基于随机网络演算的数据中心QoS保障节能策略研究

项目名称： 基于随机网络演算的数据中心QoS保障节能策略研究

项目编号： No.61303058

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 自动化技术、计算机技术

项目作者： 王凯

作者单位： 中国科学院软件研究所

项目金额： 23万元

中文摘要： 数据中心为众多的网络服务提供了后台支撑基础构架，同时也消耗了大量的电能，能耗成为数据中心总体成本的重要组成部分。尽管存在着大量降低数据中心能耗的研究工作，目前仍然缺乏有效的理论工具对数据中心节能策略进行QoS研究，十分需要采用理论模型方法从基础上对其进行认识和研究。随机网络演算是一种基于边界的性能评价方法，能够刻画多种类型的业务到达与服务过程，并对统计性能保障提供分析。本项目以随机网络演算作为理论工具，对数据中心的业务到达与服务能力进行建模；在此基础上构建数据中心成本优化模型，提出一类节能策略，在降低数据中心能耗的同时，为数据中心业务提供统计QoS保障；结合真实系统的日志记录文件进行数值实验，在随机网络演算模型框架下调整模型参数，量化分析数据中心节能策略的潜在效益；并将基于数值计算和理论分析的结果，对节能策略进行改进。

中文关键词： 数据中心；节能策略；随机网络演算；服务质量；性能评价

英文摘要： Data Centers provide the supporting infrastructure for a wide range of IT services, and consume a significant amount of electricity. Extensive research has been carried out to reduce the energy cost in data centers, however, there still lacks effective analytical tools to study the QoS of the data center energy saving strategies, which needs a theoretical modeling method to understand and investigate them essentially. Stochastic network calculus is a theoretical framework for performance evaluation based on bounds, which can characterize a variety of arrival and service processes, and provide stochastic performance guarantee analysis. Based on stochastic network calculus, we model the workload arrive processes and service capacity for the data centers. On top of that, we build an optimizaiton model for the data centers, and propose a number of energy saving strategies,so as to minimmize the energy cost in data centers while providing stochastic QoS ganrantee. With the trace-driven experiments based on the real-world data center workloads,by adjusting the parameters in the stochastic network calculus model, we can explore the potential benefits of the energy saving strategies quantitatively. Based on both the numerical and analytic results, we are going to further improve the energy saving strategies.

英文关键词： Date Centers；Energy Saving Strategies；Stochastic Network Calculus；Quality of Service；Performance Evaluations