基于资源分配的云计算数据中心的节能算法研究

发布时间：2017-11-24 05:14

  本文关键词：基于资源分配的云计算数据中心的节能算法研究

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【摘要】：云计算技术的发展使得无论是公有、私有还是混合云计算中心都可以提供良好的性能,因此云计算技术已被不同的运营商广泛地应用。虽然云计算技术对运营商和用户来说都具有优势,但其仍面临维护和管理的挑战,其中一个关键的挑战就是云计算数据中心的能源消耗的效率问题。云计算数据中心要消耗很多能源,但是其中一些能源根本没有用在计算上。 云计算数据中心能源效率低的一个主要原因是低效率的资源配置。在云计算环境中有几个因素导致不当的资源分配,使得资源分配仍然是面临的一个问题。因此,必须要研究有效的方法来克服这个问题。在近几年中,虚拟机迁移方法已被作为一种有效的资源利用方法广泛地加以应用,因此对虚拟机(VM)迁移策略和资源分配算法的研究已经成为热点课题。 论文重点研究两个主要内容：第一部分是提出一种虚拟机迁移时的VM选择策略,即阈值最大利用率(ThrMaxU)策略。在这一策略中,我们设置了固定的主机利用率的上、下门限,在规定的时间内,我们动态地检查上限和下限是否被超越。当一台主机的利用率低于下限时,在该主机上的所有虚拟机应该迁移出去并关闭该主机。在一些主机的利用率高于上限的情况下,我们就对这些主机按递减顺序排序,以超越上限最多的主机开头,然后选择这些主机中占用CPU使用率比较多的VM进行迁移。我们将提出的这种选择策略与现有的一种分配策略(改进的功率配置降序MBFD策略)结合起来,以评估功耗和性能的折中。我们使用仿真软件CloudSim对我们的研究进行了仿真,并且将所提策略与其他的策略进行了功耗、SLA比例、关闭的主机数和迁移的VM数等几个参数的对比。仿真结果表明,所提出的ThrMaxU策略具有更低的功耗、更少的关闭的主机数和更少的VM迁移数,并且其SLA性能也与其他策略相当。 论文第二部分提出了一种改进的最优功率配置(MPBF)算法,可进行全局的资源配置,即在每一次的分配过程中,该算法找到一个这样的服务器,使得一个请求分配到它上面以后,系统增加的功耗最小,因此整个数据中心达到最低的功耗。MPBF算法的基础是所有的服务器具有相同的资源和计算能力,即所有的服务器对用户的请求具有相同的接收、执行和分配资源的能力。我们使用MATLAB对MPBF算法进行了仿真,在不同类型的CPU下,与其他算法进行了功耗、使用的主机数和运行时间等性能的对比。仿真结果表明,所提出的MPBF算法可以获得更低的功耗和更少的主机数,但是其分配用户请求所需的运算时间分别是PBF算法和不使用DVFS算法的2-3倍。
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP308

【共引文献】

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本文编号：1221126