面向绿色数据中心的能耗有效查询优化技术研究

摘要

降低能耗开销、建设绿色数据中心,已经成为目前大规模数据中心的重要需求.在绿色数据中心中,如何使数据库系统在满足性能需求的前提下尽量地节约能耗,即如何提高数据库系统的能耗有效性,是目前研究的重点.数据库系统中的能耗有效性旨在使用更少的电能来提供相同的服务,例如:处理的事务数量、响应的I/O请求数量等等.能耗有效性越高,说明数据库系统可以用更少的能耗就能够响应同样数量的操作,换句话说,可以用更少的能耗达到同样的性能.本文提出了一种面向绿色数据中心的能耗有效查询优化方法.该方法首先利用回归分析建立操作符层的功耗预测模型,从而可以准确地预测给定查询在执行过程中平均功耗.接着,在PostgreSQL查询优化器中扩充了结合预测能耗成本和时间成本的新的查询执行代价计算模型,并引入性能退化度因子调节性能和能耗的权重.构建了数据库系统能耗测试平台,在PostgreSQL上基于TPC-H和TPC-C基准测试进行了实验.结果表明,本文所提出的功耗预测模型比已有方法准确度更高.同时,提出的性能退化度因子为数据库系统提供了性能和能耗之间的灵活折衷方案,并且通过设置适当的性能退化度因子,可以实现比原始PostgreSQL更高的能耗有效性.