通过基于灵敏度的优化实现数据中心最优节能策略

在本文中，我们提出一种新颖的动态决策方法，通过应用基于灵敏度的优化理论，寻找具有两组异构服务器的数据中心的最优节能策略。第 1 组中的服务器始终以高能耗工作，而第 2 组中的服务器可以以高能耗工作或以低能耗休眠。节能控制策略动态地决定第 2 组服务器在工作与休眠状态之间的切换。由于第 1 组中的服务器始终以高优先级处理作业，我们提出一种转移规则，将第 2 组中的作业迁移至第 1 组中的空闲服务器。为寻找最优节能策略，我们建立基于策略的 Poisson 方程，并利用 RG 分解给出其性能势唯一解的显式表达式。在此基础上，我们刻画了在不同服务价格下长期平均利润关于策略的单调性与最优性。我们证明 bang-bang 控制对该优化问题总是最优的，即我们应要么令所有服务器休眠，要么开启服务器使得工作服务器数等于第 2 组中等待作业数。作为策略形式的简易推广，我们进一步研究阈值型策略，并获得最优阈值策略的必要条件。我们希望本文推导的方法与结果能为更一般节能数据中心的研究提供启示。