可实施节能降耗控制的分布式系统及其节能降耗控制方法

摘要

本发明公开了一种可实施节能降耗控制的分布式系统及其节能降耗控制方法，所述分布式系统包括主控装置及至少两个业务处理装置，所述控制方法包含如下步骤：A.主控装置为各个业务处理装置配置各自的节能降耗模式，所述节能降耗模式包括休眠节能模式、下电节能模式中的至少一种；B.主控装置根据各个业务处理装置的业务负荷，确定各个业务处理装置的节能降耗规则，控制各个业务处理装置按照各自确定的节能降耗规则调整工作状态。本发明没有改变分布式系统中的负荷均分原则，不仅节能效果好，而且整个系统对节能降耗的处理也简单方便。

说明书

技术领域

本发明涉及一种可实施节能降耗控制的分布式系统及其节能降耗控制方法。

背景技术

现阶段，分布式系统中节能降耗的方法主要通过降低中央处理器单元(CPU)的主频来解决，实际的处理方法主要有两种，一种方法是将整个分布式系统看作一个整体，需要降耗时，所有处理节点的CPU同时降频，这种方法处理策略比较简单，无法根据系统的实际负荷能力来确定降频的等级。在降耗过程中，如果出现突发事件会使处理负荷突然加重，系统的处理能力无法迅速恢复。

在此基础上的一种改进方法(中国专利《一种分布式系统的节能方法、系统和设备》，申请日：2007年8月2日，申请号：200710119878.7)，是通过一个主控装置来控制系统的节能动作，主控装置根据系统总的业务负荷，及当前业务处理能力，分别确定各个业务处理装置的节能操作，并将指示业务处理装置节能操作的各个指令对应下发给各个业务处理装置。在下发指令给各业务处理装置时需要对各业务处理装置的处理的数据流做重定向处理，它通过流量分析装置来确定各业务处理装置的流量。这种方法下，系统中各业务处理装置实际的处理流量并不相同，如业务处理装置1的处理能力为20000pps，做满负荷运行，业务处理装置2的处理能力为4000pps，在极轻负荷下运行。业务处理装置1可以不做降频操作，而业务处理装置2做降频操作。这导致分布式系统中同等地位的各业务处理装置的处理负荷并不相同，有的业务处理装置的处理负荷极重，如业务处理装置1，有的业务处理装置的负荷极轻，如业务处理装置2，与分布式系统中负荷均分的处理原则相违背。

这种方法的负荷分配策略除了做得不均衡外，也做得较为复杂，主控装置需要综合计算、预测系统未来负荷状态，负担较重。如业务处理装置1出现故障，流量分析装置需要立即统计、计算、分配业务流量，重新分发节能指令，因而无法及时发送相关指令，调整业务负荷分配，可能导致系统丢包，业务失败。另外此分布式系统的节能策略过于简单，在任何情况下，所有的装置都处于工作状态，节能效果并不明显。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了可实施节能降耗控制的分布式系统及其节能降耗控制方法，各业务处理装置的负荷分担比较均匀，节能效果较好。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

一种分布式系统中的节能降耗控制方法，所述分布式系统包括主控装置及至少两个业务处理装置，所述控制方法包含如下步骤：

A、主控装置为各个业务处理装置配置各自的节能降耗模式，所述节能降耗模式包括休眠节能模式、下电节能模式中的至少一种；

B、主控装置根据各个业务处理装置的业务负荷，确定各个业务处理装置的节能降耗规则，控制各个业务处理装置按照各自确定的节能降耗规则调整工作状态。

所述节能降耗模式还包括变频节能模式，被配置为变频节能模式的业务处理装置根据自身的业务负荷确定自身的变频节能规则并根据所述变频节能规则调整自身工作状态。

所述变频节能规则包括指示业务处理装置采用变频节能模式及变频节能等级。

所述节能降耗规则包括指示业务处理装置采用休眠节能模式及休眠节能等级或者采用下电节能模式。

所述步骤B中的各个业务处理装置的业务负荷由各个业务处理装置自身采集并上报给主控装置。

本发明还公开了一种可实施节能降耗控制的分布式系统，所述分布式系统包括主控装置及至少两个业务处理装置以及机框控制装置，所述主控装置包括配置模块、规则确定模块和控制模块，所述配置模块用于为各个业务处理装置配置各自的节能降耗模式，所述节能降耗模式包括休眠节能模式、下电节能模式中的至少一种；所述规则确定模块用于根据各个业务处理装置的业务负荷，确定各个业务处理装置的节能降耗规则，所述控制模块通过所述机框控制装置控制各个业务处理装置按照各自确定的节能降耗规则调整工作状态。

所述的分布式系统，所述配置模块还为业务处理装置配置有变频节能模式，被配置为变频节能模式的业务处理装置是根据自身的业务负荷确定自身的变频节能规则并根据所述变频节能规则调整自身工作状态的。

所述的分布式系统，所述变频节能规则包括指示业务处理装置采用变频节能模式及变频节能等级。

所述的分布式系统，所述节能降耗规则包括指示业务处理装置采用休眠节能模式及休眠节能等级或者采用下电节能模式。

所述的分布式系统，所述各个业务处理装置的业务负荷是由各个业务处理装置自身采集并上报给主控装置的。

本发明没有改变分布式系统中的负荷均分原则，通过主控装置首先对各个业务处理装置配置节能降耗模式，然后在业务处理中根据各个业务处理装置的实际负荷来调整各个业务处理装置是否采用预置的节能降耗模式，不仅节能效果好，而且整个系统对节能降耗的处理也简单方便，节能模式包括休眠、下电、变频，使得节能方式全面有效，各业务处理装置的业务负荷由其本身上报，减轻了主控装置的负担。

附图说明

图1是本发明具体实施方式的分布式系统示意图；

图2是本发明具体实施方式的各业务处理装置的节能降耗处理流程；

图3是本发明具体实施方式的中等节能降耗处理实例流程；

图4是本发明具体实施方式的最大节能降耗处理实例流程。

具体实施方式

下面对照附图并结合具体实施方式对本发明做详细说明。

如图1，分布式系统由OMC(操作维护中心)、一对主控装置和若干个处理机框共同构成，每一个机框由一对机框控制装置和若干个业务处理装置构成。节能降耗过程由主控装置、业务处理装置及机框控制装置共同实施。通过OMC人机界面可以配置分布式系统是否采取节能降耗措施、节能降耗的时间段及节能降耗的模式。节能降耗模式分为最小节能模式、中等节能模式、最大节能模式，配置的数据通过主控装置分发到分布式系统的各个业务处理装置。

图2是业务处理装置节能降耗处理流程，包括：步骤201，业务处理装置判断同步到自身的有关节能控制数据，如果系统配置要求不做节能操作，业务处理装置直接转到步骤202处理；如果系统要求做节能控制，转到步骤203计算本业务处理装置的当前负荷及其变化趋势。

步骤202，系统不做节能控制，对于已实施了节能降耗措施的业务处理装置，在本步骤中需要取消相关措施，将业务处理装置设置到最高处理能力即最大功耗状态，对于已取消了节能降耗达到最大处理能力的业务处理装置直接退出本次节能操作流程。

步骤203，对于需要节能控制的业务处理装置，需要计算本装置当前实际负荷即变化趋势，业务处理装置根据当前实际负荷以及历史负荷来推算出本装置负荷变化量，并根据本装置的最大处理能力来确定本装置的节能降耗等级，此降耗等级可做后续处理步骤的依据。

步骤204，判断当前采用的是何种节能模式，并根据所配置的节能模式采取何种处理流程。

步骤205，对应于最小节能模式，此种模式下，业务处理装置根据步骤203得到实际负荷及其变化量来调整CPU及外围器件的工作频率或工作电压，如果装置的负荷正在减轻，则降低CPU和外围器件的频率和工作电压，如果装置的负荷正在加重，则提升CPU和外围器件的频率和工作电压。降低或提升的幅度根据步骤203的结果来确定。此步骤不需要其它业务处理装置的参与即可完成。

步骤206，如果分布式系统是中等节能模式，则执行休眠、唤醒操作，处理实例流程如图3所示。本步骤需要其它装置协助完成。

步骤207，如果分布式系统是最大节能模式，则执行自动下电、上电操作，处理实例流程如图4所示。本步骤需要其它装置协助完成。

对于中等节能模式，实例中主要采用了休眠、唤醒策略。处于休眠状态的装置，所用能耗主要用于维护基本的功能或I/O设备，如刷新DRAM等。对于分布式系统，如果实际处理负荷低于系统的最大处理能力，则可以让部分业务处理装置处于休眠状态。例如一个分布式系统的总共有50个业务处理装置，最大处理能力为40000用户数据流，如果当前的实际接入的用户数只有6000用户，只需要使用30％的业务处理装置，考虑一些冗余备份，可以开启40％左右的业务处理装置，则可以将其余70-60％的业务处理装置(约35个业务处理装置)处于休眠状态。

图3是分布式系统的休眠处理流程，包括：

步骤301，分布式系统中各业务处理装置定期向主控装置上报自己的业务负荷及变化趋势。

步骤302，主控装置根据各业务处理装置上报的接入的实际负荷，做出休眠、唤醒决策。如果系统的负荷变轻，它决定部分业务处理装置进入休眠状态；如果系统的负荷变重，它决定唤醒部分处于休眠状态的业务处理装置。

步骤303，主控装置做出休眠决策后将需要休眠的业务处理装置做逻辑闭塞处理，整个系统不会再向处于逻辑闭塞的业务处理装置接入新的业务。主控装置做了闭塞处理后向准备休眠的业务处理装置发送休眠请求。

步骤304，业务处理装置接到主控装置的休眠请求后，等待将正在处理的业务处理完毕。处理完毕向主控装置应答休眠请求，然后关闭相应的I/O接口、时钟锁相环进入休眠状态。

步骤305，业务处理装置需要外部控制装置来唤醒，在本发明的应用实例中由位于业务处理装置同一机框的一对机框控制装置来实施。当主控装置发现分布式系统的负荷逐渐加重，需要唤醒部分业务处理装置，它就向机框控制装置发送唤醒请求。

步骤306，机框控制装置接收到唤醒请求后，解析请求信息，并通过以太网链路或机框背板上的信号线触发业务处理装置，将相应的业务处理装置唤醒。

步骤307，对于一些业务处理装置，它本身就是一个多CPU系统，在这个多CPU系统内部可能存在部分处理器或装置也处于休眠状态，而它的主处理器处于工作状态，则这部分休眠的装置需要主处理器来唤醒，因此还需要通知业务处理装置的主处理器来唤醒业务处理装置内部的处理器。

步骤308，对于需要做步骤307操作的业务处理装置，其主处理器唤醒内部的装置后，向主控装置应答，表明相关业务处理装置已唤醒，处于服务状态。

在中等节能模式中，处于休眠状态的装置，或/O设备，如DRAM刷新等，电源模块等还会消耗电源，为了进一步提高节能效果，可以采用自动上、下电模式，即采用最大节能模式。如果当前处理负荷低于系统的最大处理能力，可以让部分业务处理装置处于下电状态；如果当前处理负荷逐渐加重，可以让部分业务处理装置上电，图4是本发明具体实施方式的自动上、下电处理流程，包括：

步骤401，与步骤301相同，分布式系统中各业务处理装置定期向主控装置上报自己的业务负荷及变化趋势。

步骤402，主控装置根据各业务处理装置上报的接入的业务负荷及变化趋势，来做上、下电决策。如果系统的负荷变轻，它决定部分业务处理装置进入下电状态；如果系统的负荷变重，它决定将部分处于下电状态的业务处理装置上电。

步骤403，主控装置做出下电决策后会将需要下电的业务处理装置做逻辑闭塞处理，整个系统不会再向处于逻辑闭塞的业务处理装置接入新的业务。主控装置做了闭塞处理后向准备下电的业务处理装置发送下电请求。

步骤404，业务处理装置接到主控装置的下电请求后，等待将正在处理的业务处理完毕闭。处理完毕后，向主控装置发送下电应答请求。

步骤405，业务处理装置的上、下电操作必须由外部装置来控制，在本发明实例中由位于业务处理装置同一机框的一对机框控制装置来实施。当主控装置接到业务处理装置的下电应答请后，它就向机框控制装置发送下电请求。

步骤406，机框控制装置接收到下电请求后，解析请求信息，将需要下电的业务处理装置掉电，并向主控装置回送下电应答，表明相关装置也处于下电状态。

步骤407，当主控装置发现分布式系统的负荷逐渐加重，需要将部分下电的业务处理重新加电，它就向机框控制装置发送上电请求。

步骤408，对于需要上电的业务处理装置，机框控制装置通过机框背板总线将业务处理装置加电，重新投入服务状态。

通过本发明所提供的方法，分布式系统的各业务处理装置实时统计自己的业务负荷情况，并与本业务处装置的最大处理能力相比较来确定本系统的节能等级，并采取相应的节能措施。各业务处理装置采取的节能降耗措施包括自动变频(降频、升频)，自动休眠、唤醒，自动下电、上电等，通过这些措施在保证系统实际业务处理不受影响的情况下，达到极佳的节能效果。

总结本发明，其主要的特点是：各业务处理装置采用负荷均分策略，主控装置均匀地向各业务处理装置分发业务数据，通过这个策略，各业务处理装置的负荷基本相等。如果其中一个业务处理装置从工作状态进入休眠状态或者下电状态而退出服务，此时如果接入的流量不变，则与退出服务的业务处理装置功能相同的其它业务处理装置相应的会增加负荷；与之相对应，如果一个退出服务的业务处理装置被上电、唤醒，再次投入服务，在接入的流量不变时，与加入服务的业务处理装置相同的其它装置会相应地降低负荷。

若当前业务处理装置负荷变轻时，业务处理装置确定单位时间内负荷减轻的程度或减轻量，并根据系统的节能等级来确定由业务处理装置自身来节能降耗，或者上报给主控装置，由主控装置来决定是否将部分业务处理装置退出服务。

若当前业务处理装置负荷加重时，业务处理装置确定单位时间内负荷加重的程度或加重量，并根据系统的节能等级来确定由业务处理装置自身来增加处理能力、加大功耗，或者上报给主控装置，由主控装置来决定是否启用已退出的部分服务装置。

业务处理装置自己进行节能降耗主要包括调整工作频率和工作电压；通过主控装置来确定是否退出服务或重新投入服务的方法主要包括休眠、下电方式。依据这几种方式的节能效果不同，分别定义为最小节能模式，即变频(调整频率)、中等节能模式(休眠)、最大节能模式(下电)。调整频率：众所周知，业务处理装置的工作频率越高，其处理能力越强，功耗越大。因此业务处理装置的CPU或外围器件，可以通过调节电压和频率的方式来降低系统的功率。当负荷较低时，可以降低CPU的频率及CPU的电压使其运行在低功耗模式下；当负荷较重时，需要增强CPU的处理能力，可以调高CPU的频率，提升CPU的电压，增强业务的功耗和处理能力。休眠方式：在休眠模式下，业务处理装置的部份模板会停止工作，而其它部份还保持在工作状态。休眠模式分为不同的等级，随着不同的等级的增加，业务处理装置的CPU，芯片组、系统内存等功能会陆续暂停工作，在最高级别，甚至操作系统都停止工作，需要复位重启后才能回复到原来的工作环境。

下电方式：在分布式系统中通过智能控制总线来控制各业务处理装置的上下电功能，来达到降低整个系统的处理负荷。当系统的处理负荷很低时，业务处理装置可以申请退出服务，请求下电。

业务处理装置在申请休眠或下电时，如申请获得批准，系统不会再将业务数据流分发到相关的业务处理装置，在此之后，在该业务处理装置上正在处理的业务数据会陆续处理完毕。当业务数据全部处理完毕后，业务处理装置就进入休眠状态或者在智能控制总线的控制下正常下电。当系统负荷增加后，正在服务的业务处理装置的负荷相应增加，负荷增加到一定程度，主控装置可以重新启用处于休眠或下电的业务处理装置，以减轻其它业务处理装置的负担，保证业务的正常处理。

本发明的方法可以支持跨系统的节能降耗控制，例如在通讯领域中可以通过MSC Server(移动交换中心服务器)来控制MGW(媒体网关)的节能降耗。

本发明具体实施方式的可实施节能降耗控制的分布式系统包括主控装置及至少两个业务处理装置以及机框控制装置，主控装置包括配置模块、规则确定模块和控制模块(附图中未示出)，配置模块用于为各个业务处理装置配置各自的节能降耗模式，节能降耗模式包括休眠节能模式、下电节能模式中的至少一种；规则确定模块用于根据各个业务处理装置的业务负荷，确定各个业务处理装置的节能降耗规则，控制模块通过机框控制装置控制各个业务处理装置按照各自确定的节能降耗规则调整工作状态，即按照节能降耗规则调整业务处理装置的工作状态为正常工作状态或是按照预置的节能降耗模式进入节能降耗工作状态。

配置模块还可以为业务处理装置配置变频节能模式，被配置为变频节能模式的业务处理装置是根据自身的业务负荷确定自身的变频节能规则并根据所述变频节能规则调整自身工作状态的。

与现有技术相比较，本发明中各业务处理装置采用负荷分担的方法来处理业务数据，各业务处理装置自己来采集预测业务流量及变化趋势，此种处理可减少主控装置的处理负担；分布式系统的节能降耗策略分为不节能模式、最小节能模式、中等节能模式、最大节能模式；为了主控装置配置各业务处理装置的方便，可以通过OMC来配置各业务处理装置是否采取节能降耗措施，进一步可以配置分时段采取节能降耗措施及其策略，有利于用户更加灵活的使用相关策略。主控装置预先根据各个业务处理装置的实际情况，例如由业务处理装置的类型确定其适合采用变频模式，则将其预先配置为采用变频的节能降耗模式，在实际业务处理中，主控根据业务处理装置的实际业务负荷确定业务处理装置的节能降耗规则，对于配置为下电模式的业务处理装置，节能规则只是确定该业务处理装置是否要采用下电进行节能降耗，对于配置为休眠方式或者是变频方式(此时节能降耗规则被称为变频节能规则)的业务处理装置，除了要确定业务处理装置是否要采用休眠或者是变频进行节能降耗，也要确定休眠的等级或变频的等级。在确定各个业务处理装置的节能降耗规则之后，业务处理装置则会根据节能降耗规则相应地调整自身的工作状态，例如由正常频率工作变成低频率工作，或者直接休眠或下电等等。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。