数据中心功耗优化及调度研究

发布时间：2023-08-15 19:16

　　不断增长的云服务、大数据分析、电子商务和互联网流量使数据中心的能源消耗增长得越来越快,因此高能效性(Energy Efficiency)成为设计数据中心的首要目标之一。目前主要使用每瓦特性能(Performance per Watt)来表征服务器的能效性。但是,由于服务器在不同资源利用率级别时其能效性不同,能量等比性计算(Energy Proportional Computing)逐渐成为工业界和学术界关注的焦点。对一台理想的能量等比性服务器(能量等比性值为1.0),服务器的功耗应与其硬件资源利用率等比例变化。例如,如果服务器在100%利用率时的功耗为100瓦,则其在30%利用率时的功耗应为30瓦,而在服务器空闲时其功耗应近似为0瓦。目前的功耗感知调度方法,主要是通过调度或迁移方式将单台服务器尽可能多的运行任务负载,将其它服务器处于空闲状态以进行休眠或关闭。在大规模异构数据中心中,这类方法不仅忽视了单个不同服务器的能量等比性特征,也造成了数据中心整体能效性的降低。对大型数据中心运维来说,充分理解服务器的能量等比性特征,在不干扰上层任务的情况下,根据不同服务器的能量等比性特点,尤其是其功...

【文章页数】：98 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 数据中心能耗现状
        1.1.1 数据中心能耗及其特征
        1.1.2 服务器能效性
        1.1.3 服务器能量等比性
    1.2 能耗管理与优化相关工作
        1.2.1 系统级能耗管理与优化
        1.2.2 应用级能耗管理与优化
        1.2.3 应用级与系统级结合的能耗管理与优化
    1.3 本文主要工作
    1.4 相关术语
    1.5 本文结构
2 体系结构视角下的服务器能量等比性演化
    2.1 SPECpower基准测试工具
    2.2 能量等比性的发展趋势
        2.2.1 能量等比性演变
        2.2.2 能量等比性进步出现停滞
        2.2.3 能量等比性和能效性发展
    2.3 影响能量等比性的关键因素
        2.3.1 空闲时功率对能量等比性的影响
        2.3.2 规模对能量等比性的影响
    2.4 峰值能效性的变化及其对能量等比性的影响
        2.4.1 峰值能效性利用率转移
        2.4.2 PEEP度量方法
        2.4.3 能量等比性与能效性演变的不同步
    2.5 本章小结
3 服务器能效性重构
    3.1 面向能效的软件定义体系结构
    3.2 服务器能效重构
        3.2.1 实验平台
        3.2.2 能效性与硬件相关性
        3.2.3 能效性与CPU频率相关性
        3.2.4 最佳工作区间
    3.3 大内存节点的能效优化
        3.3.1 实验平台及负载
        3.3.2 STREAM的实验结果
        3.3.3 内存利用率对能效性的影响
        3.3.4 内存密集型应用能效性的发现
    3.4 本章小结
4 能效可感知的数据中心在线-离线混合任务调度
    4.1 能效性可感知任务调度的必要性
    4.2 能效性可感知的数据中心在线-离线混合任务调度
        4.2.1 算法描述
        4.2.2 实验平台及负载
        4.2.3 实验结果
    4.3 基于真实服务器的大规模数据中心能效模拟
        4.3.1 数据中心能效模拟器eScope设计
        4.3.2 算法描述
        4.3.3 数据中心能效模拟
    4.4 本章小结
5 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
致谢
参考文献
附录
详细摘要??



本文编号：3842112