集群系统中动态节能调度方法研究

【摘要】：在分布式计算机集群应用越来越广泛的今天，计算机集群的能耗问题成为了近年来学术研究的热点。相比大型计算机集群以及数据中心成熟的节能技术，中小规模的分布式集群的节能策略较为单薄，因此研究中小规模分布式集群的节能方法具有重要意义。 构建典型的分布式计算环境，分析计算机内部部件及节点间在典型负载下的能耗状况，设计了两级动态节能调度算法。在CPU级，该算法通过对负载队列以及集群内各个节点计算机CPU利用率的分析，分配调度任务以及设定各个节点的调频策略，利用CPUfreq模块中不同的调频控制器对集群内计算机的CPU频率进行调节；在系统级，该算法通过创建并分析系统运行日志，设计了一个具有启发式自主学习能力的休眠/唤醒策略，通过对集群内计算机进行合理的关机休眠和网络唤醒，实现整体负载、性能和能耗之间的动态平衡。 针对已实现的原型系统的实验结果表明，CPU调频策略在最好的情况下能降低大约10%的整机能耗，关机休眠策略在测试搭建的分布式环境下能降低大约18%的集群能耗，在测试的最后，测试了不同类型计算机的开机时间和开机能耗。给出了CPU调频策略的优化建议以及远程关机和网络唤醒的利弊，给出了节能策略的优化原则。 【关键词】：计算机节能 分布式集群 处理器主频 动态调节 网络唤醒
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TP338.8
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-13
• 1.1 课题来源、目的与意义8-9
• 1.2 国内外概况9-11
• 1.3 本文主要研究内容11-13
• 2 动态调度算法关键技术13-19
• 2.1 计算机能效分析13-14
• 2.2 可行性分析14-15
• 2.3 CPUfreq 模块介绍15-16
• 2.4 网络唤醒技术介绍16-17
• 2.5 本章小结17-19
• 3 动态调度算法设计与实现19-33
• 3.1 开发环境与工具19-20
• 3.2 负载监测模块20-21
• 3.3 频率调节以及策略切换模块21-28
• 3.4 动态调度模块28-30
• 3.5 远程关机与网络唤醒模块30-32
• 3.6 本章小结32-33
• 4 测试与分析33-44
• 4.1 测试环境介绍33-34
• 4.2 处理器调频测试结果与分析34-37
• 4.3 远程关机与网络唤醒测试结果与分析37-42
• 4.4 本章小结42-44
• 5 全文总结和研究展望44-46
• 5.1 全文总结44-45
• 5.2 研究展望45-46
• 致谢46-47
• 参考文献47-51

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