9、分布式系统的性能、安全与能源效率

分布式系统的性能、安全与能源效率

1. 活跃服务器的能源降低

除了识别未使用或利用不足的服务器以节省能源外，还需要应用适当的技术，在对活跃分布式系统性能影响可忽略不计的情况下降低其能耗。分布式计算平台的电源管理问题可分为四层：应用层、中间件层、资源层和网络层。

1.1 应用层

到目前为止，科学、商业、工程和金融领域的大多数用户应用程序倾向于提高系统的速度或质量。通过引入能源感知应用程序，挑战在于设计复杂的多级和多领域能源管理应用程序，同时不损害性能。实现这一目标的第一步是探索性能和能源消耗之间的关系。实际上，应用程序的能源消耗在很大程度上取决于执行该应用程序所需的指令数量以及与存储单元（或内存）的事务数量。这两个因素（计算和存储）相互关联，并且会影响完成时间。

1.2 中间件层

中间件层充当应用层和资源层之间的桥梁。该层提供资源代理、通信服务、任务分析器、任务调度器、安全访问、可靠性控制和信息服务功能。它还负责应用节能技术，特别是在任务调度方面。直到最近，调度的目标是最小化总完成时间，即一组任务的执行时间。分布式计算系统需要一个新的成本函数，同时涵盖总完成时间和能源消耗。

1.3 资源层

资源层由包括计算节点和存储单元在内的广泛资源组成。该层通常与硬件设备和操作系统进行交互，因此负责控制分布式计算系统中的所有分布式资源。近年来，已经开发了几种机制来更有效地管理硬件和操作系统的电源。其中大多数是针对处理器的硬件方法。

动态电源管理（DPM）和动态电压 - 频率缩放（DVFS）是最近计算机硬件系统中采用的两种流行方法。在DPM中，硬件设备（如CPU）能够从空闲模式切换到一个