提高数据中心机架服务器安装密度的虚拟服务器控制技术
本技术介绍参考了以下链接
English
2018年02月22日
提高数据中心机架服务器安装密度的虚拟服务器控制技术
株式会社富士通研究所（注1）（以下简称，富士通研究所）开发了一种可提高数据中心机架服务器安装密度的虚拟服务器（以下简称，VM）控制技术。
开发背景
数据中心服务器的数量正在持续增长，预计未来随着AI和IoT系统的发展该数量会进一步增加，因此需要在有限的空间和功率范围内提高服务器的安装密度。
课题
在数据中心的机架上安装服务器时，为避免超过机架供电量，服务器的数量取决于每台服务器的额定功率。然而多数情况下，服务器负载通常会低10%至50%左右，与负载成比例的每个机架的功耗也会低于额定功率，因此需要提高机架的安装密度。
针对这一需求，近年来业界开发出了一种“功率封盖技术”， 在机架中安装超过供电量的服务器，监测服务器的实际运行状态。当功耗将要超出供电量时，可通过抑制服务器的工作频率来降低功耗。然而，该技术不适用于需要一定处理能力的应用，如任务关键型应用。
开发的技术
此次，富士通开发了一种VM控制算法，可将数据中心内的物理服务器高密度地安装到机架中，并建立备份分区，为防止每个机架功耗超过其供电量，利用VM迁移功能，按照服务器的功耗移动VM。
开发的技术特征如下：
- 基于物理配置的VM控制技术
基于VM管理软件构建的虚拟数据中心，将物理服务器分割成一种称为集群的理论管理单元。集群内的物理服务器，可以安装到不同的机架中，没有任何物理限制。当物理服务器由于故障或维护停止运行时，VM可在群集之间自动迁移。但实际的物理服务器布局不一定被考虑在内。为此，我们开发了一种可防止功耗超过机架供电量的控制技术（图1和图2）。该技术使用可用于标准数据中心管理的API，构建一个与服务器的物理配置相关的数据库，其中包括开展服务的分区服务器的物理配置（运行分区）和在接近供电量时VM被迁移到的备份分区的服务器物理布局。并将从服务器收集的不断变化的功耗与服务器序列号、机架号相关联，进行收集与管理。该技术提高了运行分区的安装密度，节省了空间。
图1 提高数据中心服务器安装密度的VM控制技术
图2 基于物理配置的VM控制技术
- 基于实际运行数据的安装规则设置技术
服务器安装密度过高会导致频繁迁移，因此与功率成正比的服务器负载和迁移频率之间需要适当平衡。为此，富士通研究所开发了一种技术，根据预先测量的每个服务器的负载，假设负载的波动为正态分布，通过统计预测每个机架的迁移频率，确定应该安装在机架上的服务器数量（图3）。 例如，如果30%的服务器负载是正态分布的中心，通过安装基于50%负载功率值的服务器，即可吸收95.5%的负载波动，从而实现服务器安装密度的最大化。
图3 服务器安装规则设置技术
效果
应用该技术可提高数据中心内的服务器安装密度，大大减少使用空间。基于该技术提供通过正态分布预测负载波动的云服务时，例如，对于服务器机架的运行效率（注2）为50%，使用10个分区运行的数据中心，使用此次开发的技术，在5个分区控制服务器机架的运行效率达到90%，与之前相比可减少40%的空间。
今后
富士通研究所计划于2018年将该技术安装到富士通株式会社的基础设施运营管理软件“FUJITSU Software ServerView Infrastructure Manager”中。