随着云计算集群规模的快速扩张,其所带来的能量消耗和成本越来越巨大,不论从经济角度还是环保角度,如何降低集群的能量消耗,实现“绿色计算”,已经成为急需解决的问题,“绿色计算”也是当前云计算领域的一个研究热点。作为开源云计算平台系统中的佼佼者,Hadoop的应用变得越来越广泛,包括互联网、金融、医疗、零售等行业开始使用Hadoop。本文从实际角度出发,以集群资源调度策略作为切入点,针对Hadoop YARN系统,研究了基于状态矩阵的节能调度策略,并结合Hadoop YARN系统组成结构和实现原理,实现了一个YARN节能资源调度器。本文设计的节能资源调度策略主要有两个原则:(1)服务最优原则,即在资源调度时,其所选择的任务在对应节点应该能够获得较为高效的服务;(2)能耗最低原则,在保证服务的基础上,最终选择的任务应是所有任务中使得节点功耗最低的一个。为了满足以上两个调度原则,需要对集群各个节点的负载情况进行监控,为此本文构建了一个用于描述集群节点负载情况的状态矩阵,并以状态矩阵为基础,设计了负载预测模型对节点未来状态进行估算,设计了功率计算模型,根据负载状态对节点功率进行计算。在节能调度流程上,本文首先依据应用的资源使用特征对应用进行了聚类分析,具体的调度策略分为两个阶段:(1)根据节点的负载预测数据以及应用的资源使用特征,以服务最优原则选择适合在此节点运行的备选应用集;(2)依据能耗最低原则,在备选应用集中,依据功率计算模型,选择一个能够使节点功率最低的作为目标应用。在以上研究基础上,本文通过分析Hadoop YARN各个组件的功能以及调度器实现原理,将节能资源调度的各功能模块在原系统中进行了实现。通过对重新设计过的系统进行完全分布式部署测试,节能调度的资源监控、能耗计算、负载预测以及资源调度等主要功能均能正常工作。通过设计对比实验对节能调度器、FIFO Scheduler、Capacity Scheduler进行了比较,结果表明,节能调度器在保证了执行效率的基础上,在降低集群整体能耗方面有着一定效果。