[论文解读] Reducing Total Power Consumption Method in Cloud Computing Environments

Shin-ichi Kuribayashi|arXiv (Cornell University)|Apr 5, 2012

Cloud Computing and Resource Management参考文献 1被引用 5

一句话总结

本文提出了一种跨服务器、通信网络和电力网络的协作框架，以减少云计算环境中的总功耗。该框架引入了五项协作策略、用于电力信息交换的信令协议，以及一种估算并分配用户级网络功耗的方法，旨在实现ICT基础设施的整体能效提升。

ABSTRACT

The widespread use of cloud computing services is expected to increase the power consumed by ICT equipment in cloud computing environments rapidly. This paper first identifies the need of the collaboration among servers, the communication network and the power network, in order to reduce the total power consumption by the entire ICT equipment in cloud computing environments. Five fundamental policies for the collaboration are proposed and the algorithm to realize each collaboration policy is outlined. Next, this paper proposes possible signaling sequences to exchange information on power consumption between network and servers, in order to realize the proposed collaboration policy. Then, in order to reduce the power consumption by the network, this paper proposes a method of estimating the volume of power consumption by all network devices simply and assigning it to an individual user.

研究动机与目标

• 解决云计算环境中ICT设备日益增长的功耗问题。
• 识别服务器、通信网络与电力网络之间跨层协作的必要性。
• 设计策略与信令机制，以实现在云基础设施各层之间的协同功耗降低。
• 估算并分配每位用户的网络功耗，以提升能效问责与优化水平。

提出的方法

• 提出五项基本协作策略，以协调服务器、通信网络与电力网络之间的功耗管理。
• 概述实现各项协作策略的算法，重点聚焦于动态资源与功耗自适应。
• 引入信令序列，用于在网元设备与服务器之间交换实时功耗数据。
• 开发一种方法，利用简单的基于数据量的指标估算所有网络设备的总功耗。
• 根据数据量与网络使用模式，将估算的功耗值分配给单个用户。
• 将所提方法整合为统一框架，实现云环境中端到端功耗降低。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何通过服务器、通信网络与电力网络之间的协作来降低云计算环境中的总功耗？
• RQ2 在网元设备与服务器之间交换功耗信息所需的信令机制是什么？
• RQ3 如何以可扩展且精确的方式估算并分配用户级网络功耗？
• RQ4 哪些策略能够实现云基础设施各层之间的高效协调以实现节能？
• RQ5 用户级功耗分配对整体系统能效的影响如何？

主要发现

• 所提出的协作策略可实现服务器、网络与电力系统之间的协同功耗管理，减少冗余能耗。
• 用于功耗信息交换的信令序列设计支持实时协调与自适应控制。
• 可利用简单的基于数据量的指标估算网络功耗，从而实现可扩展的用户级功耗分配。
• 该框架通过整合服务器、网络与电力网络的运行，支持整体能效降低。
• 该方法提供了一种实用的用户级网络功耗分配方法，增强了能效问责机制。
• 通过跨层优化，该方法显著降低了云基础设施的总功耗。