软件即服务云平台性能与能耗的平衡优化策略研究

发布时间：2017-08-07 14:05

  本文关键词：软件即服务云平台性能与能耗的平衡优化策略研究

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【摘要】：近年来，随着云计算的高速发展和广泛应用，其核心支撑系统—数据中心也在国内外得以大规模部署和运维。伴随着数据中心计算性能和可靠性的不断提升，数据中心中大量服务器带来的能源消耗也不断攀升。在当前全球能源资源日益紧张、气候环境日趋恶化、经济衰退未见好转的背景下，如何平衡数据中心系统能耗与应用服务质量之间的关系以达到双赢目标，已经引起了各国政府、大型企业及研究机构的高度关注。 基于经济学和控制论多学科交叉方法提出的软件即服务（Software-as-a-Service,SaaS）云平台性能与能耗的平衡优化策略，首先从经济学的角度建立了数据中心运营利润最大化模型来权衡SaaS云计算数据中心的运营收入和能耗支出这两大重要指标，进而提出了能够求解数据中心运营利润理论上限的离线算法，以验证理论模型的正确性并提供基准性能评价标准。针对当前云计算数据中心用户请求无法准确预测的现状，该策略运用李雅普诺夫优化方法设计并分析了一套完整的SaaS云计算数据中心在线最优控制框架，包括：（1）面向多样化应用请求的在线决策请求准入控制策略；（2）负载均衡的请求路由分发控制策略；（3）能耗感知的虚拟机状态调度控制策略。 该在线最优控制框架能够灵活扩展，以满足实际数据中心的多种设计选择（例如，通过引进缓冲队列来缓解请求的突发性，从而提高系统的鲁棒性），，以及实际运营需求（例如，通过给定最低性能要求与最高能耗预算来改善目前数据中心运营商最为关注的单位能耗性价比）。此外，大量的理论证明和仿真实验验证了该在线最优控制框架的最优性、稳定性及扩展性。
【关键词】：软件即服务云平台 数据中心 性能与能耗平衡 李雅普诺夫优化 在线控制
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP308
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 1 绪论7-15
• 1.1 研究背景7-10
• 1.2 国内外研究现状10-13
• 1.3 研究内容及组织结构13-15
• 2 软件及服务云平台性能与能耗的平衡建模15-26
• 2.1 三个控制决策15-18
• 2.2 SaaS数据中心的性能与能耗平衡18-23
• 2.3 数据中心利润最大化  性能与能耗的协调统一23-25
• 2.4 小结25-26
• 3 软件即服务云平台的在线最优控制体系26-40
• 3.1 最大化平均利润上限26-28
• 3.2 基于李雅普诺夫优化的在线最优控制体系28-35
• 3.3 在线最优控制体系的性能分析35-39
• 3.4 小结39-40
• 4 软件即服务云平台在线最优控制体系的灵活扩展40-47
• 4.1 基于不同系统设计的扩展：应用请求的缓冲40-43
• 4.2 基于多样化实际运营需求的模型扩展：追求单位能耗性价比43-46
• 4.3 小结46-47
• 5 基于仿真的实验验证47-52
• 5.1 仿真设计47
• 5.2 仿真结果47-51
• 5.3 小结51-52
• 6 总结与展望52-54
• 致谢54-56
• 参考文献56-59
• 附录1 攻读学位期间参加的主要科研项目59-60
• 附录2 攻读学位期间发表论文目录60

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本文编号：635017