的数据中心节能模型的设计方法。

背景技术

数据中心的历史可以追溯到20世纪60年代。早期的数据中心就是用户通过远程终端分时在主机上得到部署和操控。在数据中心的繁荣在互联网时代到来了。许多公司开始建设大型互联网连接的设备，而这些被称为互联网数据中心(IDC机房)。2006年，谷歌首次提出云计算，随后，亚马逊，微软，雅虎，IBM等IT企业投入很大的精力和财力来推动它。云计算所需要的数据中心网络(网DCN)是可扩展的，其灵活，强大并且能量损耗高。大规模网络和虚拟机(VM)迁移是当今数据中心的主要特点。云计算是数据中心最重要的服务。然而随着数据中心的逐渐发展，仍有诸多问题有待解决。研究数据中心网络DCN已经成为在计算机网络领域非常重要的一个部分。

目前为止，已经有很多发表文章对于数据中心的新的节能模型进行了建立和讨论，模型多以提高适应性或者降低调用成本为出发点来建立心的数据中心节能机制。不少文章也以数据中心的耗能和维护冷却机制为出发点，提出一些降低能耗的模型来控制数据中心整体耗能。还有外国学者以数据中心能量消耗和适应性的相关关系为出发点或对于一些数据中心服务器与交换机的结构为出发点进行节能研究，然而最终的测试数据表明，其能耗节约仅占总能耗的5％左右，而其应用范围有限，还可能对数据中心处理数据效率等性能参数有一定影响。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了基于排队论的数据中心节能模型的设计方法，解决了能耗大，等待时间长的问题。

本发明采用的技术方案是，基于排队论的数据中心节能模型的设计方法，方法包括如下步骤：

步骤S1：描述数据中心主服务器和备用服务器的状态，其中主服务器有忙闲两种状态，备用服务器有空闲忙关闭三种状态；

步骤S2：根据排队论M/M/K模型，建立主服务器和备用服务器共存的数据中心节能数学模型；

步骤S3：基于建立的数学模型，推导出系统平均等待时间，以及系统平均能耗关于主服务器与备用服务器数量关系的表达式；

步骤S4：通过限定平均等待时间建立能耗最小化的优化问题模型，并利用遗传算法进行问题求解，最终可以确定最优的主服务器与备用服务器的数量。

本发明基于排队论的数据中心节能模型的设计方法的有益效果如下：

能耗与高处理效率是并存的。然而想大幅度降低能耗就必须牺牲一部分的高处理效率，也就是说，能耗降低的同时，用户在数据中心的请求的等待时间会适量地有所增加。模型建立后还会对数据中心处理数据任务的时间进行计算，根据处理时间对阈值进行调整，也就意味着对增加的处理时间和总的节约能耗幅度进行一个均衡的总体调节，最终确定一组在等待时间可以接受的情况下最合适的阈值解，本模型的建立，在寻找一种能耗更大地降低，等待时间小幅提升的均衡办法。以实现最少的牺牲等待时间，最大程度上降低能源损耗的数据中心模型。

附图说明

图1为本发明基于排队论的数据中心节能模型的设计方法的总流程图。

图2为本发明基于排队论的数据中心节能模型的设计方法的步骤S4的流程图。