一种基于太阳能感知的可靠性低能耗调度方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于太阳能感知的可靠性低能耗调度方法，包括如下步骤：通过历史数据计算出太阳能产生的规律，然后根据天气情况获得上一时刻太阳能板的状态再结合当前时刻所获得的太阳能辐射，计算出下一时刻可以供应集群的能量；实施作业调度，将作业调度至太阳能充足的时刻运行，并获取每个时刻服务终端的室内温度和负载情况，计算内核温度，在调度过程中将内核温度控制在有效范围内保证服务终端的可靠性，基于贪心的思想将作业调度至温度最低的服务终端，本发明解决了最大化利用太阳能供能的集群的可靠性问题，对于动态到达的用户作业请求，在满足终端服务器可靠性的前提下，将作业调度至将温度最低的终端服务器上从而保证可靠性。
【专利说明】—种基于太阳能感知的可靠性低能耗调度方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于太阳能感知的可靠性低能耗调度方法，特别是涉及一种在满足服务器终端可靠性和作业时限的前提下，采用合理的调度方法最大化的提高太阳能利用率，从而保证作业的顺利完成并且降低总能耗的基于太阳能感知的可靠性低能耗调度方法。
【背景技术】
[0002]随着网络技术的不断发展，为了满足用户日益增长的服务请求，越来越多的服务供应商在后台采用大规模的服务集群来处理服务请求。集群主要由具备计算能力的、廉价的服务终端组成，它可以快速的响应处理请求从而保证服务质量，满足用户的需求。但是，由于集群的规模大，承载的作业多，从而加大了供应商的经济负担，如需要支付高昂的电费等。其次，过往的研究已表明:服务终端的高能耗会导致温度升高，从而降低服务终端的可靠性，使得机器在处理作业的过程中，突然失效损坏，加大维护成本。因此，这就要求供应商在满足用户需求的前提下，控制集群内的能量消耗，提高终端的可靠性。
[0003]太阳能是一种最常见的绿色能源，主要是通过太阳能板将太阳能辐射转换为电能来使用。在利用太阳能供应集群时需要注意的几个因素有:(1)太阳能的间歇性和地域性。白天的时候太阳能较为充足，可以提供的能源多，而到晚上的时候太阳能很弱，可以使用的能源很低。另外，不同的地理位置，其受到的太阳辐射也是不同的，产生的能量也有很大的差异；(2)太阳能的可预测性较差。尽管太阳能出现有一定的规律，但是要做到准确预测还是很难的。有时候即使外界太阳能充足，但是由于太阳能板上残留的雨雪影响，实际产生的能量和预测值差别很大。(3)集群的可靠性问题。集群的可靠性主要是由终端内核温度决定的，图1为集群温度示意图，影响终端内核温度的几个因素包括室内温度、终端功耗、电容和阻抗等。室内温度主要是制冷设备散热后终端的温度。由于太阳能的间歇性特点，在不同时刻，由于室内温度的不同，计算所得到的内核温度也不同。
[0004]由以上可知，要充分利用太阳能为集群供应电能，保证作业正常运行，就必须降低集群能耗，控制好集群终端内核温度。目前，涉及到低能耗和温度感知的调度方法主要有以下几种:(1)控制工作服务终端的数量。假设服务终端存在两种模式:工作模式与睡眠模式，处于工作模式时终端处理作业能耗大，而睡眠模式则是无作业分配能耗非常小。该方法的主要思想是通过预测作业量的大小，控制集群内工作模式终端数量降低能耗；(2)服务终端电压和频率调制方法。由于服务终端的能耗由其电压和频率所决定，所以适当的降低终端电压或频率就可以达到降低终端能耗的目的；(3)温度感知的可靠性低能耗调度方法，此类方法，主要是基于服务终端内核温度来进行作业调度，在已知作业特征(如作业分配后温度的增量等)的前提下，以延长作业工作时间为代价，将作业分配至服务终端降低温度。第一类方法存在的问题是:频繁的模式转换会加大服务终端的磨损问题，长期使用该类方法会降低终端的可靠性；第二类方法虽然可以降低能耗，但是电压或频率的降低会延长作业的工作时间；第三类方法的则是只可以应用于传统的单一能源供应(棕色能源)，在引 入太阳能和棕色能源交替供能后，该类方法不再有效。
【发明内容】
[0005]为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种基于太阳能感知的可靠性低能耗调度方法，其解决了最大化利用太阳能供能的集群的可靠性问题，对于动态到达的用户作业请求，在满足终端服务器可靠性的前提下，通过预测方法获得太阳能，将作业调度至将温度最低的终端服务器上从而保证可靠性
[0006]为达上述及其它目的，本发明提出一种基于太阳能感知的可靠性低能耗调度方法，包括如下步骤:
[0007]步骤一，通过历史数据计算出太阳能产生的规律，然后根据天气情况获得上一时刻太阳能板的状态再结合当前时刻所获得的太阳能辐射，计算出下一时刻可以供应集群的倉;
[0008]步骤二，实施作业调度，将作业调度至太阳能充足的时刻运行，并获取每个时刻服务终端的室内温度和负载情况，计算内核温度，在调度过程中将内核温度控制在有效范围内保证服务终端的可靠性，基于贪心的思想将作业调度至温度最低的服务终端。
[0009]进一步地,步骤二进一步包括如下步骤:
[0010]步骤2.1，假设在t时刻，到达前端的作业数量为Nt，
[0011]步骤2.2，初始化处理到达前端的作业，获取作业信息；
[0012]步骤2.3，获取t时刻M台服务终端的信息；
[0013]步骤2.4，依次将作业调度至服务终端，计算调度后服务终端的内核温度；
[0014]步骤2.5，若所有服务终端的内核温度超出额定温度，不再分配作业，跳至步骤
2.3，否则进入步骤2.6 ；
[0015]步骤2.6，将作业调度调度到所有未超额定温度的服务终端中温度最低的服务终端，并标记该作业；
[0016]步骤2.7，依次重复步骤2.3至步骤2.6，得到所有作业的终端调度方案。
[0017]进一步地，于步骤2.2中，获取的作业信息包括运行时间及功耗。
[0018]进一步地，于步骤2.3中，服务终端的信息包括内核温度及室内温度。
[0019]进一步地，步骤2.7后，进入下一时刻，同时进入步骤2.1。
[0020]与现有技术相比，本发明一种基于太阳能感知的可靠性低能耗调度方法通过实现基于贪心思想的调度方法解决了最大化利用太阳能供能的集群的可靠性问题，对于动态到达的用户作业请求，在满足终端服务器可靠性的前提下，通过预测方法获得太阳能，将作业调度至将温度最低的终端服务器上从而保证可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为集群温度示意图；
[0022]图2为本发明一种基于太阳能感知的可靠性低能耗调度方法的步骤流程图；
[0023]图3为本发明较佳实施例之作业调度方法的步骤流程图。
【具体实施方式】[0024]以下通过特定的具体实例并结合【专利附图】
【附图说明】本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。
[0025]图2为本发明一种基于太阳能感知的可靠性低能耗调度方法的步骤流程图。如图2所示，本发明一种基于太阳能感知的可靠性低能耗调度方法，包括如下步骤:
[0026]步骤201，通过历史数据计算出太阳能产生的规律，然后根据天气情况获得上一时刻太阳能板的状态(判断是否有雨雪残留等)再结合当前时刻所获得的太阳能辐射，计算出下一时刻可以供应集群的能量，如果太阳能不足，则用棕色能源补充。
[0027]步骤202，作业调度方法开始实施:将作业调度至太阳能充足的时刻运行，并获取每个时刻终端服务器的室内温度和负载情况，计算内核温度，在调度过程中将内核温度控制在有效范围内保证服务器终端的可靠性，基于贪心的思想，将作业调度至温度最低的服务终端。在本发明中，调度方法主要是基于“贪心”的思想:以最大化利用太阳能为目标，为保证作业的顺利完成和终端服务器的可靠性，将作业调度至“最冷”的服务终端。
[0028]图3为本发明较佳实施例之作业调度方法的步骤流程图。具体的，步骤202的作业调度方法步骤如下:
[0029](I)假设在t时刻，到达前端的作业数量为Nt ；
[0030](2)初始化处理到达前端的作业，获取作业信息:如运行时间，功耗等；
[0031](3)获取t时刻，M台服务终端的信息:如内核温度，室内温度等；
[0032](4)依次将作业调度至终端，计算调度后终端的内核温度；
[0033](5)若所有终端温度超出额定温度，终端需冷却一段时间，不再分配作业，至步骤
(3)
[0034](6)否则，将作业调度调度至该终端；
[0035](7)将作业调度至剩余的终端服务器，保留终端温度最低的:作业-终端调度方案，并标记该作业，表示该作业调度已完成；
[0036](8)依次重复步骤(3)至(8)，得到所有作业的终端调度方案；
[0037](9)完毕后进入下一时刻，同时进入步骤(I)。
[0038]综上所述，本发明一种基于太阳能感知的可靠性低能耗调度方法通过实现基于贪心思想的调度方法解决了最大化利用太阳能供能的集群的可靠性问题，对于动态到达的用户作业请求，在满足终端服务器可靠性的前提下，通过预测方法获得太阳能，将作业调度至将温度最低的终端服务器上从而保证可靠性。
[0039]与现有技术相比，本发明的优点在于:
[0040](I)本发明以太阳能最大化为目标，提出了一种动态贪心的可靠性低能耗调度方法，其时间复杂度是多项式时间的，说明本发明可以适用于处理在线的、大规模作业、基于太阳能供应的集群应用。
[0041](2)本发明将原有方法扩展到了面向太阳能的利用，扩大了原方法的应用范围。
[0042](3)本发明是基于太阳能感知的可靠性低能耗调度方法，采用廉价的太阳能降低服务供应商高昂的电费支出，同时为了节约维护成本，以温度来衡量终端服务器的可靠性，模型更加复杂，并且贴切实际应用场景。[0043]上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。
【权利要求】
1.一种基于太阳能感知的可靠性低能耗调度方法，包括如下步骤: 步骤一，通过历史数据计算出太阳能产生的规律，然后根据天气情况获得上一时刻太阳能板的状态再结合当前时刻所获得的太阳能辐射，计算出下一时刻可以供应集群的能量; 步骤二，实施作业调度，将作业调度至太阳能充足的时刻运行，并获取每个时刻服务终端的室内温度和负载情况，计算内核温度，在调度过程中将内核温度控制在有效范围内保证服务终端的可靠性，基于贪心的思想将作业调度至温度最低的服务终端。
2.如权利要求1所述的一种基于太阳能感知的可靠性低能耗调度方法，其特征在于，步骤二进一步包括如下步骤: 步骤2.1，假设在t时刻，到达前端的作业数量为Nt ； 步骤2.2，初始化处理到达前端的作业，获取作业信息； 步骤2.3，获取t时刻M台服务终端的信息； 步骤2.4，依次将作业调度至服务终端，计算调度后服务终端的内核温度； 步骤2.5，若所有服务终端的内核温度超出额定温度，不再分配作业，跳至步骤2.3，否则进入步骤2.6 ； 步骤2.6，将作业调度调度到所有未超额定温度的服务终端中温度最低的服务终端，并标记该作业； 步骤2.7，依次重复步骤2.3至步骤2.6，得到所有作业的终端调度方案。
3.如权利要求2所述的一种基于太阳能感知的可靠性低能耗调度方法，其特征在于:于步骤2.2中，获取的作业信息包括运行时间及功耗。
4.如权利要求2所述的一种基于太阳能感知的可靠性低能耗调度方法，其特征在于:于步骤2.3中，服务终端的信息包括内核温度及室内温度。
5.如权利要求2所述的一种基于太阳能感知的可靠性低能耗调度方法，其特征在于:步骤2.7后，进入下一时刻，同时进入步骤2.1。
【文档编号】G06F9/50GK103530192SQ201310513659
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月25日 优先权日:2013年10月25日
【发明者】敬超, 朱燕民, 李明禄 申请人:上海交通大学