云计算环境下虚拟机放置策略研究

发布时间：2017-10-31 11:06

  本文关键词：云计算环境下虚拟机放置策略研究

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【摘要】：云计算是基于虚拟化技术、以按需付费为商业模式,并且具有弹性伸缩、动态分配和资源共享等特点的新兴的计算模式。在云计算模式下,硬件、平台、软件等IT资源都作为一种服务提供给用户使用。云计算可以按照所提供服务的层次不同分为IaaS、PaaS、SaaS三个层次。在IaaS层,借助系统虚拟化技术,将数据中心内部的服务器进行虚拟化,以虚拟机为粒度对资源进行管理,实现提高资源利用率、降低能耗、简化部署等目的。在虚拟资源管理中,虚拟机的部署是其中重要的步骤,而虚拟机部署时选择宿主机的决策则直接关系着服务器、网络设备的资源是否被有效利用,资源的不充分利用会产生额外的能耗。此外,随着云计算的发展,为了满足用户对云服务日益增长的资源需求,数据中心的服务器和网络设备的能力和数量也在不断增大,而这也会产生大量的能耗。大量的能耗不仅会造成成本的增加还会加重环境污染问题。因此,如何降低数据中心的能耗已经成为一个亟需解决的问题。本论文正是针对上述问题,以降低数据中心的能耗为目标,从优化虚拟机放置方案的角度,在深入分析现有虚拟机放置策略的基础上,研究并提出降低能耗的虚拟机放置策略。主要内容为:1.研究降低服务器能耗的方法,对考虑服务器能耗的虚拟机放置问题进行建模,并基于该模型提出了一种新的基于性能向量的虚拟机放置策略。该策略综合考虑了多维资源、服务器异质性能耗、应用个性化需求等因素,能够为应用所对应的虚拟机选择能耗增加量最小且资源使用情况与应用资源需求更吻合的服务器,以实现数据中心的服务器能耗最小。基于该策略提出了相应的实现算法,并进行仿真实验验证。2.在以上研究成果的基础上,进一步考虑数据中心中网络设备的能耗问题,对考虑网络设备能耗的虚拟机放置问题进行建模,并基于该模型提出了一种新的考虑网络设备能耗的虚拟机放置策略。该策略考虑应用对应的虚拟机对之间的流量需求大小,尝试以尽量少的网络设备完成流量的路由,并同时考虑了服务器的能耗,实现数据中心服务器和网络设备能耗的全局最小。基于该策略提出了相应的实现算法,并进行仿真实验验证。
【关键词】：云计算 能耗 放置策略 网络设备 虚拟机
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP302
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-18
• 1.1 研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-16
• 1.2.1 国内研究现状12-13
• 1.2.2 国外研究现状13-16
• 1.3 本论文的主要研究内容16
• 1.4 本论文的结构安排16-18
• 第二章 云计算相关技术概述18-33
• 2.1 云计算的定义18-19
• 2.2 云计算的分类19-21
• 2.2.1 按部署方式分类20-21
• 2.2.2 按服务模式分类21
• 2.3 虚拟化简介21-26
• 2.3.1 虚拟化定义22
• 2.3.2 虚拟化分类22-26
• 2.3.2.1 按照应用领域分类22-25
• 2.3.2.2 按照实现层次分类25-26
• 2.4 云计算环境下虚拟机部署技术26-27
• 2.5 云计算环境下的虚拟机放置问题27-29
• 2.5.1 问题形式化描述28
• 2.5.2 问题解决方法28-29
• 2.6 CloudSim简介29-31
• 2.6.1 概述29-30
• 2.6.2 体系结构介绍30
• 2.6.3 工作模型介绍30-31
• 2.7 本章小结31-33
• 第三章 基于性能向量的虚拟机放置策略研究33-54
• 3.1 问题场景描述33
• 3.2 性能向量模型33-34
• 3.3 应用个性化需求的分析34-35
• 3.4 服务器能耗模型35
• 3.5 基于性能向量的虚拟机放置策略35-43
• 3.5.1 问题模型描述35-37
• 3.5.2 策略及算法描述37-42
• 3.5.3 PMPower算法在CloudSim中的实现42-43
• 3.6 实验环境介绍43-46
• 3.6.1 物理实验环境44
• 3.6.2 仿真实验环境44-45
• 3.6.3 应用请求模拟模型45-46
• 3.7 实验结果及分析46-53
• 3.7.1 应用个性化需求对于数据中心能耗的影响46-51
• 3.7.2 综合考虑服务器能耗和应用个性化需求对数据中心能耗的影响51-52
• 3.7.3 算法的稳定性分析52-53
• 3.8 本章小结53-54
• 第四章 考虑网络设备能耗的虚拟机放置策略研究54-71
• 4.1 问题场景描述54
• 4.2 问题模型描述54-57
• 4.2.1 数据中心的服务器建模54-55
• 4.2.2 数据中心的网络拓扑建模55
• 4.2.3 数据中心的应用请求建模55-56
• 4.2.4 考虑网络设备能耗的虚拟机放置问题建模56-57
• 4.3 考虑网络设备能耗的虚拟机放置策略描述57
• 4.4 考虑网络设备能耗的虚拟机放置策略的算法实现57-64
• 4.4.1 算法使用的变量描述57-58
• 4.4.2 算法逻辑描述58-61
• 4.4.4 Dijkstra算法的变形算法的简介61-62
• 4.4.5 PMPower-Network算法在CloudSim中的实现62-64
• 4.5 实验验证64-70
• 4.5.1 实验环境介绍64-68
• 4.5.2 实验结果及分析68-70
• 4.6 本章小结70-71
• 第五章 总结与展望71-73
• 5.1 总结71-72
• 5.2 展望72-73
• 致谢73-74
• 参考文献74-79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 唐钏洋;;熟悉的陌生人——云计算[J];计算机光盘软件与应用;2012年20期

2 戴元顺;;云计算技术简述[J];信息通信技术;2010年02期

3 李进超;陈静怡;吴杰;梁瑾;;基于改进分组遗传算法的虚拟机放置研究[J];计算机工程与设计;2012年05期

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本文编号：1122066