專利名稱：一種云計算環(huán)境中面向DCell網(wǎng)絡的節(jié)能副本放置方法
技術領域：
本發(fā)明屬于計算機應用技術領域，涉及一種云計算環(huán)境中面向DCell網(wǎng)絡的節(jié)能副本放置方法。
背景技術：
近年來，許多大型數(shù)據(jù)中心正在被建設成為提供日益流行的在線應用服務，如搜索、電子郵件、即時消息、web 2.0和游戲等。此外，這些數(shù)據(jù)中心同時主辦基礎設施服務，例如分布式文件系統(tǒng)、結構化存儲和分布式執(zhí)行引擎。數(shù)據(jù)中心是由大規(guī)模的計算服務推動的，例如網(wǎng)絡搜索、在線社交網(wǎng)絡、網(wǎng)上辦公、信息技術基礎設施和科學計算。預計將來相當一部分網(wǎng)絡通信將在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡中發(fā)生。數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡專注于網(wǎng)絡基礎設施，它通過高速鏈路和交換機連接大量的服務器。 然而，數(shù)據(jù)中心的能耗問題已經(jīng)成為一個巨大的挑戰(zhàn)。自2002年以來，電能成本正在快速攀升，大多數(shù)企業(yè)花費一半多的電能在能耗和冷卻基礎設備上。據(jù)Gartner稱，這一比例在未來幾年將大幅增長。在許多情況下，這一挑戰(zhàn)使得設計現(xiàn)有的數(shù)據(jù)中心的約束條件更加復雜。除非顯著提高能源效率，否則將無法擴大他們的計算基礎設施。因此，基于經(jīng)濟和環(huán)境的原因，最大限度的減少服務器所消耗的總功耗，最近已經(jīng)成為一個重要的目標。復制技術是一個重要機制，能夠提高數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的可靠性和性能。這個機制可以移動和緩存數(shù)據(jù)接近用戶，并且復制技術降低了訪問延遲和帶寬消耗，它通過創(chuàng)建多數(shù)據(jù)副本有助于負載平衡和提高可靠性。目前，國內外關于異構環(huán)境下節(jié)能副本放置的研究很少，主要是在同構環(huán)境下研究副本放置問題，有以下幾個方面臺灣的Jan-Jan wu等人在數(shù)據(jù)網(wǎng)格中提出了兩個副本放置方法FindR和MinMaxLoad，這兩個方法主要解決了三個方面的問題I)，怎樣確保負載平衡；2)，怎樣使副本數(shù)量最少；3),每個請求必須有QoS (Quality of Service,服務質量)保障。這兩個方法在副本數(shù)量和傳輸時間上都有所降低。曼尼托巴大學的Mohammad Shorfuzzaman等人在數(shù)據(jù)網(wǎng)格中提出了分布的副本放置方法DPBRP (Distributed Popularity Based Replica Placement)和 QoS-DPBRP。DPBRP方法主要是通過成本計算來解決副本放置問題，這個成本包括訪問數(shù)據(jù)成本和更新數(shù)據(jù)成本。QoS-DPBRP方法是在QoS(Quality of Service,服務質量)的約束條件下通過成本計算來解決副本放置問題，QoS請求由客戶端和副本服務器之間的距離確定。這兩個方法在消耗適當?shù)臄?shù)據(jù)傳輸帶寬的前提下縮短了作業(yè)的執(zhí)行時間。法國的Anne Benoit等人在同構的樹形網(wǎng)絡中提出基于動態(tài)規(guī)劃思想的副本放置方法replica-update。包括有能耗約束和沒有能耗約束兩部分。沒有能耗約束，通過計算副本成本來解決副本放置問題，副本成本包括重用副本的成本、新創(chuàng)建副本的成本和刪除副本的成本，給出一個成本閾值來約束副本成本。有能耗約束，能耗由靜態(tài)和動態(tài)兩部分組成，作者運用多模型處理器的方法去降低能耗，同時副本成本不能超過成本閾值。綜上所述，以往的副本放置往往是側重于副本成本、副本數(shù)量和QoS等幾個方面，而對于能耗的考慮較少。存在的不足之處有①大多數(shù)的副本放置都是在樹形網(wǎng)絡下進行的，而且在數(shù)據(jù)網(wǎng)格下考慮副本放置問題也是通過樹形網(wǎng)絡模擬的，忽略了其它的結構
考慮能耗比較少，在考慮副本成本和Q0S等約束時，所給定的閾值是任意設置的大多數(shù)副本放置問題都是在同構環(huán)境下考慮的，忽略了異構環(huán)境。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種云計算環(huán)境中面向DCell網(wǎng)絡的節(jié)能副本放置方法，在滿足系統(tǒng)性能要求得前提下，可以有效的節(jié)省能耗。本發(fā)明的技術方案包括以下步驟一、首先創(chuàng)建一個DCell1，為DCell1的每個服務器預定義M個隨機生成的離散的模型，并把這些離散模型按照從小到大的順序排列。二、初始化DCell1，設置DCell1中每一個服務器i的狀態(tài)屬性flagi。三、分別求滿足每個DCelltl的最佳放置策略。首先判斷每個直連服務器是否放置了副本，如果有放置副本，那么判斷下一個服務器；如果沒有放置副本，然后判斷該服務器是否有滿足客戶端請求的副本可以放置，如果沒有滿足請求的副本，那么判斷下一個服務器；如果可以放置副本，那么從其預定義的模型中，選擇一個合適的模型，并設置其狀態(tài)屬性flag ;同時計算出此時放置副本所要消耗的能耗.在掃描每個直連服務器后，如果沒有滿足請求的直連服務器，那么直接判斷其間接相連的服務器；反之，記錄出放置副本消耗能耗最小的服務器，然后再判斷間接相連的服務器。找出消耗能耗最小的服務器，并返回放置策略。四、合并所有DCelltl的放置策略，那么這個集合就為DCell1的最佳放置策略。本發(fā)明的特點首先，為每一個節(jié)點預定義不同的電壓模型；然后，如果一個節(jié)點將要放置一個副本時，在其模型中選擇一個合適的電壓模型；最后，在所有的放置策略中選擇一個能耗最小的策略并返回。其針對副本放置中的能量優(yōu)化問題，在滿足系統(tǒng)性能要求的同時優(yōu)化系統(tǒng)能耗。


附圖為本發(fā)明流程框圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細描述。為了便于闡述本發(fā)明的內容，先說明相關定義。給定一個DCell網(wǎng)絡，DCell的節(jié)點分為兩部分客戶端(交換機節(jié)點)集合C和內部節(jié)點(服務器節(jié)點)集合N，內部節(jié)點的個數(shù)為num，集中考慮只有客戶端才能發(fā)送請求的情況。每個客戶端i e C在單位時間內向一個數(shù)據(jù)對象發(fā)送Wi個請求(這些請求一般都假設為整型數(shù)據(jù))。如果一個內部節(jié)點放置了一個副本，那么可以處理其連接的客戶端所有的請求。用表示所有放置了副本的節(jié)點的集合。假設一個節(jié)點j放置了副本，那么服務器的處理能力必須滿足下面的條件(其中副本的處理能力為S，S為單位時間內能夠處理最大請求數(shù)，reqj為節(jié)點j實際處理的請求數(shù)，)
權利要求
1.一種云計算環(huán)境中面向DCell網(wǎng)絡的節(jié)能副本放置方法，其特征在于包括以下步驟 一、首先創(chuàng)建一個DCell1，為DCell1的每個服務器預定義M個隨機生成的離散的模型，并把這些離散模型按照從小到大的順序排列； 二、初始化DCell1，設置DCell1中每一個服務器i的狀態(tài)屬性flagi； 三、分別求滿足每個DCelltl的最佳放置策略；首先判斷每個直連服務器是否放置了副本，如果有放置副本，那么判斷下一個服務器；如果沒有放置副本，然后判斷該服務器是否有滿足客戶端請求的副本可以放置，如果沒有滿足請求的副本，那么判斷下一個服務器；如果可以放置副本，那么從其預定義的模型中，選擇一個合適的模型，并設置其狀態(tài)屬性flag ;同時計算出此時放置副本所要消耗的能耗； 在掃描每個直連服務器后，如果沒有滿足請求的直連服務器，那么直接判斷其間接相連的服務器；反之，記錄出放置副本消耗能耗最小的服務器，然后再判斷間接相連的服務器；找出消耗能耗最小的服務器，并返回放置策略； 四、合并所有DCelltl的放置策略，那么這個集合就為DCell1的最佳放置策略。
全文摘要
一種云計算環(huán)境中面向DCell網(wǎng)絡的節(jié)能副本放置方法，包括以下步驟首先創(chuàng)建一個DCell1，為DCell1的每個服務器預定義M個隨機生成的離散的模型，并把這些離散模型按照從小到大的順序排列；然后初始化DCell1，設置DCell1中每一個服務器i的狀態(tài)屬性flagi；再分別求滿足每個DCell0的最佳放置策略；最后合并所有DCell0的放置策略，那么這個集合就為DCell1的最佳放置策略。其特點是針對副本放置中的能量優(yōu)化問題，在滿足系統(tǒng)性能要求的同時優(yōu)化系統(tǒng)能耗。
文檔編號H04L29/06GK102801772SQ20121005791
公開日2012年11月28日 申請日期2012年3月7日 優(yōu)先權日2012年3月7日
發(fā)明者杜薇, 劉偉, 殷勝兵 申請人:武漢理工大學