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进入21世纪以来，以门户网站、搜索引擎、网络社区和电子商务为代表的多层网络服务成为人类日常生活中不可或缺的部分。随着网络用户量和数据量的剧增，越来越多的互联网服务提供商选择自己建立数据中心来提供服务。然而，逐年攀升的数据中心的功耗成本一方面成为运营商的财政负担，另一方面加剧了能源消耗。
为了降低数据中心的功耗以及响应绿色IT的号召，功耗控制技术逐渐成为研究热点，国内外研究人员先后提出自己的解决方案并开发了相应的工具。本文主要以多层网络服务系统为研究对象，重点研究协同的功耗控制技术。在协同功耗控制领域，存在三种技术手段，分别是基于DVFS(CPU动态调频)的功耗控制，基于请求分发策略的功耗控制及基于服务器聚合的功耗控制技术。目前协同功耗控制领域的相关工作存在以下缺陷：1)功耗控制算法不精确，系统能耗效率低；2)限制条件多：要求系统同构、负载平衡等；3)不能有效应对动态负载。
针对当前工具的不足，本文设计实现了一个精确的运行时功耗控制系统PowerTracer，能够有效地降低数据中心的功耗。
本文的主要贡献如下：
1)以多层网络服务为研究对象，基于请求追踪技术，通过分析系统的性能特征和能耗特征，提出能耗效率诊断方法。该方法能够有效地揭示系统低能耗效率的原因，为有针对性地设计精确的功耗控制方法奠定基础。
2)基于请求追踪技术，提出请求分类的能耗性能模型，支持根据负载量的变化动态选择功耗模型，有效应对动态负载的场景；提出基于反馈循环的功耗控制算法，综合考虑各类请求的性能状态，对系统实施DVFS控制，在保证系统服务质量的前提下，有效地降低系统功耗。
3)根据上述思想，设计实现一个精确的运行时功耗控制系统PowerTracer，包括两部分：能耗效率诊断和运行时功耗控制。
4)以RUBiS和RUBBoS两个benchmark为负载，对PowerTracer以及其它三个功耗控制方法进行评测，并提出三个评测指标：系统节能比、请求失效率及平均响应时间。实验结果表明PowerTracer的性能是最优的。