基于云计算的虚拟化系统节能方法的研究

发布时间：2017-06-16 03:13

  本文关键词：基于云计算的虚拟化系统节能方法的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着云计算技术的快速发展,云计算系统规模快速扩大,系统部署需要投入越来越多的硬件,这无疑增加了能源消耗和环境负荷。如今,云计算的巨大能耗已成为制约其发展的关键问题,而大量的计算资源和存储资源都集中在云端,又给数据中心的能耗管理带来了巨大的挑战,因此,对云计算系统能耗优化的研究已经成为最迫切的研究课题之一。系统能耗主要由IT系统层能耗和基础设施层能耗组成,由于能耗和功耗在衡量系统开销时存在一定的缺陷,本文采用了能效概念作为系统建模的基准。基于能效的系统建模方法涉及到任务量和能耗这两个概念,所以首先分别进行建模,由它们的比值便可得到能效模型,该模型利用物理主机的CPU使用率和CPU频率便可计算出能效值,方便有效。对于虚拟机迁移技术,本文主要研究其过程中的三大问题,对它们的策略进行优化,达到了节省能耗,提高能效的目标:第一是迁移触发策略的确定。本文采用了静态双阈值方法判定物理主机是否处于低负载或超负载状态,并提出了基于预测的双阈值触发策略。当物理主机负载量超过某个阈值时,要进一步判断未来若干预测负载值是否都大于或者小于阈值,再决定是否启动迁移。第二是待迁移虚拟机的选择。首先分析了优先迁移CPU利用率最高或最低的虚拟机这两个算法的优缺点,确立了差值参考选择算法,减少了迁移的信息量和次数,节省了能源消耗。第三是目标主机的选择。将CPU利用率在下阈值和上阈值之间的物理主机称为可用物理机,比较可用主机的剩余资源和当前虚拟机的需求资源,找到所有满足条件的主机,这些主机中空闲资源最接近虚拟机需求资源的便是目标主机。
【关键词】：云计算 节能 虚拟化 能效模型 动态迁移
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP302
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.2.1 云环境下节能研究现状10-11
• 1.2.2 云环境下能耗模型研究现状11-12
• 1.3 本文的研究内容与组织结构12-13
• 第二章 云环境下节能方法和相关技术13-24
• 2.1 虚拟化及虚拟机迁移技术13-17
• 2.1.1 虚拟化技术13-14
• 2.1.2 虚拟机迁移技术及研究现状14-17
• 2.2 云环境下能耗建模17-20
• 2.2.1 虚拟化能耗基本知识17-18
• 2.2.2 能耗模型建立的原则和流程18-19
• 2.2.3 基于组件和应用场景的能耗建模19-20
• 2.3 云环境下的节能机制和算法20-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第三章 基于能效的系统能耗模型24-33
• 3.1 云计算系统能耗分析24-25
• 3.2 基于能效的系统能耗建模25-29
• 3.2.1 能效概念的优势25-26
• 3.2.2 任务量和能耗模型26-29
• 3.3 能效模型验证29-32
• 3.3.1 功率和CPU使用率的关系29-30
• 3.3.2 功率和CPU频率的关系30-31
• 3.3.3 计算能效和测量能效的比较31-32
• 3.4 本章小结32-33
• 第四章 基于虚拟机迁移的节能研究33-45
• 4.1 虚拟机动态迁移33-37
• 4.1.1 虚拟机动态迁移框架33-36
• 4.1.2 虚拟机动态迁移实施策略36-37
• 4.2 基于预测的双阈值触发策略37-40
• 4.2.1 双阈值的设定37-38
• 4.2.2 监测与预测结合的触发策略38-39
• 4.2.3 负载的预测算法39-40
• 4.3 待迁移虚拟机和目标主机的选择40-44
• 4.3.1 DRSA待迁虚拟机选择算法40-42
• 4.3.2 BMAIR目标主机选择算法42-44
• 4.4 本章小结44-45
• 第五章 仿真实验与应用45-56
• 5.1 仿真工具CloudSim45-48
• 5.1.1 CloudSim概述45-47
• 5.1.2 CloudSim仿真步骤47-48
• 5.2 虚拟机迁移仿真实验48-51
• 5.2.1 仿真环境48-49
• 5.2.2 仿真结果分析49-51
• 5.3 节能迁移策略在数字信息中心的应用51-55
• 5.3.1 数字信息中心节能迁移的意义51-52
• 5.3.2 虚拟化平台与迁移52-55
• 5.3.3 应用效果55
• 5.4 本章小结55-56
• 第六章 总结与展望56-58
• 6.1 总结56-57
• 6.2 展望57-58
• 参考文献58-61
• 致谢61

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王兴波;;有关虚拟机及虚拟化技术的几点诠注[J];信息化纵横;2009年07期

2 包敬海;;浅谈基于虚拟机保护个人服务器[J];福建电脑;2009年08期

3 张岐;;虚拟机在线迁移技术综述[J];农业网络信息;2012年02期

4 ;实而不“虚” 三大王牌虚拟机评测[J];电脑爱好者;2013年08期

5 付王敏捷;;浅谈虚拟机的原理及应用[J];电子制作;2014年02期

6 ;金蝉脱壳 创建安全的虚拟机系统[J];新电脑;2002年04期

7 虚拟人;;神奇的虚拟机软件[J];软件;2002年12期

8 吴放;虚拟机软件专题测试 运筹帷幄之间[J];新电脑;2003年03期

9 杨兴平;;玩转虚拟机就这么简单[J];网络与信息;2005年12期

10 王国安;康雯瑛;葛稚燕;;使用虚拟机软件解决自动站和人工站月报表数据的审核[J];河南气象;2006年01期

中国重要会议论文全文数据库 前5条

1 韦万贵;;虚拟机软件在实际工作中的应用[A];甘肃成人教育协会2008年年会论文集[C];2008年

2 李永;吴庆波;苏航;;基于虚拟机的动态迁移技术分析和研究[A];计算机技术与应用进展·2007——全国第18届计算机技术与应用（CACIS）学术会议论文集[C];2007年

3 王轶;陈俊辉;;使用VPC2007搭建企业应用和测试平台[A];2007第二届全国广播电视技术论文集2（下）[C];2007年

4 董焱;;基于虚拟化技术的实验教学中心环境构建[A];北京高校实验室工作研究会2010年年会优秀论文[C];2011年

5 董焱;;基于虚拟化技术的实验教学中心环境构建[A];北京高教学会实验室工作研究会2010年学术研讨会论文集（下册）[C];2010年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 特约作者：聂阳德 钟达文;体验虚拟机的神奇魅力[N];电脑报;2002年

2 黄树;实战虚拟机软件[N];中国电脑教育报;2004年

3 卿晨;虚拟机为网络教学收紧成本口袋[N];中国电脑教育报;2007年

4 ;虚拟机管理工具仍有改进空间[N];网络世界;2007年

5 四川工程职业技术学院 江平;虚拟机助力计算机教学[N];中国电脑教育报;2006年

6 区阳;微软推出首款虚拟机软件[N];中国计算机报;2003年

7 丁士明;联想虚拟化解决方案[N];中国计算机报;2007年

8 特约作者 滔滔江水;计算机也能虚拟[N];电脑报;2002年

9 ;虚拟化市场增长近五成[N];网络世界;2006年

10 本报特约撰稿 陈杰;虚拟化：制度下的安全[N];计算机世界;2009年

中国博士学位论文全文数据库 前7条

1 林杰;面向服务监控的可控云关键技术研究[D];北京邮电大学;2015年

2 林铭炜;面向云平台的虚拟机异常行为检测方法研究[D];重庆大学;2014年

3 陈微;基于动态二进制翻译的协同设计虚拟机关键技术研究[D];国防科学技术大学;2010年

4 马飞;云数据中心中虚拟机放置和实时迁移研究[D];北京交通大学;2013年

5 王晓静;I/O虚拟化的性能隔离和优化[D];华中科技大学;2012年

6 张逢U，

本文编号：454273