专利名称：数据中心应用服务的调度方法
数据中心应用服务的调度方法技术领域：
本发明涉及信息技术，特别是涉及一种数据中心应用服务的调度方法及系统。背景技术：
随着能源危机、全球气候变暖等环境问题的加重，能耗问题的处理也变得越来越严重和紧迫。大规模数据中心能耗需求的增长速度越来越明显，同时大规模数据中心的应用调度也需要更加有效地进行，如何在大规模数据中心的应用服务调度上进行具有能耗意识的节能调度成为一个热点。据著名ICT调研机构计世资讯(CCW Research)在“下一代数据中心国际峰会”上披露，数据中心每年的能源成本是一般办公室建筑的10倍到30倍。每年信息产业能源消耗占全国能源总消耗的50%，而大中型的数据中心所消耗的能源又占了信息产业能源消耗的40%，因此，降低数据中心的能源消耗也势在必行。而在集群上的应用服务调度通常也只考虑了性能。服务器尽可能地提供最大资源给用户，同时使用负载均衡使任务尽可能地均分在服务器上。这一操作模式导致了集群资源的低效率，同时也消耗更多的电能。
发明内容基于此，有必要提供一种可降低能耗的数据中心应用服务的调度方法。此外，还有必要提供一种可降低能耗的数据中心应用服务的调度系统。—种数据中心应用服务的调度方法，包括以下步骤获取节点中应用服务的资源开销；根据所述应用服务的资源开销对应用服务所在的节点进行划分形成固定节点和转移节点；将所述转移节点对应的应用服务调度到所述固定节点中执行。优选地，所述根据所述应用服务的资源开销对应用服务所在的节点进行划分形成固定节点和转移节点的步骤为根据所述应用服务的资源开销对所述应用服务所在的节点排序；在所述应用服务的资源开销中按照从大到小的顺序提取预设数量的节点作为固定节点，剩余的节点为转移节点。优选地，所述预设数量为所有节点中应用服务的资源开销总和所占用的节点数量。优选地，所述获取节点中应用服务的资源开销的步骤之前还包括获取数据中心的网络拓扑结构和数据转移成本矩阵；根据所述网络拓扑结构和数据转移成本矩阵划分数据中心的节点形成节点子集。优选地，所述获取节点中应用服务的资源开销的步骤为获取节点子集中所有节点应用服务的资源开销；
所述将所述转移节点对应的应用服务调度到所述固定节点中执行的步骤之后还包括判断所有的节点子集中的应用服务是否都已调度完毕，若否，则选择进入下一节点子集，获取所述下一节点子集中所有节点应用服务的资源开销。优选地，所述 将所述转移节点对应的应用服务调度到所述固定节点中执行的步骤之后还包括获取所述节点的资源消耗；判断所述节点的资源消耗是否大于阈值，若否，则进入根据所述网络拓扑结构和数据转移成本矩阵划分数据中心的节点形成节点子集的步骤。一种数据中心应用服务的调度系统，包括获取模块，用于获取节点中应用服务的资源开销；节点划分模块，用于根据所述应用服务的资源开销对应用服务所在的节点进行划分形成固定节点和转移节点；调度模块，用于将所述转移节点对应的应用服务调度到所述固定节点中执行。优选地，所述节点划分模块包括排序单元，用于根据所述应用服务的资源开销对所述应用服务所在的节点进行排序；提取单元，用于在所述应用服务的资源开销中按照从大到小的顺序提取预设数量的节点作为固定节点，剩余的节点为转移节点。优选地，所述预设数量为所有节点中应用服务的资源开销总和所占用的节点数量。优选地，所述获取模块还用于获取数据中心的网络拓扑结构和数据转移成本矩阵；所述系统还包括节点子集划分模块，用于根据所述网络拓扑结构和数据转移成本矩阵划分数据中心的节点形成节点子集。优选地，所述获取模块还用于获取节点子集中所有节点应用服务的资源开销；所述系统还包括判断模块，用于判断所有的节点子集中的应用服务是否都已调度完毕，若否，则通知所述获取模块；所述获取模块还用于选择进入下一节点子集，获取所述下一节点子集中所有节点应用服务的资源开销。优选地，所述获取模块还用于获取所述节点的资源消耗；所述判断模块还用于判断所述节点的资源消耗是否大于阈值，若否，则通知所述节点子集划分模块。上述数据中心应用服务的调度方法及系统根据应用服务所占用的资源开销对节点进行固定节点和转移节点的划分，进而将转移节点中的应用服务调度到固定节点中执行，在进行能耗感知后实现应用服务的动态迁移，使得应用服务的调度具备了能耗意识，降低了节点消耗数目以及调度应用服务产生的消耗，从而有效降低整个数据中心的能耗，实现了应用服务的高效能调度。
图1为实施例一的数据中心应用服务的调度方法的流程图；图2为图1中根据应用服务的资源开销对应用服务所在的节点进行划分形成固定节点和转移节点的方法流程图；图3为实施例二的数据中心应用服务的调度方法的流程4为实施例三的数据中心应用服务的调度系统的结构示意图；图5为图4中节点划分模块的结构示意图；图6为实施例四的数据中心应用服务的调度系统的结构示意图；图7为一个实施例中数据中心应用服务的调度方法的应用示意图；图8为图7中第一层的应用服务调度的示意图；图9为图7中第二层的应用服务调度的示意图。
具体实施方式图1示出了实施例一的数据中心应用服务的调度方法流程，包括以下步骤步骤S110，获取节点中应用服务的资源开销。本实施例中，节点中应用服务的资源开销包括了内存资源开销、CPU(中央处理器， Central Processing Unit)资源开销以及网络带宽资源开销等方面，可以通过系统管理工具中的系统查询命令获取得到。步骤S130，根据应用服务的资源开销对应用服务所在的节点进行划分形成固定节点和转移节点。本实施例中，根据应用服务的资源开销可以获知哪些应用服务占用了节点中的较多资源，哪些应用服务所占用的资源较少，可将某些被占用资源较少的节点作为转移节点， 将被占用资源较多的节点作为固定节点。在一个具体的实施例中，如图2所示，上述根据应用服务的资源开销对应用服务所在的节点进行划分形成固定节点和转移节点的步骤为步骤S131，根据应用服务的资源开销对应用服务所在的节点排序。本实施例中，由于每一节点均存在着需要执行的应用服务，因此按照节点中应用服务的资源开销大小对节点进行排序。在优选的实施例中，对每一节点选用该节点中占用了最大资源开销的应用服务所对应的资源开销进行节点的排序。步骤S133，在应用服务的资源开销中按照从大到小的顺序提取预设数量的节点作为固定节点，剩余的节点为转移节点。本实施例中，预设数量为所有节点中应用服务的资源开销总和所占用的节点数量。例如，若所有节点中的应用服务的资源开销相加得到的资源开销总和需要占用K个节点，则将排序好的节点中按照从大到小的顺序提取前K个节点作为固定节点，剩下的节点作为转移节点。步骤S150，将转移节点对应的应用服务调度到固定节点中执行。本实施例中，固定节点中的应用服务将不进行调度，直接在固定节点中执行，转移节点中的应用服务将被调度到固定节点中执行，此时转移节点进入休眠状态。 实施例二中，如图3所示，上述数据中心应用服务的调度方法包括以下步骤步骤S301，获取数据中心的网络拓扑结构和数据转移成本矩阵。本实施例中，网络拓扑结构是与实际路由器或交换机接线情况相匹配的。数据转移成本矩阵是根据实际的网络拓扑和各种加权能耗进行考虑而实际设定的。步骤S302，根据网络拓扑结构和数据转移成本矩阵划分数据中心的节点形成节点子集。本实施例中，考虑网络拓扑结构和数据转移成本矩阵的因素进行对网络中的节点为节点子集{BJ，其中i = 1，...。例如，属于同一集线器下的所有节点作为一个节点子集。步骤S303，获取节点子集中所有节点应用服务的资源开销。本实施例中，对于每一节点子集，均需要获取该节点子集中所有节点的应用服务的资源开销。步骤S304，在节点子集中根据应用服务的资源开销对应用服务所在的节点进行划分形成固定节点和转移节点。本实施例中，根据节点子集中应用服务的资源开销等具体情况考虑选择预设数量的节点作为固定节点，将剩余的节点作为转移节点。步骤S305，将转移节点对应的应用服务调度到固定节点中执行。本实施例中，按照从大到小的顺序将转移节点中的应用服务移动到固定节点中， 每个应用服务所选择移动的目标节点为该应用服务转移至节点后该节点剩余空间最小的节点。在应用服务转移完毕后，该转移节点可进入休眠状态，以降低整个数据中心的能耗。步骤S306，判断所有的节点子集中的应用服务是否都已调度完毕，若否，则进入步骤S307，若是，则进入步骤S308。本实施例中，判断所有的节点子集是否都已经完成应用服务的调度，若否，则选择进入下一节点子集以返回节点子集中应用服务的调度，若判断到所有的节点子集都已经完成了应用服务的调度，则需要进入步骤S308。步骤S307，选择进入下一节点子集，并返回步骤S303。步骤S308，获取节点的资源消耗。本实施例中，节点的资源消耗可以是节点在执行应用服务时的资源消耗百分比。 由节点的资源消耗可以知道该节点的应用服务是否已经满载。步骤S309，判断节点的资源消耗是否大于阈值，若是，则结束，若否，则返回步骤 S302。本实施例中，该阈值用于指示节点所能够执行的应用服务是否已经满载，优选为 0. 95。当判断到节点的资源消耗大于阈值，则说明该节点达到饱和状态，所能够执行的应用服务已经满载，需要将该节点移除，不能进入下一层次的应用服务调度；当判断到节点的资源消耗小于阈值，则说明该节点还未饱和，则返回步骤S302中进入下一层次的应用服务调度。图4示出了实施例三中的数据中心应用服务的调度系统，包括获取模块10、节点划分模块30以及调度模块50。获取模块10，用于获取节点中应用服务的资源开销。
本实施例中，节点中应 用服务的资源开销包括了内存资源开销、CPU(中央处理器， Central Processing Unit)资源开销以及网络带宽资源开销等方面，可以通过系统管理工具中的系统查询命令获取得到。节点划分模块30，用于根据应用服务的资源开销对应用服务所在的节点进行划分形成固定节点和转移节点。本实施例中，节点划分模块30根据应用服务的资源开销可以获知哪些应用服务占用了节点中的较多资源，哪些应用服务所占用的资源较少，可将某些被占用资源较少的节点作为转移节点，将被占用资源较多的节点作为固定节点。在一个具体的实施例中，如图5所示，上述节点划分模块30包括排序单元301以及提取单元303。排序单元301，用于根据应用服务的资源开销对应用服务所在的节点进行排序。本实施例中，由于每一节点均存在着需要执行的应用服务，因此排序单元301按照节点中应用服务的资源开销大小对节点进行排序。在优选的实施例中，排序单元301对每一节点选用该节点中占用了最大资源开销的应用服务所对应的资源开销进行节点的排序。提取单元303，用于在应用服务的资源开销中按照从大到小的顺序预设数量的节点作为固定节点，剩余的节点为转移节点。本实施例中，预设数量为所有节点中应用服务的资源开销总和所占用的节点数量。例如，若所有节点中的应用服务的资源开销相加得到的资源开销总和需要占用K个节点，则提取单元303将排序好的节点中按照从大到小的顺序提取前K个节点作为固定节点， 剩下的节点作为转移节点。调度模块50，用于将转移节点对应的应用服务调度到固定节点中执行。本实施例中，固定节点中的应用服务将不进行调度，直接在固定节点中执行，转移节点中的应用服务将被调度到固定节点中执行，此时转移节点进入休眠状态。调度模块50 按照从大到小的顺序将转移节点中的应用服务移动到固定节点中，每个应用服务所选择移动的目标节点为该应用服务转移至节点后该节点剩余空间最小的节点。实施例四中，上述数据中心的应用服务的调度系统中，获取模块10还用于获取数据中心的网络拓扑结构和数据转移成本矩阵。本实施例中，网络拓扑结构是与实际路由器或交换机接线情况相匹配的。数据转移成本矩阵是根据实际的网络拓扑和各种加权能耗进行考虑而实际设定的。如图6所示，该调度系统还包括了节点子集划分模块70，节点子集划分模块70用于根据网络拓扑结构和数据转移成本矩阵划分数据中心的节点形成节点子集。本实施例中，节点子集划分模块70考虑网络拓扑结构和数据转移成本矩阵的因素进行对网络中的节点为节点子集{BJ，其中i = 1，...。例如，属于同一集线器下的所有节点作为一个节点子集。实施例五中，上述数据中心的应用服务的调度系统中，获取模块10还用于获取节点子集中所有节点应用服务的资源开销。本实施例中，对于每一节点子集，均需要获取模块10获取该节点子集中所有节点的应用服务的资源开销。
该系统还包括判断模块，判断模块用于判断所有的节点子集中的应用服务是否都已调度完毕，若否，则通知获取模块10，若是，则通知获取模块10获取节点的资源消耗。本实施例中，判断模块判断所有的节点子集是否都已经完成应用服务的调度，若否，则选择进入下一节点子集以返回节点子集中应用服务的调度，若判断到所有的节点子集都已经完成了应用服务的调度，则需要通知获取模块10获取下一节点子集中所有节点应用服务的资源开销。
获取模块10还用于获取节点的资源消耗。本实施例中，节点的资源消耗可以是节点在执行应用服务时的资源消耗百分比。 由节点的资源消耗可以知道该节点的应用服务是否已经满载。判断模块还用于判断节点的资源消耗是否大于阈值，若否，则通知节点子集划分模块70。本实施例中，该阈值用于指示节点所能够执行的应用服务是否已经满载，优选为 0. 95。当判断模块判断到节点的资源消耗大于阈值，则说明该节点达到饱和状态，所能够执行的应用服务已经满载，需要将该节点移除，不能进入下一层次的应用服务调度；当判断到节点的资源消耗小于阈值，则说明该节点还未饱和，则进入下一层次的应用服务调度。下面结合一个具体的实施例来详细阐述上述数据中心应用服务的调度方法及系统。该实施例中，如图7所示，48个节点连接于三个16 口的集线器上，这三个16 口的集线器通过一个集线器连接。此时，第一层节点总共有48个节点，每个集线器下的节点将构成一个节点子集。第一层的应用服务调度将在最低层的节点中进行，调度产生的结果如图8 所示，在图8中可以清楚的看到，集线器1下有四个饱和状态的节点，依次为1、3、8、11号节点，5号节点为未饱和状态的节点；集线器2下有三个饱和状态的节点，依次为5、7、10号节点，16号节点为未饱和状态的节点；集线器3下有五个饱和状态的节点，依次为5、7、10、 13、14号节点，8号节点为未饱和状态的节点，因此在进行第二层的应用服务调度时由这三个集线器的未饱和状态的节点组成一个节点子集。如图9所示，在第二层的应用服务调度过程后，饱和状态的节点将有12个，未饱和状态的节点为一个。上述数据中心应用服务的调度方法及系统根据应用服务所占用的资源开销对节点进行固定节点和转移节点的划分，进而将转移节点中的应用服务调度到固定节点中执行，在进行能耗感知后实现应用服务的动态迁移，使得应用服务的调度具备了能耗意识，降低了节点消耗数目以及调度应用服务产生的消耗，从而有效降低整个数据中心的能耗，实现了应用服务的高效能调度。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求
1.一种数据中心应用服务的调度方法，包括以下步骤获取节点中应用服务的资源开销；根据所述应用服务的资源开销对应用服务所在的节点进行划分形成固定节点和转移节点；将所述转移节点对应的应用服务调度到所述固定节点中执行。
2.根据权利要求1所述的数据中心应用服务的调度方法，其特征在于，所述根据所述应用服务的资源开销对应用服务所在的节点进行划分形成固定节点和转移节点的步骤为根据所述应用服务的资源开销对所述应用服务所在的节点排序；在所述应用服务的资源开销中按照从大到小的顺序提取预设数量的节点作为固定节点，剩余的节点为转移节点。
3.根据权利要求2所述的数据中心应用服务的调度方法，其特征在于，所述预设数量为所有节点中应用服务的资源开销总和所占用的节点数量。
4.根据权利要求1所述的数据中心应用服务的调度方法，其特征在于，所述获取节点中应用服务的资源开销的步骤之前还包括获取数据中心的网络拓扑结构和数据转移成本矩阵；根据所述网络拓扑结构和数据转移成本矩阵划分数据中心的节点形成节点子集。
5.根据权利要求4所述的数据中心应用服务的调度方法，其特征在于，所述获取节点中应用服务的资源开销的步骤为获取节点子集中所有节点应用服务的资源开销；所述将所述转移节点对应的应用服务调度到所述固定节点中执行的步骤之后还包括判断所有的节点子集中的应用服务是否都已调度完毕，若否，则选择进入下一节点子集，获取所述下一节点子集中所有节点应用服务的资源开销。
6.根据权利要求4所述的数据中心应用服务的调度方法，其特征在于，所述将所述转移节点对应的应用服务调度到所述固定节点中执行的步骤之后还包括获取所述节点的资源消耗；判断所述节点的资源消耗是否大于阈值，若否，则进入根据所述网络拓扑结构和数据转移成本矩阵划分数据中心的节点形成节点子集的步骤。
7.一种数据中心应用服务的调度系统，其特征在于，包括获取模块，用于获取节点中应用服务的资源开销；节点划分模块，用于根据所述应用服务的资源开销对应用服务所在的节点进行划分形成固定节点和转移节点；调度模块，用于将所述转移节点对应的应用服务调度到所述固定节点中执行。
8.根据权利要求7所述的数据中心应用服务的调度系统，其特征在于，所述节点划分模块包括排序单元，用于根据所述应用服务的资源开销对所述应用服务所在的节点进行排序；提取单元，用于在所述应用服务的资源开销中按照从大到小的顺序提取预设数量的节点作为固定节点，剩余的节点为转移节点。
9.根据权利要求8所述的数据中心应用服务的调度系统，其特征在于，所述预设数量为所有节点中应用服务的资源开销总和所占用的节点数量。
10.根据权利要求7所述的数据中心应用服务的调度系统，其特征在于，所述获取模块还用于获取数据中心的网络拓扑结构和数据转移成本矩阵；所述系统还包括节点子集划分模块，用于根据所述网络拓扑结构和数据转移成本矩阵划分数据中心的节点形成节点子集。
11.根据权利要求10所述的数据中心应用服务的调度方法，其特征在于，所述获取模块还用于获取节点子集中所有节点应用服务的资源开销；所述系统还包括判断模块，用于判断所有的节点子集中的应用服务是否都已调度完毕，若否，则通知所述获取模块；所述获取模块还用于选择进入下一节点子集，获取所述下一节点子集中所有节点应用服务的资源开销。
12.根据权利要求10所述的数据中心应用服务的调度方法，其特征在于，所述获取模块还用于获取所述节点的资源消耗；所述判断模块还用于判断所述节点的资源消耗是否大于阈值，若否，则通知所述节点子集划分模块。
全文摘要
一种数据中心应用服务的调度方法，包括以下步骤获取节点中应用服务的资源开销；根据所述应用服务的资源开销对应用服务所在的节点进行划分形成固定节点和转移节点；将所述转移节点对应的应用服务调度到所述固定节点中执行。上述数据中心应用服务的调度方法及系统根据应用服务所占用的资源开销对节点进行固定节点和转移节点的划分，进而将转移节点中的应用服务调度到固定节点中执行，在能耗感知后应用服务的动态迁移，使得应用服务的调度具备了能耗意识，降低了节点消耗数目以及调度应用服务产生的消耗，从而有效降低整个数据中心的能耗，实现了应用服务的高效能调度。
文档编号G06F15/16GK102289277SQ20111018838
公开日2011年12月21日 申请日期2011年7月6日 优先权日2011年7月6日
发明者冯圣中, 张森林, 文高进, 蒋平川, 贝振东, 赵娟娟, 须成忠 申请人:中国科学院深圳先进技术研究院