Xây dựng thuật toán cân bằng giữa tiết kiệm năng lượng và chất lượng dich vụ cho trung tâm dữ liệu

Xây dựng thuật toán cân bằng giữa tiết kiệm năng lượng và chất lượng dich vụ cho trung tâm dữ liệu

XÂY DỰNG THUẬT TOÁN CÂN BẰNG

GIỮA TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG

VÀ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ CHO TRUNG TÂM DỮ LIỆU

Hà Nội, 5/2015

Giáo viên hướng dẫn: TS Trần Minh Trung

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Đề tài:

NỘI DUNG

• ĐẶT VẤN ĐỀ VÀ ĐỊNH HƯỚNG GIẢI PHÁP

• KIẾN TRÚC MẠNG TRUNG TÂM DỮ LIỆU

• PHÁT TRIỂN THUẬT TOÁN

• KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ

• KẾT LUẬN

• ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN

2

ĐẶT VẤN ĐỀ VÀ ĐỊNH HƯỚNG GIẢI PHÁP

3

• Các thiết bị mạng được bật 24/7

tiêu tốn một nguồn năng lượng

khổng lồ

• Đã có rất nhiều nghiên cứu, thuật

toán đưa ra nhằm giải quyết vấn

đề nhưng mới chú trọng phần

trăm năng lượng tiết kiệm

• Mô phỏng đánh giá giữa tiết

kiệm năng lượng và chất lượng

dịch vụ trên phần mềm

GreenCloud

KIẾN TRÚC MẠNG FAT TREE

Hình 1: Kiến trúc mạng Fat tree với k = 4

KIẾN TRÚC MẠNG THREE TIER HIGH SPEED (1)

5

Hình 2: Kiến trúc mạng Three tier high speed [3]

KIẾN TRÚC MẠNG THREE TIER HIGH SPEED (2)

Hình 3: Kiến trúc mạng Three tier high speed với k = 4

Aggregation Layer

Access Layer

Server Layer

PHÁT TRIỂN THUẬT TOÁN (1)

7

Hình 4: Lưu lượng đi qua trung tâm 295 máy chủ trong 5 ngày [3]

PHÁT TRIỂN THUẬT TOÁN (2)

Hình 5: Năng lượng tiêu thụ tỷ lệ với mức lưu lượng trong mạng

Time

Energy Consumption

Utilization

Lưu đồ thuật toán bật tắt switch

LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN

KỊCH BẢN TRUYỀN DỮ LIỆU GIỮA NGUỒN VÀ ĐÍCH (1)

KỊCH BẢN TRUYỀN DỮ LIỆU GIỮA NGUỒN VÀ ĐÍCH (2)

Topology Fat Tree Get k Set i =0 Set NSFP = 0

i < NServer

True

i < NSever - 2xNServerOfEachPOD + NSFP ||

i >= NServer - NServerOfEachPOD

True

Random destination of source(i)

Destination has chosen False Destination which has chose,

attach final POD

True

NSFP ++

False

End

False Random destination attach final POD

for source (i)

Destination has chosen

False

True

False True

Lưu đồ thuật toán: Một máy chủ chỉ truyền và nhận lưu lượng đến một máy chủ khác

KỊCH BẢN TRUYỀN DỮ LIỆU GIỮA NGUỒN VÀ ĐÍCH (3)

• Các trường hợp phát lưu lượng:

- Trường hợp 1: Các nguồn có lưu lượng phát bằng nhau (bằng lưu lượng phát trung bình)

- Trường hợp 2: Các nguồn có lưu lượng phát ngẫu nhiên

- Trường hợp 3: Các nguồn có lưu lượng phát ngẫu nhiên và xoay quanh vị trí phát lưu lượng trung bình

13

KỊCH BẢN TRUYỀN DỮ LIỆU GIỮA NGUỒN VÀ ĐÍCH (4)

U = 20 % Fat tree Lưu lượng (Mpbs)

KẾT QUẢ

• NĂNG LƯỢNG TIÊU THỤ

+ Tầng Core, Aggregation, Edge/Access, Server

• CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ

+ TỶ LỆ MẤT GÓI + THỜI GIAN TRỄ

 TRADE OFF (mối quan hệ giữa tiết kiệm năng lượng

và chất lượng dịch vụ)

15

KẾT QUẢ - NĂNG LƯỢNG

Năng lượng tiêu thụ của switch

Chưa tiết kiệm năng lượng Đã tiết kiệm năng lượng với Utilization là 10%

Đã tiết kiệm năng lượng với Utilization là 50% Đã tiết kiệm năng lượng với Utilization là 100%

KẾT QUẢ - THỜI GIAN TRỄ

• Thời gian trễ end-to-end

• Thời gian trễ theo tầng

THỜI GIAN TRỄ END-TO-END

KẾT QUẢ TRADE OFF

• Chưa áp dụng nhiều thuật toán

• Chưa áp dụng kịch bản Mix Traffic

ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN (2)

Mix Traffic

Near

Traffic

Middle Traffic

Far Traffic

Far Traffic

HÌNH ẢNH THAM KHẢO

• [1] Bolla, R.; Bruschi, R.; Davoli, F.; Cucchietti, F.; "Energy Efficiency

in the Future Internet: A Survey of Existing Approaches and Trends in

Energy-Aware Fixed Network Infrastructures," Communications Surveys

& Tutorials, IEEE , vol.13, no.2, Second Quarter 2011

• [2] Nguyen Huu Thanh, Pham Ngoc Nam, Truong Thu Huong, Tran Ngoc Thuan, Nguyen Minh Duong, Nguyen Van Giang, Nguyen Tai Hung, Ngo Quynh Thu, David Hock, Christian Schwartz, “Modeling and experimenting combined smart sleep and power scaling algorithms in energy-aware data center networks”, 2013

• [3] Dzmitry Kliazovich, Pascal Bouvry, Samee Ullah Khan,

“GreenCloud: a packet-level simulator of energy-aware cloud computing data centers”, 2010

• [4] Tran Manh Nam – Truong Thu Huong – Nguyen Huu Thanh – Pham Van Cong – Ngo Quynh Thu – Pham Ngoc Nam: A Realiabe Analyzer for Energy-Saving Approaches in Large Data Center Networks, 2014

25

Em xin chân thành cảm ơn!