數(shù)據(jù)中心中面向工作流應(yīng)用的節(jié)能調(diào)度算法研究

摘要：

根據(jù)數(shù)據(jù)中心實際工作機制，推出面向工作流應(yīng)用的節(jié)能調(diào)度算法，不但可確保數(shù)據(jù)傳輸過程的時效，還可適當降低因數(shù)據(jù)延遲或網(wǎng)絡(luò)吞吐量小給系統(tǒng)帶來的不利影響，并讓處理器分出對節(jié)能調(diào)度算法獨立單元。

關(guān)鍵詞：

數(shù)據(jù)中心;工作流應(yīng)用;節(jié)能調(diào)度算法;數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

中圖分類號：

TP308

文獻標識碼：

A

文章編號：

1672-9129（2020）15-0014-02

1項目基本背景分析

1.1節(jié)能調(diào)度算法的實現(xiàn)過程。節(jié)能調(diào)度算法是一種基于云計算技術(shù)和模型的分布式算法，意圖提高計算模型的總體運行效率，并基于大數(shù)據(jù)支撐保持系統(tǒng)良好的延展性，降低系統(tǒng)使用成本的同時確保資源調(diào)度合理和接到計算機指令后能根據(jù)算法中的內(nèi)容完成對平臺運行效率的改造。

1.2數(shù)據(jù)計算中存在的損耗分析。在不同算法下對數(shù)據(jù)執(zhí)行而言有不同的運行效率，決定數(shù)據(jù)計算中損耗率大小的主要指標是通過集成式計算機設(shè)備，保證計算機處理器核心調(diào)度與能源功耗控制處于正常狀態(tài)，另外計算機系統(tǒng)中節(jié)點的分布與運算消耗的能源比例也將對數(shù)據(jù)計算效率帶來影響。

1.3數(shù)據(jù)計算的資源調(diào)度分析。在對數(shù)據(jù)計算過程用適當方式建模時，首先可建立由任務(wù)集組成的隊列，按照數(shù)據(jù)執(zhí)行順序完成各項計算步驟。另外也可根據(jù)資源的分配情況設(shè)置計算節(jié)點和計算資源總調(diào)配系統(tǒng)，明確各項任務(wù)對應(yīng)的計算需求，使用與之匹配的計算單元完成，并在中止程序后及時回收資源。

1.4調(diào)度層網(wǎng)絡(luò)相關(guān)算法分析。調(diào)度層網(wǎng)絡(luò)對整個計算過程中涉及的損耗率和傳輸距離與時間做計算，不但可得出信息在到達調(diào)度層后的接收功率大小，因信號的傳輸與發(fā)射過程也存在一定損耗，在得到接收功率等參數(shù)后，也可計算出在不同層級下的發(fā)射功率與損耗程度。

1.5當前國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。節(jié)能調(diào)度算法目前在國內(nèi)外的計算機科研機構(gòu)或企事業(yè)單位多有應(yīng)用，企業(yè)不單要考慮實際經(jīng)營成本，因?qū)δ茉吹牟槐匾獡p耗不但會讓計算機在運行期間執(zhí)行多余計算步驟，也不符合可持續(xù)發(fā)展視閾下的計算機節(jié)能與資源合理調(diào)配的預(yù)期，讓計算過程的運行高效有序。

2數(shù)據(jù)中心拓撲結(jié)構(gòu)及技術(shù)探究

2.1光和電結(jié)合的拓撲結(jié)構(gòu)分析。數(shù)據(jù)中心內(nèi)對光電結(jié)合的拓撲結(jié)構(gòu)合理規(guī)劃，因交流電在生活中較常見，在某輸送電的過程中，將發(fā)電系統(tǒng)做為單位，通過連接逆變器完成升壓過程，在不同單位的子系統(tǒng)內(nèi)，確保各個單元的輸出功率相同，并通過最優(yōu)算法降低輸出輸入期間的能源損耗。

2.2網(wǎng)絡(luò)基本拓撲結(jié)構(gòu)分析。由于網(wǎng)絡(luò)存在獨立的虛擬地址和名稱，在相鄰節(jié)點間的拓撲結(jié)構(gòu)不但具有單向性特點，在尋址和節(jié)點轉(zhuǎn)換過程中，確定基本路徑和映射關(guān)系，在完成整個尋址過程后以遞歸形式重復(fù)尋址過程，是網(wǎng)絡(luò)基本拓撲結(jié)構(gòu)算法的實現(xiàn)過程，因此確定合理的算法和節(jié)點關(guān)系尤為重要。

2.3虛擬層拓撲結(jié)構(gòu)分析。在連接好虛擬交換機和主機與虛擬機后，通過獲取IP地址和DNS服務(wù)器地址形式，完成三層網(wǎng)絡(luò)交換，設(shè)置正確的DHCP值，并通過物理交換機利用網(wǎng)關(guān)完成數(shù)據(jù)傳輸過程，在配置文件時，不但要確保虛擬機的運行使用正常，還可將拓撲結(jié)構(gòu)進一步深化拓展。

2.4管理層拓撲結(jié)構(gòu)分析。管理層拓撲結(jié)構(gòu)一般設(shè)置數(shù)組和庫群的形式，將所有可能出現(xiàn)的拓撲列出，由于存在相關(guān)函數(shù)與映射關(guān)系，閉集中的表達式不但可一一列出，在數(shù)據(jù)傳輸時也可讓閉集中的內(nèi)容以確定關(guān)系式和計算方法形式完成管理，進而優(yōu)化管理層拓撲結(jié)構(gòu)的組成，精簡計算步驟。

3數(shù)據(jù)損耗率評估辦法探究

3.1數(shù)據(jù)中心的基本損耗評估辦法。在完成數(shù)據(jù)中心建模后，評估系統(tǒng)可行性和實際能耗比，對各設(shè)施的實際耗電量和運行過程中的能源損耗情況合理評估，并根據(jù)評估結(jié)果完成定向改造，既可讓運行過程體現(xiàn)安全性，還可明確實際電能損耗情況對未來的電源能耗效率給出指導性整改方案。

3.2資源調(diào)度算法的使用方式分析。在將數(shù)據(jù)中心內(nèi)部劃分為多個計算單元后，將不同分區(qū)內(nèi)的運行效率單獨計算，在分析出功率較大電器設(shè)備和在運算期間可關(guān)閉的計算單元后，給出具體整改方案，另外在計算過程中的分區(qū)要講究合理性和最小單位，也可以計算設(shè)備的最小單元為單位完成計算。

3.3合理分配任務(wù)的調(diào)度算法分析。對計算元件內(nèi)部合理分配，不但讓任務(wù)執(zhí)行過程具有高效特點，算法有效性的提高也可通過搜索算子和利用遺傳算法的原理，對調(diào)度內(nèi)部選擇隨機雜交形式，進而生成全新解法，另外選擇合適的雜交點也將讓系統(tǒng)內(nèi)部合理調(diào)度。

3.4計算數(shù)據(jù)相關(guān)節(jié)點的實現(xiàn)過程分析。在計算數(shù)據(jù)時，當完成搜索算子和雜交算子的調(diào)度后，既可以產(chǎn)生新解法，又可讓輔助算子對群內(nèi)所有數(shù)據(jù)具備合理調(diào)度特點，運算范疇內(nèi)的所有子任務(wù)都將以合理形式交換，處理機對數(shù)據(jù)的遷移過程也將讓不同子任務(wù)的切換過程達到最優(yōu)效率，變異算子的編程算法執(zhí)行難度高低也將影響執(zhí)行效率。

4數(shù)據(jù)中心節(jié)能調(diào)度算法的概述

4.1數(shù)據(jù)中心資源的能耗模型研究。在建立模型時，不但要本著高效便捷的使用原則，還需要明確各功能間的關(guān)系，例如在探究能耗的組成結(jié)構(gòu)和彼此間的關(guān)聯(lián)時，要根據(jù)設(shè)備的部署與架構(gòu)情況，選擇最優(yōu)的能耗模型，后在中確定子系統(tǒng)和設(shè)備模型，以完成外部數(shù)據(jù)在內(nèi)部系統(tǒng)的計算過程。

4.2節(jié)能調(diào)度算法的實現(xiàn)過程。節(jié)能調(diào)度算法將網(wǎng)絡(luò)傳感器內(nèi)的運算節(jié)點通過建立能好關(guān)系表達方程的形式確定關(guān)系，首先要計算信息傳遞期間的能源變化量，不但確定了功率轉(zhuǎn)化的基本系數(shù)，還可通過計算臨界值和傳輸距離關(guān)系形式，完成初步節(jié)能調(diào)度算法的計算。

4.3項目的仿真程度分析。由于項目在實際生產(chǎn)中的仿真程度較高，遺傳算法的改造過程不但對各項工序合理布置，還可通過分別枚舉所有可能出現(xiàn)情況的形式，讓項目的運行過程具有高度可視化特點，因全盤化了解項目可節(jié)省項目運行所耗費的時間，故具有一定仿真度，另外在滿足條件后即中止運算過程，提升項目的可行性。

4.4對項目模擬結(jié)果的分析。在對項目計算過程合理編程后，根據(jù)遺傳算法的改進步驟，通過列出最優(yōu)解和相關(guān)函數(shù)的形式，對子數(shù)據(jù)的運算過程做規(guī)劃，不但讓遺傳算法的利用率得到保證，還可讓計算結(jié)果更接近目標預(yù)期值，也對節(jié)省不必要的能源浪費十分有利，可在生產(chǎn)中加以應(yīng)用。

5對未來研究的展望分析

5.1對當前階段工作流應(yīng)用節(jié)能調(diào)度算法的總結(jié)。對當前階段工作流應(yīng)用節(jié)能調(diào)度算法而言，未來還需在現(xiàn)有研究成果上進一步優(yōu)化計算效率，既可通過對遺傳算法完成改造，也可通過合理調(diào)度和跳路由形式，對數(shù)據(jù)的傳輸能力做更高的要求，以降低數(shù)據(jù)延遲和各計算單元合理分配空間為目的。

5.2工作流應(yīng)用節(jié)能調(diào)度算法待改進內(nèi)容。工作流應(yīng)用節(jié)點中的節(jié)能調(diào)度算法雖可有效改善當前階段部分電器在使用過程中對能源的浪費，但還需注意到節(jié)能調(diào)度算法的本質(zhì)是讓各項電器在人為可控條件下合理安排能效資源，并確保數(shù)據(jù)具有較強的運輸效率，這也將是未來算法改造工作的重點。

5.3工作流應(yīng)用節(jié)能調(diào)度算法中提升效率的辦法。工作流應(yīng)用節(jié)能調(diào)度算法提升效率不但可通過優(yōu)化計算路徑和遺傳算法的實現(xiàn)過程得以改變，還可通過讓內(nèi)部模型的所有計算設(shè)備合理利用網(wǎng)絡(luò)帶寬，并根據(jù)實際配置原理確定在不同運算條件下的網(wǎng)絡(luò)占用時間，以滿足運算需求和計算效率。

5.4對未來項目研究的展望。在看到“互聯(lián)網(wǎng)+”政策得以普及后，隨著移動設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，大數(shù)據(jù)的出現(xiàn)也讓云計算等相關(guān)產(chǎn)業(yè)得以被大面積應(yīng)用。未來在相關(guān)技術(shù)的不斷創(chuàng)新下，項目也必將進一步優(yōu)化計算效率，并能夠深入到社會的各項事業(yè)中，以滿足不同客戶的個性化需求為目的，打造數(shù)字化城市，提升工作總體效率將是未來項目的發(fā)展方向。

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作者簡介：宋艷，（1979-9）女，民族：漢，河南洛陽人，河南林業(yè)職業(yè)學院講師，最高學歷：本科，最高學位：工程碩士學位，主要研究方向：大數(shù)據(jù)分析。