能耗感知的数据中心负载均衡策略的研究与实现

发布时间：2021-04-23 23:42

　　随着云计算和大数据等应用的不断发展,作为支撑其运行的基础设施,数据中心的数量和规模在不断地快速扩张,由此带来的能量消耗问题越来越引起人们的关注。服务器资源的过度分配是当今数据中心普遍存在的问题之一,大量的冗余服务器不仅浪费了能量、增加了运营成本,而且降低了数据中心的资源利用率,如何在保持服务的高可用性的前提下,根据工作负载的变化动态地调整服务器的规模,使得数据中心在整体上具有“能耗同比”的特性,是当今研究的热点问题。为了解决上述问题,本论文以节约数据中心的运行能耗为主要出发点,同时兼顾数据中心提供服务的高可用性要求,设计并实现了能耗感知的负载均衡算法,算法根据工作负载的实时变化动态地调整服务器的规模,将多余的服务器切换到节能模式,从而达到降低能耗的目的。本文的主要工作如下:（1）本文首先研究并建立了数据中心的能耗模型,依据服务器的运行状态以及状态之间的转换,将服务器能耗分为工作能耗、睡眠能耗和切换能耗,并分别以理论分析与实验测量相结合的方式建立数学模型;在此基础上,本文定义同构数据中心内以节能为目标的能耗优化问题,通过在活跃服务器之间均分负载,将能耗优化问题转化为服务器资源的调度问题,... 

【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
英文缩略语
第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 研究现状
    1.3 论文的组织结构
第二章 数据中心系统架构与相关模型
    2.1 数据中心系统架构
    2.2 工作负载模型
    2.3 能耗模型
        2.3.1 服务器状态和运行模式
        2.3.2 工作能耗
        2.3.3 睡眠能耗
        2.3.4 切换能耗
        2.3.5 能耗模型的测量实验
    2.4 能耗优化问题
        2.4.1 能耗优化问题的定义
        2.4.2 负载均衡的合理性证明
    2.5 本章小结
第三章 数据中心负载预测算法
    3.1 负载的统计特征
    3.2 自适应式的负载预测算法
        3.2.1 预测框架
        3.2.2 模型选择
    3.3 负载预测实验
        3.3.1 度量标准
        3.3.2 对比算法
        3.3.3 实验结果
    3.4 本章小结
第四章 能耗感知的负载均衡算法
    4.1 算法的度量标准
    4.2 基于完整负载的离线负载均衡算法
    4.3 基于历史负载的在线负载均衡算法
        4.3.1 处理突发负载
        4.3.2 无预测的在线负载均衡算法
        4.3.3 有预测的在线负载均衡算法
    4.4 基于两级负载均衡的异构数据中心负载均衡算法
    4.5 本章小结
第五章 仿真实验与分析
    5.1 仿真环境
        5.1.1 仿真平台
        5.1.2 负载数据集
        5.1.3 服务器性能参数设定
    5.2 同构数据中心的仿真实验
        5.2.1 基准算法
        5.2.2 参数校正与分析
        5.2.3 仿真结果与比较
        5.2.4 实验小结
    5.3 异构数据中心的仿真实验
        5.3.1 基准算法
        5.3.2 仿真结果与比较
        5.3.3 实验小结
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
作者简介



本文编号：3156263