基于MILP的应用服务器集群能耗与性能实时优化

作者：熊智^*; 赵敏; 蔡浩; 朱长盛; 许建龙

来源：湖南大学学报(自然科学版), 2023, 50(08): 153-164.

DOI：10.16339/j.cnki.hdxbzkb.2023280

• 应用服务器集群
• 能耗优化
• 约束优化
• 实时
• 混合整数线性规划
• 特殊顺序集约束

在节能减排和激烈同行竞争的环境下，应用服务器集群的能耗与性能优化十分迫切.针对已有研究在性能指标和实时性方面的不足，提出一种集群能耗与性能实时优化方案.该方案结合采用线性加权法和主目标法优化集群功率与请求丢弃率这两个目标，将双目标优化转换成一个单目标约束优化.首先基于CPU频率等效连续调整模式下的服务器负载-功率模型，定义很少的变量将集群优化描述成混合整数二次规划问题，然后采用变量拆分和变量转换将其转化成混合整数线性规划（mixed integer linear programming,MILP）问题并引入特殊顺序集约束，最后采用Gurobi优化器求解该MILP.通过对CPU频率调整的进一步优化，大幅度减少了CPU频率的切换.多种场景下的测试表明，该方案的求解时间约在10 ms左右，特殊顺序集约束的引入使求解时间更为稳定，从而能够保证优化的实时进行.

• 单位
  汕头大学