[发明专利]一种应用服务器集群实时能耗优化方法

权利要求书

1.一种基于混合整数线性规划的应用服务器集群实时能耗优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：测定每台服务器的每个离散频率对应的满载功率、空闲功率和负载能力，以及每台服务器关机时的待机功率，所述负载为承担的请求平均达到速率；

S2：计算每台服务器的开机开销和关机开销；

S3：根据历史负载数据预测下一个优化周期的集群负载；

S4：计算集群的同构指数；

S5：根据集群同构指数的不同，采用不同的变量定义方式描述集群中各服务器的部署，将集群能耗优化问题描述成混合整数线性规划问题；

S6：求解混合整数线性规划问题；

S7：根据求解结果确定各服务器的开关状态、CPU频率和负载，并实施新的部署。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2进一步包括：所述开机开销计算如下：(服务器开启过程中的平均功率*开机时间+惩罚参数)/优化周期；所述关机开销计算如下：(服务器关机过程中的平均功率*关机时间+惩罚参数)/优化周期。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S4进一步包括：所述集群的同构指数的计算如下：其中，

n表示集群中服务器的数量，

f_i表示第i台服务器离散频率的数量，

M表示集群中服务器型号的数量，

F_i表示第i种型号服务器离散频率的数量。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤S5进一步包括：在所述混合整数线性规划问题中，目标函数为各服务器的功率之和，加上各服务器的开机关机开销之和；约束条件为所有服务器承担的负载和等于预测的集群负载，以及所有开启服务器的CPU利用率不高于给定的值。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤S5进一步包括：如果所述集群同构指数小于等于1，则针对集群中的每台服务器定义变量；如果所述集群同构指数大于1，则针对集群中的每种服务器型号定义变量。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤S5进一步包括：所述针对集群中的每台服务器定义变量的方法如下：

为第i台服务器的第j个离散频率定义一个实数变量x_i，j和一个二进制变量y_i，j，y_i，j表示第i台服务器是否工作在第j个离散频率上，x_i，j表示第i台服务器工作在第j个离散频率上时的CPU利用率；如果y_i，j＝0，那么x_i，j＝0。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤S5进一步包括：所述针对集群中的每种服务器型号定义变量的方法如下：

为第i种型号服务器的第j个离散频率定义两个整数变量和两个实数变量和以及为第i种服务器型号定义两个二进制变量和表示有台第i种型号的服务器工作在第j个离散频率上且其负载和为其中，

的取值有2种情况：

(1，0)表示“需要新开启一些第i种型号的服务器或者第i种型号服务器的开关均保持不变”；

(0，1)表示“需要关闭一些第i种型号的服务器或者第i种型号服务器的开关均保持不变”，

并且，

如果那么

如果那么