一種云計(jì)算數(shù)據(jù)中心能耗優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于云計(jì)算數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，具體涉及一種云計(jì)算數(shù)據(jù)中心能耗的優(yōu)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由大規(guī)模的服務(wù)器互聯(lián)構(gòu)建的云計(jì)算數(shù)據(jù)中心，可以提供可靠并且可擴(kuò)展的基礎(chǔ)服務(wù)。云計(jì)算數(shù)據(jù)中心中部署的應(yīng)用，具有高容錯(cuò)率，并且可以實(shí)現(xiàn)高吞吐量的應(yīng)用數(shù)據(jù)訪問(wèn)。
[0003]但是，云計(jì)算數(shù)據(jù)中心運(yùn)行需要消耗大量的能量。高能耗已經(jīng)成為大型云計(jì)算數(shù)據(jù)中心面臨的問(wèn)題之一。減少云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的能耗，可以節(jié)約云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的運(yùn)營(yíng)成本。
[0004]能量的消耗可以大致分為兩個(gè)部分:工作能耗和冷卻能耗。這兩種能耗都受到工作負(fù)載的影響。因此，為了降低云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的能耗，可以從云計(jì)算數(shù)據(jù)中心負(fù)載優(yōu)化入手?，F(xiàn)有的技術(shù)主要包括根據(jù)負(fù)載，關(guān)閉空閑的服務(wù)器節(jié)點(diǎn)、以及關(guān)閉空閑的交換機(jī)節(jié)點(diǎn)等。
[0005]云計(jì)算數(shù)據(jù)中心大部分時(shí)間處于工作負(fù)載遠(yuǎn)低于峰值的狀態(tài)。網(wǎng)絡(luò)中的流量每時(shí)每刻都在變化。但是在大部分的時(shí)間里，網(wǎng)絡(luò)的流量需求可以被網(wǎng)絡(luò)中的鏈路和交換機(jī)的一個(gè)子集所滿足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是設(shè)計(jì)一種云平臺(tái)中的行為檢測(cè)系統(tǒng)，基本思路是將整個(gè)云平臺(tái)的防御由多個(gè)種類不同的行為檢測(cè)系統(tǒng)來(lái)負(fù)責(zé)，并統(tǒng)一進(jìn)行管理調(diào)配，以解決上述【背景技術(shù)】中提出的問(wèn)題。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
一種云計(jì)算數(shù)據(jù)中心能耗優(yōu)化方法，(1)在云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的各個(gè)節(jié)點(diǎn)收集流量信息；計(jì)算出各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的流量矩陣；(2)然后依照網(wǎng)絡(luò)流的信息，以及云計(jì)算數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)涮攸c(diǎn)，從網(wǎng)絡(luò)中選出滿足網(wǎng)絡(luò)工作負(fù)載需求的網(wǎng)絡(luò)子集，進(jìn)行路由設(shè)計(jì)；(3)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)子集信息，進(jìn)行Load-Balanced交換機(jī)能耗優(yōu)化。
[0008]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案:(1)定義交換機(jī)端口和緩沖區(qū)的三種狀態(tài):關(guān)閉，活動(dòng)，睡眠；(2)當(dāng)該交換機(jī)端口沒(méi)有工作負(fù)載時(shí)，可以將其切換到睡眠狀態(tài)；當(dāng)該端口有數(shù)據(jù)包要傳輸或者將有數(shù)據(jù)包要傳輸，以及該端口有數(shù)據(jù)包到達(dá)或者將有數(shù)據(jù)包到達(dá)時(shí)，該端口處于活動(dòng)狀態(tài)；(3)交換機(jī)中處于活動(dòng)狀態(tài)的緩沖區(qū)的個(gè)數(shù)為:max，可以將剩余的未用到的緩沖區(qū)切換到睡眠狀態(tài)。
[0009]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案:所述max為活動(dòng)輸入端口和活動(dòng)輸出端口。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明可以充分利用路由信息，實(shí)現(xiàn)關(guān)閉交換機(jī)來(lái)降低能耗，本發(fā)明可以和現(xiàn)有基于關(guān)閉服務(wù)器節(jié)點(diǎn)的節(jié)能方案結(jié)合使用。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為云計(jì)算數(shù)據(jù)中心能耗優(yōu)化方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0013]請(qǐng)參閱圖1，一種云計(jì)算數(shù)據(jù)中心能耗優(yōu)化方法，在云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的各個(gè)節(jié)點(diǎn)收集流量信息；計(jì)算出各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的流量矩陣；然后依照網(wǎng)絡(luò)流的信息，以及云計(jì)算數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)涮攸c(diǎn)，從網(wǎng)絡(luò)中選出滿足網(wǎng)絡(luò)工作負(fù)載需求的網(wǎng)絡(luò)子集，進(jìn)行路由設(shè)計(jì)；根據(jù)網(wǎng)絡(luò)子集信息，進(jìn)行Load-Balanced交換機(jī)能耗優(yōu)化。
[0014]定義交換機(jī)端口和緩沖區(qū)的三種狀態(tài):關(guān)閉，活動(dòng)，睡眠；當(dāng)該交換機(jī)端口沒(méi)有工作負(fù)載時(shí)，可以將其切換到睡眠狀態(tài)；當(dāng)該端口有數(shù)據(jù)包要傳輸或者將有數(shù)據(jù)包要傳輸，以及該端口有數(shù)據(jù)包到達(dá)或者將有數(shù)據(jù)包到達(dá)時(shí)，該端口處于活動(dòng)狀態(tài)；交換機(jī)中處于活動(dòng)狀態(tài)的緩沖區(qū)的個(gè)數(shù)為:max，可以將剩余的未用到的緩沖區(qū)切換到睡眠狀態(tài)。max為活動(dòng)輸入端口和活動(dòng)輸出端口。
[0015]定義交換機(jī)端口和緩沖區(qū)的三種狀態(tài):關(guān)閉(off )，活動(dòng)(active)，睡眠(sleep)。
[0016]1、在云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的各個(gè)節(jié)點(diǎn)收集流量信息；計(jì)算出各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的流量矩陣；
2、然后依照網(wǎng)絡(luò)流的信息，以及云計(jì)算數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)涮攸c(diǎn)，從網(wǎng)絡(luò)中選出滿足網(wǎng)絡(luò)工作負(fù)載需求的網(wǎng)絡(luò)子集，進(jìn)行路由設(shè)計(jì)；
3、根據(jù)網(wǎng)絡(luò)子集信息，進(jìn)行交換機(jī)能耗優(yōu)化，優(yōu)化的策略如下。
[0017]交換機(jī)休眠交換機(jī)端口的狀態(tài)與該端口的工作負(fù)載有關(guān)，當(dāng)該端口沒(méi)有工作負(fù)載時(shí)，可以將其切換到睡眠狀態(tài)(sleep);當(dāng)該端口有數(shù)據(jù)包要傳輸或者將有數(shù)據(jù)包要傳輸，以及該端口有數(shù)據(jù)包到達(dá)或者將有數(shù)據(jù)包到達(dá)時(shí)，該端口處于活動(dòng)狀態(tài)。交換機(jī)緩沖區(qū)的狀態(tài)與交換機(jī)端口的狀態(tài)有關(guān)，為了滿足必要的工作負(fù)載需求，交換機(jī)中處于活動(dòng)狀態(tài)的緩沖區(qū)的個(gè)數(shù)為:max{活動(dòng)輸入端口，活動(dòng)輸出端口 }，可以將剩余的未用到的緩沖區(qū)切換到睡眠狀態(tài)。為了能夠使交換機(jī)能夠從關(guān)閉狀態(tài)被喚醒，能耗優(yōu)化算法會(huì)負(fù)責(zé)切換交換機(jī)和鏈路的狀態(tài)，對(duì)能耗進(jìn)行有效控制。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)流量發(fā)生變化時(shí)，能耗優(yōu)化算法會(huì)不斷重新計(jì)算可以為云計(jì)算數(shù)據(jù)中心應(yīng)用服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)子集。隨著流量的增加，會(huì)有更多的容量增加進(jìn)來(lái)，直至達(dá)到網(wǎng)絡(luò)容量的上限。隨著流量的減少，有的交換機(jī)和鏈路會(huì)被關(guān)閉，而有的交換機(jī)會(huì)因?yàn)楣ぷ髫?fù)載很低，雖然不會(huì)被關(guān)閉，但是會(huì)關(guān)閉其部分端口和緩沖區(qū)以節(jié)約能耗。
[0018]1、在云計(jì)算平臺(tái)的骨干網(wǎng)絡(luò)、關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)、主機(jī)間網(wǎng)絡(luò)等需要進(jìn)行行為檢測(cè)的地方，添加檢測(cè)模塊，檢測(cè)模塊與整體管理模塊相連，檢測(cè)模塊定時(shí)和整體管理模塊進(jìn)行握手交互。
[0019]2、各個(gè)檢測(cè)模塊部署不同的檢測(cè)方法，并進(jìn)入正常工作狀態(tài)，開始定期收集該處指定的數(shù)據(jù)包，根據(jù)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)數(shù)據(jù)包的特征進(jìn)行分析。如果某個(gè)檢測(cè)模塊的判定出存在異常行為，則告警。
[0020]3、各個(gè)檢測(cè)模塊定期將獲取的特征數(shù)據(jù)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，發(fā)送給整體管理模塊；
4、整體管理模塊，根據(jù)接收到的各個(gè)其他模塊的數(shù)據(jù)，匯總判定是否存在異常特征規(guī)律，如存在，則告警。
[0021]本發(fā)明的工作原理是:本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是采用Load-balanced交換機(jī)架構(gòu)以替代原來(lái)的交換機(jī)架構(gòu)。Load-balanced交換機(jī)架構(gòu)是一種特殊的交換機(jī)架構(gòu)，這種架構(gòu)能夠保證100%的吞吐東ο
[0022]Load-balanced交換機(jī)架構(gòu)有2N個(gè)輸入(同時(shí)也是輸出)端口，每個(gè)端口的速率為R，每個(gè)連接輸入(或者輸出)端口和緩沖區(qū)的鏈路的傳輸速率為R/N。每個(gè)輸入端口可以將其收到的數(shù)據(jù)包分發(fā)到交換機(jī)中的N個(gè)緩沖區(qū)中，每個(gè)緩沖區(qū)寫入這些數(shù)據(jù)包，并會(huì)將這些數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的輸出端口，最終這些數(shù)據(jù)包將通過(guò)輸出端口離開交換機(jī)。緩沖區(qū)在接收數(shù)據(jù)包的同時(shí)，會(huì)將位于虛擬輸出隊(duì)列頭部的數(shù)據(jù)包發(fā)送到相應(yīng)的輸出端口上，其傳輸速率為R/N?；贚oad-balanced交換機(jī)架構(gòu)的以上特點(diǎn)，當(dāng)交換機(jī)處于低工作負(fù)載的情況時(shí)，不僅可以關(guān)閉交換機(jī)的部分端口，還可以考慮關(guān)閉交換機(jī)的部分緩沖區(qū)，以達(dá)到分布式文件系統(tǒng)節(jié)約能耗的目的。
[0023]通過(guò)監(jiān)控云計(jì)算數(shù)據(jù)中心中的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)工作負(fù)載，采取適當(dāng)?shù)墓?jié)能措施。能耗優(yōu)化方案會(huì)選擇云計(jì)算數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)子集，并且這個(gè)網(wǎng)絡(luò)子集必須可以滿足現(xiàn)有應(yīng)用性能和故障容錯(cuò)的要求，在此前提下，能耗優(yōu)化方案會(huì)盡可能地關(guān)閉那些不需要的鏈路和交換機(jī)。
[0024]依據(jù)云計(jì)算數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中的流量信息，依據(jù)給定的路由算法，計(jì)算出各網(wǎng)絡(luò)流的路由。然后依照網(wǎng)絡(luò)流的信息，從云計(jì)算數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中選出滿足網(wǎng)絡(luò)工作負(fù)載需求的網(wǎng)絡(luò)。最后通過(guò)對(duì)交換機(jī)能耗控制，實(shí)現(xiàn)整個(gè)云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的能耗優(yōu)化。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種云計(jì)算數(shù)據(jù)中心能耗優(yōu)化方法，其特征在于，(1)在云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的各個(gè)節(jié)點(diǎn)收集流量信息；計(jì)算出各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的流量矩陣；(2)然后依照網(wǎng)絡(luò)流的信息，以及云計(jì)算數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)涮攸c(diǎn)，從網(wǎng)絡(luò)中選出滿足網(wǎng)絡(luò)工作負(fù)載需求的網(wǎng)絡(luò)子集，進(jìn)行路由設(shè)計(jì)；(3)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)子集信息，進(jìn)行Load-Balanced交換機(jī)能耗優(yōu)化。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種云計(jì)算數(shù)據(jù)中心能耗優(yōu)化方法，其特征在于，(1)定義交換機(jī)端口和緩沖區(qū)的三種狀態(tài):關(guān)閉，活動(dòng)，睡眠；(2)當(dāng)該交換機(jī)端口沒(méi)有工作負(fù)載時(shí)，可以將其切換到睡眠狀態(tài)；當(dāng)該端口有數(shù)據(jù)包要傳輸或者將有數(shù)據(jù)包要傳輸，以及該端口有數(shù)據(jù)包到達(dá)或者將有數(shù)據(jù)包到達(dá)時(shí)，該端口處于活動(dòng)狀態(tài)；(3)交換機(jī)中處于活動(dòng)狀態(tài)的緩沖區(qū)的個(gè)數(shù)為:max，可以將剩余的未用到的緩沖區(qū)切換到睡眠狀態(tài)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種云計(jì)算數(shù)據(jù)中心能耗優(yōu)化方法，其特征在于，所述max為活動(dòng)輸入纟而口和活動(dòng)輸出?而口。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種云計(jì)算數(shù)據(jù)中心能耗優(yōu)化方法，在云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的各個(gè)節(jié)點(diǎn)收集流量信息；計(jì)算出各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的流量矩陣；然后依照網(wǎng)絡(luò)流的信息，以及云計(jì)算數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)涮攸c(diǎn)，從網(wǎng)絡(luò)中選出滿足網(wǎng)絡(luò)工作負(fù)載需求的網(wǎng)絡(luò)子集，進(jìn)行路由設(shè)計(jì)；根據(jù)網(wǎng)絡(luò)子集信息，進(jìn)行Load-Balanced交換機(jī)能耗優(yōu)化。本發(fā)明可以充分利用路由信息，實(shí)現(xiàn)關(guān)閉交換機(jī)來(lái)降低能耗，本發(fā)明可以和現(xiàn)有基于關(guān)閉服務(wù)器節(jié)點(diǎn)的節(jié)能方案結(jié)合使用。
【IPC分類】H04L12/12
【公開號(hào)】CN105429766
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510738506
【發(fā)明人】鄧玉成, 李潔, 葛莉莉
【申請(qǐng)人】上?？萍季W(wǎng)絡(luò)通信有限公司
【公開日】2016年3月23日
【申請(qǐng)日】2015年11月4日