数据中心的辅助矩阵启发式最小能耗绿色服务迁移

赵杰文 王明

摘  要： 为了减少云计算服务非再生能源（NRE）能耗，提出从DCs到核心网络中的节点接入段的下游服务迁移操作策略，允许在一个时间间隔/周期内从DC提供的服务连接进行迁移，并在下一个时间间隔从另一个DC提供服务连接。然而，连接服务迁移涉及信令开销，并且可能中断正在进行的服务。考虑到NRE能耗的节省和由于迁移而产生的成本（即惩罚），利用混合整数线性规划（MILP）优化模型和基于辅助矩阵的启发式算法，在线求解动态优化问题，并允许选取最优服务连接迁移。实验结果显示，所提算法可有效降低数据中心服务迁移的NRE能耗。

关键词： 服务迁移; 数据中心; 能耗节省; 服务连接; 启发式算法; 实验分析

中图分类号： TN711?34; TP391                  文献标识码： A                      文章编号： 1004?373X（2020）08?0032?04

Data center green service migration with minimum energy consumption of heuristic algorithm based on auxiliary matrix

ZHAO Jiewen， WANG Ming

（School of information engineering， Jiaozuo University， Jiaozuo 454003， China）

Abstract： The downstream service migration operation strategy from DCs to the access segment of the node in the core network is proposed to reduce the energy consumption of non?renewable energy （NRE） of cloud computing services， by which the migration of service connection provided by DC within an interval/cycle is allowed， and the service connection is provided by another DC within the next interval. However， the connection service migration involves signaling overheads and may interrupt ongoing services. In consideration of the saving in NRE energy consumption and the costs （i.e.， penalties） generated by the migration， the dynamic optimization problem is solved online by means of the mixed integer linear programming （MILP） optimization model and the heuristic algorithm based on auxiliary matrix， with which a selection of the optimal service connection migration is allowed. The experimental results show that the proposed algorithm can effectively reduce the NRE energy consumption of service migration of data center.

Keywords： service migration; data center; energy?consumption saving; service connection; heuristic algorithm; experiment analysis

0  引  言

信息和通信技术（ICT）部门的能源能耗随着互联网流量的增长而迅速增加，由此产生的温室效应会导致大气温度的升高（即全球变暖）、气候变化、降雪和降雨模式的变化以及极端气候事件，如暴雨和飓风的发生。因此数据中心的节能降耗问题是近年来的研究热点，具有广阔的研究价值。

在过去的几年中，许多云提供商（例如，Amazon Web服务）提供了大量云服务。虽然DCs通过提供云服务提供了许多优点，但是他們能耗了大量的能量，正如文献[1]所述，目前，DCs贡献了ICT行业所能耗的总能量的29%。文献[2?3]在服务器中采用了一种工作负载合并技术，以增加空闲服务器的数量，节省能量能耗。文献[4]通过减少机架顶部开关的数量（连接机架上的所有服务器）和服务器来减少DCs中的能耗。……