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서버 클러스터 환경에서 에너지 절약을 위한 학습기반의 서버 전원 모드 제어
함치환 ( Chihwan Ham ),김호연 ( Hoyeon Kim ),곽후근 ( Hukeun Kwak ),권희웅 ( Huiung Kwon ),김영종 ( Youngjong Kim ),정규식 ( Kyusik Chung ) 한국정보처리학회 2011 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.18 No.1
서버 클러스터는 성능을 보장하기 위하여, 요청 수에 상관없이 미리 측정된 최대 부하 시점에서 처리 가능한 서버 수를 항상 운영하고 있다. 이것은 서비스의 품질은 보장할 수 있으나, 소비 전력 효율이 낮아 상당한 전력을 낭비하는 단점이 있다. 본 논문에서는 사용자 요청 수에 기반하여 동작시킬 서버의 수를 결정하는 알고리즘을 제안한다. 제안된 방식은 기존에 학습된 정보(과거 정보)와 현재의 정보에 근거하여 Off/Sleep 상태의 서버를 On 시키거나, On 상태의 서버를 Off/Sleep시켜, 현 시점에서 필요한 최적의 서버대수를 유지하도록 했다. 15대의 서버로 클러스터를 구성하고, SPECweb을 통해 실험을 수행하였다. 실험결과, 서버 모드를 제어할 경우에 제어하지 않는 경우에 비해 약 35%의 전력이 절감되고, 본 논문에서 제안하는 학습 방법을 추가로 적용할 경우 약 5%의 전력이 추가로 절감되었다.
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서버 클러스터 환경에서 에너지 절약을 위한 서버 전원 모드 제어에서 동적 종료
함치환 ( Chihwan Ham ),김호연 ( Hoyeon Kim ),김동준 ( Dongjun Kim ),곽후근 ( Hukeun Kwak ),권희웅 ( Huiung Kwon ),김영종 ( Youngjong Kim ),정규식 ( Kyusik Chung ) 한국정보처리학회 2012 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.19 No.1
기존의 서버 전원 모드 제어에는 서버를 Off할 때 정적 종료 방식을 사용하는 관계로 서버가 사용자 요청을 모두 처리하는 최적의 종료 시간을 찾는데 시간이 많이 걸리는 단점을 가진다. 이 시간이 짧게 되면 사용자 QoS를 보장할 수 없고, 반대로 이 시간이 길게 되면 전력 절감을 기대할 수 없다. 본 논문에서는 정적 종료 방식의 단점을 극복하는 동적 종료 방식을 제안한다. 제안된 방식은 최적의 종료 시간을 찾을 필요 없이 각 서버가 사용자의 요청을 모두 처리하였을 때 자동적으로 서버를 Off한다. 제안된 방법은 최적의 시간을 자동적으로 찾아내기 때문에 사용자 QoS를 보장하고, 전력을 절감한다. 실험은 30대의 PC 클러스터를 이용하여 수행되었고, 실험을 통하여 제안하는 동적 종료 방법이 기존의 정적 종료 방법에 비해 운영자의 수고 없이 자동적으로 전력 절감 및 사용자 QoS에 기여함을 확인하였다.
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서버 클러스터 환경에서 에너지 절약을 위한 서버 전원 모드 제어에서의 동적 종료
김호현,함치환,곽후근,정규식,Kim, Hoyeon,Ham, Chihwan,Kwak, Hukeun,Chung, Kyusik 한국정보처리학회 2013 정보처리학회논문지. 컴퓨터 및 통신시스템 Vol.2 No.7
기존 서버 클러스터에서는 고성능을 보장하기 위해, 실시간 요청 수량에 관계없이 모든 서버를 항상 On 한다. 그 방법에서는 QoS를 보장하지만 일부 서버들이 Idle할 때 서버 전력을 낭비하게 된다. 서버들이 소모하는 에너지를 절약하기 위해, 서버가 필요하지 않을 경우 해당 서버의 전력을 Off 하게 하는 서버 전력 제어 방법이 제안되었다. 서버 전력 제어 방법은 서버의 Power가 실제로 어느 시점에 Off 되느냐에 따라 정적인 방법과 동적인 방법이 있다. 정적인 방법에서는 특정 서버가 Off 하기로 결정된 다음 일정 시간 지연 후 그 서버가 Off 된다. 동적인 방법에서는 그 서버에서 수행중인 모든 서비스가 종료된 다음에 해당 서버가 Off 된다. 이는 가변 시간 지연 후 서버가 Off 되는 방법에 해당된다. 정적 종료방식은 단점이 있다. 반복 실험을 통해 수작업으로 최적의 시간 지연을 알아내기 위해서는 많은 시간이 소요된다. 본 논문에서는 정적 종료 방식의 단점을 극복하는 동적 종료 방식을 제안한다. 제안된 방식은 최적의 지연 시간으로 자동적으로 접근하므로 좋은 전력 절약을 하면서 QoS를 보장하는 것을 가능하게 해준다. 30대의 PC 클러스터를 이용하여 실험이 수행되었다. 실험결과는 제안하는 동적 종료 방법이 기존의 정적 종료 방법과 비교할 때 에너지 절감측면에서는 비슷하지만 QoS 측면에서 우수함을 보여준다. In order to ensure high performance, all the servers in an existing server cluster are always On regardless of number of real-time requests. They ensure QoS, but waste server power if some of them are idle. To save energy consumed by servers, the server power mode control was developed by shutdowning a server when a server is not needed. There are two types of server power mode control depending on when a server is actually turned off if the server is selected to be off: static or dynamic. In a static mode, the server power is actually turned off after a fixed time delay from the time of the server selection. In a dynamic mode, server power is actually turned off if all the services served in the server are done. This corresponds to a turn off after a variable time delay. The static mdoe has disadvantages. It takes much time to find an optimal shutdown time manually through repeated experiments. In this paper, we propose a dynamic shutdown method to overcome the disadvantages of static shutdown. The proposed method allows to guarantee user QoS with good power-saving because it automatically approaches an optimal shutdown time. We performed experiments using 30 PCs cluster. Experimental results show that the proposed dynamic shutdown method is almost same as the best static shutdown in terms of power saving, but better than the best static shutdown in terms of QoS.
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서버 클러스터 환경에서 에너지 절약을 위한 동적 서버 전원 모드 제어
김호연,함치환,곽후근,권희웅,김영종,정규식,Kim, Ho-Yeon,Ham, Chi-Hwan,Kwak, Hu-Keun,Kwon, Hui-Ung,Kim, Young-Jong,Chung, Kyu-Sik 한국정보처리학회 2012 정보처리학회논문지 C : 정보통신,정보보안 Vol.19 No.2
All the servers in a traditional server cluster environment are kept On. If the request load reaches to the maximum, we exploit its maximum possible performance, otherwise, we exploit only some portion of maximum possible performance so that the efficiency of server power consumption becomes low. We can improve the efficiency of power consumption by controlling power mode of servers according to load situation, that is, by making On only minimum number of servers needed to handle current load while making Off the remaining servers. In the existing power mode control method, they used a static policy to decide server power mode at a fixed time interval so that it cannot adapt well to the dynamically changing load situation. In order to improve the existing method, we propose a dynamic server power control algorithm. In the proposed method, we keep the history of server power consumption and, based on it, predict whether power consumption increases in the near future. Based on this prediction, we dynamically change the time interval to decide server power mode. We performed experiments with a cluster of 30 PCs. Experimental results show that our proposed method keeps the same performance while reducing 29% of power consumption compared to the existing method. In addition, our proposed method allows to increase the average CPU utilization by 66%. 기존의 서버 클러스터 환경에서는 모든 서버가 항상 On된다. 만일 서버 요청 부하가 최대가 되면 서버 클러스터에서 얻을 수 있는 가능한 최대 성능을 얻게 되며, 그렇지 않으면 가능한 최대 성능의 일부만을 사용하게 되면서 서버 전력 소비의 효율성은 떨어지게 된다. 부하 상황에 따라 서버의 전력 모드를 제어함으로써 전력 소비의 효율성을 높일 수 있다. 다시 말하면 현재 부하를 처리하는데 필요한 대수의 서버들만 On하고 나머지 서버들은 Off 한다. 기존의 서버 전원 모드 제어 방법에서는 고정된 주기로 서버 전원 모드를 제어하는 정적인 정책을 적용함으로써 동적으로 변하는 부하 환경에 잘 적응하지 못한다. 이를 개선하기 위해 본 논문에서는 동적 서버 전원 제어 알고리즘을 제안한다. 제안 방법에서는 서버 소비 전력의 이력을 갖고서 가까운 장래에 서버 소비 전력이 증가할 것인가를 예측한다. 이 예측에 따라 서버 모드 제어 주기를 동적으로 변경한다. 30대의 PC 클러스터를 이용하여 실험을 수행하였다. 실험을 통하여 일반적인 클러스터링 환경과 비교하여 제안된 방법은 동일한 성능을 유지하면서 29%까지 소비 전력을 절감했다. 또한, 서버 클러스터에서 서버 CPU 사용률 평균은 66% 증가하였다.
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