申请/专利权人：华南理工大学

申请日：2020-06-22

公开（公告）日：2024-03-26

公开（公告）号：CN111914000B

主分类号：G06F16/2458

分类号：G06F16/2458;G06F1/3206

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.26#授权;2020.11.27#实质审查的生效;2020.11.10#公开

摘要：本发明公开了一种基于功耗预测模型的服务器功率封顶方法，包括以下步骤：实时采集服务器的功耗数据，再将数据存储到数据库中；获取不同CPU负载对应的服务器整机功耗；计算不同CPU负载下服务器对应的能效比，得到最佳能效比的功耗区间；构建预测模型，处理服务器的历史功耗数据，构建三类输入特征，训练初始的服务器功耗预测模型；构造输入特征，预测服务器未来一段时间的功耗序列；检测模型的累计预测误差，判断是否需要重新训练模型；计算预测序列的功耗均值，与最佳能效的功耗区间进行比较，选择对应的功率封顶设置值或功耗控制策略。本方法可以使服务器保持在较高的能效水平，降低服务器在低载时的能源消耗。

主权项：1.一种基于功耗预测模型的服务器功率封顶方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步骤：实时采集服务器的功耗数据，再将数据存储到数据库中；第二步骤：使用CPU密集型的基准程序，获取不同CPU负载对应的服务器整机功耗；第三步骤：计算不同CPU负载下服务器对应的能效比，得到最佳能效比的功耗区间；第四步骤：构建预测模型，处理服务器的历史功耗数据，构建三类输入特征：统计特征、历史功耗值和时间戳特征，训练初始的服务器功耗预测模型；第五步骤：构造输入特征，预测服务器未来一段时间的功耗序列；第六步骤：检测模型的累计预测误差，判断是否需要重新训练模型；第七步骤：计算预测序列的功耗均值，与最佳能效的功耗区间进行比较，选择对应的功率封顶设置值或功耗控制策略；所述第二步骤，具体为：通过调节基准程序的参数，设定递增的步长值，使得服务器的CPU利用率从10％到100％按照设定的步长递增，采集每个CPU负载点对应的服务器整机功耗；在第三步骤中，所述不同CPU负载下服务器对应的能效比和最佳能效比的功耗区间，具体计算方法如下： 计算完不同的CPU负载下服务器对应的能效值，将不同的功耗值和对应的能效值组合成一个元组PCPULoadx,EECPULoadx，根据CPULoad的值升序排列元组集合，找到能效值最大的点EEmax，然后找到与EEmax邻近的最大能效值点EEmax2，所有最佳能效区间为EEmax2,EEmax,其对应的服务器功耗区间为[PCPULoad1,PCPULoad2],其中PCPULoad1PCPULoad2；在第四步骤中，所述构建预测模型具体指的是建立一个多值预测模型，预测算法采用xgboost算法；假设当前时刻为k，分别一次性构建前10个时刻的特征作为输入，其中第k-i时刻的特征对应用于预测得到k+i+1，i＝0,1,...,9；在第四步骤中，所述处理服务器的历史功耗数据，构建三类输入特征，是指：从数据库中提取指定长度的最近时间的原始功耗时序序列；基于原始的功耗时序序列，分别构建统计特征、功耗特征和时间戳特征；具体地，当要构造第k时刻的特征用于预测第k+10时刻的功耗值时，需要获取第k时刻前10分钟的原始功耗序列和第k+10时刻的时间戳，具体的特征如下：1统计特征：分别计算获取当前时刻的前10分钟和前5分钟功耗的均值、中位数和众数；2功耗特征：包括最近的一个已知功耗值和第k个时刻的功耗值；3时间戳特征：当获取到具体需要预测的时刻的时间戳，分别从该时间戳中提取对应的周天、小时和分钟三种数值信息；所述第六步骤，用于防止当服务器上的任务负载发生改变，引起功耗的变化特征发生改变，前期的训练集没有覆盖对应的情况导致预测的误差增大，模型失准的情况，其具体步骤如下：1功耗模型一次预测出未来10个时刻的服务器功耗值，执行每次预测的间隔为10个时刻，初始化累计误差值errCount为0，累计误差上限为errCountMax；2当预测模型进行下一次预测前，检测前一次的预测结果与采集到真实值的误差，若超出误差范围，errCount自增1；否则errCount不变；3判断errCount≥errCountMax，若成立，从数据库中获取最近的功耗序列，构建特征，训练新的模型；所述第七步骤，具体为：1计算预测序列的均值，记为Pavg，最佳能效的功耗区间为[PCPULoad1,PCPULoad2]；2功率封顶控制方法包含以下的子步骤：若Pavg≥PcPULoad2，此时开启服务器的功率封顶，设置封顶值为PCPULoad1；若Pavg≤PCPULoad1，分为以下两种情况：a若Pavg≥PCPULoad＝50％，开启服务器的功率封顶，设置封顶值为Pavg；bPavgPCPULoad＝50％，采用DVFS调节处理器进入低频状态；若PCPULoad1≤Pavg≤PCPULoad2，不执行任何功耗控制策略。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 华南理工大学 一种基于功耗预测模型的服务器功率封顶方法、系统

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