一種面向能耗優(yōu)化的云視頻監(jiān)控系統(tǒng)任務(wù)接入方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種面向能耗優(yōu)化的云視頻監(jiān)控系統(tǒng)任務(wù)接入方法，屬于云視頻監(jiān)控 領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 云視頻監(jiān)控服務(wù)是基于云計(jì)算提出的一種新的服務(wù)模式，當(dāng)前并沒有直接針對(duì)云 視頻監(jiān)控系統(tǒng)的能耗而提出相關(guān)的優(yōu)化方法，而云視頻監(jiān)控系統(tǒng)的能耗大多來自云視頻監(jiān) 控中心，因此只能從傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心的角度來分析云視頻監(jiān)控系統(tǒng)的能耗優(yōu)化。目前針對(duì) 數(shù)據(jù)中心能耗優(yōu)化提出的解決方法主要分為兩大類：基于比例模型的方法和基于兩段模型 的方法。
[0003] 基于比例模型的方法假設(shè)節(jié)點(diǎn)能耗和設(shè)備（磁盤、CPU、交換機(jī)等）的利用率成正 比關(guān)系，且忽略設(shè)備空閑時(shí)的能耗。該類方法根據(jù)負(fù)載需求動(dòng)態(tài)改變服務(wù)器的CPU頻率、電 壓以及磁盤轉(zhuǎn)速以達(dá)到節(jié)能。然而以上這類方法忽略了服務(wù)器空閑時(shí)的電能消耗，其節(jié)能 空間較為有限，因?yàn)榉?wù)器閑置狀態(tài)的能耗仍達(dá)到其峰值能耗的一半以上，同時(shí)受硬件是 否具備動(dòng)態(tài)調(diào)壓調(diào)頻技術(shù)（DVFS)的約束而難以推廣。
[0004] 基于兩段模型的方法認(rèn)為服務(wù)器空閑的能耗不可忽略，對(duì)沒有負(fù)載接入的空服務(wù) 器或虛擬機(jī)應(yīng)該掛起或者關(guān)閉而實(shí)現(xiàn)節(jié)能?；趦啥文Ｐ偷姆椒ㄖ饕▌?dòng)態(tài)迀移和優(yōu)化 調(diào)度，然而動(dòng)態(tài)迀移在迀移過程中本身存在迀移能耗，是不容小覷的，且存在一定的時(shí)延， 這對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高的云視頻監(jiān)控任務(wù)接入是難以滿足的。此外，以上兩種方法操作前需 要確定目標(biāo)宿主機(jī)是否有能力承擔(dān)此負(fù)載，否則該負(fù)載由于宿主機(jī)自身性能的約束而不能 被正常執(zhí)行將導(dǎo)致迀移失敗，由于國(guó)內(nèi)外目前還沒有統(tǒng)一的評(píng)價(jià)體系和標(biāo)準(zhǔn)來評(píng)價(jià)目標(biāo)虛 擬機(jī)是否有接受該類負(fù)載的能力，由此現(xiàn)有的節(jié)能方法均難以直接應(yīng)用于云視頻監(jiān)控系統(tǒng) 中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種面向能耗優(yōu)化的云視頻監(jiān)控系統(tǒng)任 務(wù)接入方法，直接應(yīng)用于云視頻監(jiān)控系統(tǒng)，在每個(gè)云視頻監(jiān)控任務(wù)接入之前對(duì)其進(jìn)行合理 調(diào)度，提高資源利用率，減少服務(wù)器的數(shù)量，最終實(shí)現(xiàn)能耗優(yōu)化。
[0006] 本發(fā)明為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提供了一種面向能耗優(yōu)化的云視 頻監(jiān)控系統(tǒng)任務(wù)接入方法，包括以下步驟：
[0007] (1)在云視頻監(jiān)控系統(tǒng)的各個(gè)服務(wù)器上創(chuàng)建設(shè)置數(shù)量的虛擬機(jī)，每個(gè)虛擬機(jī)占用 設(shè)置的初始帶寬，依次接入每個(gè)視頻任務(wù)，其中每次接入視頻任務(wù)時(shí)，重復(fù)以下步驟：
[0008] (1-1)獲取視頻任務(wù)的視頻質(zhì)量以及視頻任務(wù)IP地址，根據(jù)視頻質(zhì)量計(jì)算該視頻 任務(wù)需要的帶寬
[0009] (1-2)依次獲取服務(wù)器上所有虛擬機(jī)的剩余可利用帶寬，直到當(dāng)前獲取的虛擬機(jī) 的剩余可利用帶寬等于初始帶寬，則獲取停止，得到一組虛擬機(jī)的剩余可利用帶寬進(jìn)入步 驟（卜3);
[0010] (1-3)對(duì)于步驟（1-2)獲得的每個(gè)虛擬機(jī)剩余可利用帶寬，分別根據(jù)以下公式將 該虛擬機(jī)的剩余可利用帶寬減去視頻任務(wù)需要的帶寬得到差值：
[0011] Δ = B\ -Bji
[0012] 其中Δ表示差值，<表示獲得的第j個(gè)虛擬機(jī)的剩余可利用帶寬，S;7表示第i個(gè) 視頻任務(wù)需要的帶寬；
[0013] 統(tǒng)計(jì)所有差值中正數(shù)的數(shù)量，如果有且僅有一個(gè)，則該差值對(duì)應(yīng)的虛擬機(jī)作為當(dāng) 前視頻任務(wù)接入的目標(biāo)虛擬機(jī)，進(jìn)入步驟（1-5);否則，進(jìn)入步驟（1-4);
[0014] (1-4)搜索所有為正數(shù)的差值中最小的差值，該差值對(duì)應(yīng)的虛擬機(jī)作為當(dāng)前視頻 任務(wù)接入的目標(biāo)虛擬機(jī)，進(jìn)入步驟（1-5);
[0015] (1-5)將視頻任務(wù)IP地址發(fā)送至目標(biāo)虛擬機(jī)，使目標(biāo)虛擬機(jī)與視頻任務(wù)對(duì)應(yīng)的監(jiān) 控終端建立連接以獲取視頻數(shù)據(jù)，完成視頻任務(wù)接入；
[0016] (1-6)返回步驟（1-1)進(jìn)行下一個(gè)視頻任務(wù)接入，直到所有視頻任務(wù)接入完成；
[0017] (2)任務(wù)全部接入完成之后，對(duì)未接入任務(wù)的虛擬機(jī)進(jìn)行關(guān)閉，同時(shí)對(duì)未開啟虛擬 機(jī)的服務(wù)器進(jìn)行休眠或關(guān)閉。
[0018] 步驟（1)中調(diào)用Virtualbox的SDK實(shí)現(xiàn)在服務(wù)器上創(chuàng)建虛擬機(jī)。
[0019] 步驟（1-5)完成視頻任務(wù)接入后，云視頻監(jiān)控系統(tǒng)重新獲取當(dāng)前完成了視頻任務(wù) 接入的虛擬機(jī)的剩余可利用帶寬。
[0020] 步驟（1-5)完成視頻任務(wù)接入后，當(dāng)前完成了視頻任務(wù)接入的虛擬機(jī)更新自己的 資源映射表。
[0021] 步驟（2)中調(diào)用Virtualbox的SDK實(shí)現(xiàn)在服務(wù)器上關(guān)閉虛擬機(jī)。
[0022] 本發(fā)明基于其技術(shù)方案所具有的有益效果在于：
[0023] (1)本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有云視頻監(jiān)控的具體應(yīng)用場(chǎng)景，其監(jiān)控中心電能利用率較低，且 現(xiàn)有的能耗優(yōu)化方法不能直接應(yīng)用于云視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的問題，對(duì)所有任務(wù)在接入之前進(jìn) 行優(yōu)化調(diào)度至合適的虛擬機(jī)；
[0024] (2)本發(fā)明以云視頻監(jiān)控中心虛擬機(jī)的CPU利用率、可用內(nèi)存、存儲(chǔ)磁盤和最大可 用帶寬等參數(shù)為約束條件，虛擬機(jī)數(shù)量最少為優(yōu)化目標(biāo)，建立一種面向能耗優(yōu)化的云視頻 監(jiān)控中心任務(wù)接入調(diào)度模型，將該四維bin-packing模型轉(zhuǎn)換為一維bin-packing問題進(jìn) 行求解，大大降低方法的計(jì)算復(fù)雜度，從而在滿足云視頻任務(wù)對(duì)實(shí)時(shí)性要求的基礎(chǔ)上，最終 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的能耗優(yōu)化；
[0025] (3)本發(fā)明充分考慮了云視頻監(jiān)控系統(tǒng)的特性，對(duì)虛擬機(jī)的選取僅考慮帶寬約束 即可，大大提高了調(diào)度效率，能有效滿足云視頻監(jiān)控任務(wù)的實(shí)時(shí)性要求；
[0026] (4)本發(fā)明能有效提高資源利用率，在調(diào)度的最后關(guān)閉空閑的虛擬機(jī)和空閑的服 務(wù)器，減小虛擬機(jī)的數(shù)量，間接減少服務(wù)器的數(shù)量，同時(shí)避免了動(dòng)態(tài)迀移帶來的額外能耗， 最終以最大化實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能，當(dāng)任務(wù)數(shù)量大于2000個(gè)時(shí)，小于3000個(gè)時(shí)，其能耗與未采用 此方法相比能降低25. 1 %，節(jié)能效果顯著，且隨著任務(wù)數(shù)量的增加，節(jié)能效果進(jìn)一步提升。
【附圖說明】
[0027] 圖1是云視頻監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)示意圖。
[0028] 圖2是面向能耗優(yōu)化的云視頻監(jiān)控系統(tǒng)任務(wù)接入方法流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0030] 本發(fā)明提供了一種面向能耗優(yōu)化的云視頻監(jiān)控系統(tǒng)任務(wù)接入方法，云視頻監(jiān)控系 統(tǒng)如圖1所示，系統(tǒng)包括6個(gè)服務(wù)器，均采用Xen E5620(2. 4G)4核8線程的CPU、36GB內(nèi) 存、SAS 2TB硬盤、1000M網(wǎng)卡以及windows sever 2003操作系統(tǒng)。其中一個(gè)服務(wù)器為接入