兼顾负载均衡的虚拟机节能调度算法研究

发布时间：2017-04-29 10:09

  本文关键词：兼顾负载均衡的虚拟机节能调度算法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着计算机软硬件和互联网技术的飞速发展,云计算技术得到了广泛的应用。各种不同规模的云数据中心在世界范围内普及开来。然而,如此数量庞大的云数据中心带来的是一个严重的能源消耗问题。因此,设计合理有效的节能算法和策略对减少数据中心能耗,节省运行成本和保护环境具有非常重要的意义。本文从数据中心资源调度系统任务分配机制出发,基于GreenCloud模拟系统提供的云数据中心各设施精确的能耗模型,提出了同时适合单数据中心和多数据中心的离线延时节能并负载均衡调度和在线延时迁移节能并负载均衡调度两种算法。两种调度算法均采用了延时分配的思想来尽量减少开启的服务器数量以减少中心能耗。对于在线调度系统,考虑到数据中心用户任务请求少的时候,本文运用迁移技术将资源利用率低的服务器上的任务分配到利用率高的服务器中继续执行以减少开启的服务器。同时,为了保持负载均衡,当服务器的使用率或分配后利用率高于70%时,就不再给该服务器分配任务。通过对比本文的两种算法和其他四种节能调度算法,测试所有算法在数据中心总能耗、中心开启的总服务器数量、中心开启的服务器总运行时间、资源调度算法的总运行时间、算法拒绝任务请求数量和负载不均衡度六个方面的性能。实验数据表明本文的两种节能算法的数据中心总能耗最少,需要的服务器最少,服务器运行时间最少、消耗的资源最少,同时很好地保证了中心负载均衡,达到了算法设计的目标。
【关键词】：云数据中心 节能调度 负载均衡 GreenCloud
【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
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-21
• 1.1 研究背景及研究意义10-15
• 1.2 国内外研究现状15-19
• 1.3 本文主要工作19
• 1.4 本论文的结构安排19-21
• 第二章 云数据中心负载均衡及节能调度算法相关研究21-29
• 2.1 云数据中心负载均衡基本概念21
• 2.2 几种典型负载均衡调度算法21-25
• 2.2.1 资源轮转分配算法21-22
• 2.2.2 加权轮转算法22-23
• 2.2.3 最小负载优先法23-24
• 2.2.4 加权最小负载优先法24-25
• 2.3 几种典型节能调度算法25-27
• 2.3.1 轮转调度节能算法25
• 2.3.2 MBFD节能调度算法25-26
• 2.3.3 离线不延时节能算法26
• 2.3.4 离线负载跨度最大节能算法26-27
• 2.4 本章小结27-29
• 第三章 云数据中心资源调度模拟系统介绍及能耗模型测定评估29-48
• 3.1 数据中心资源调度模拟系统简介29
• 3.2 几种典型资源调度模拟系统29-46
• 3.2.1 CLOUDSIM模拟系统29-31
• 3.2.1.1 CLOUDSIM简介29-30
• 3.2.1.2 CLOUDSIM体系结构30-31
• 3.2.1.3 CLOUDSIM任务调度建模31
• 3.2.2 CLOUDANALYST模拟系统31-34
• 3.2.2.1 CLOUDANALYST背景和功能31-32
• 3.2.2.2 CLOUDANALYST软件特性32
• 3.2.2.3 CLOUDANALYST主要模型和组件介绍32-34
• 3.2.3 ICANCLOUD模拟系统34-38
• 3.2.3.1 ICANCLOUD简介34-35
• 3.2.3.2 ICANCLOUD体系架构35-37
• 3.2.3.3 ICANCLOUD与CLOUDSIM性能对比37-38
• 3.2.4 GREENCLOUD模拟系统38-41
• 3.2.4.1 GREENCLOUD简介38-39
• 3.2.4.2 GREENCLOUD体系结构39-41
• 3.2.4.3 GREENCLOUD能耗模型41
• 3.2.5 CLOUDSCHED模拟系统41-46
• 3.2.5.1 CLOUDSCHED简介41
• 3.2.5.2 CLOUDSCHED体系架构41-42
• 3.2.5.3 CLOUDSCHED度量指标42-44
• 3.2.5.4 CLOUDSCHED与CLOUDSIM性能对比44-46
• 3.3 现有模拟系统对比46-47
• 3.4 本章小结47-48
• 第四章 多数据中心兼顾负载均衡的节能调度算法分析与设计48-66
• 4.1 多数据中心模型架构48-49
• 4.2 算法简介49-56
• 4.2.1 资源调度过程49-50
• 4.2.2 算法大致思想50-52
• 4.2.3 用户请求描述52-54
• 4.2.4 调度资源描述54-55
• 4.2.5 算法输入和输出55-56
• 4.3 离线延时节能并负载均衡调度算法56-60
• 4.3.1 离线延时算法步骤56-58
• 4.3.2 离线延时算法流程图58
• 4.3.3 离线延时算法核心实现代码58-60
• 4.4 在线延时迁移节能并负载均衡调度算法60-64
• 4.4.1 在线延时迁移算法步骤61-63
• 4.4.2 在线延时迁移算法流程图63
• 4.4.3 在线延时迁移算法核心实现代码63-64
• 4.5 本章小结64-66
• 第五章 算法模拟测试66-76
• 5.1 算法测试简介66-67
• 5.2 六种节能并负载均衡调度算法比较67-75
• 5.2.1 负载变化时的节能算法性能比较67-72
• 5.2.2 高负载时的节能算法性能比较72-75
• 5.3 本章小结75-76
• 第六章 结论76-78
• 6.1 本文的主要贡献76-77
• 6.2 下一步工作的展望77-78
• 致谢78-79
• 参考文献79-82
• 攻硕期间取得的研究成果82-83

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