云计算环境下的虚拟机节能调度算法研究

发布时间：2017-09-14 03:35

  本文关键词：云计算环境下的虚拟机节能调度算法研究

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【摘要】：云计算是一种2007年才出现的新型服务模式。它的出现正在悄然改变着信息技术产业的商业服务模式。云计算通过对物理资源的整合,为用户提供了按需服务的计算能力和存储能力。随着云计算的兴起,世界各地都建立起动辄上千万个服务节点的大型数据中心。随之而来的是能量的大量耗费,数据中心的能源耗费尤其是电能的耗费,不仅提高了云服务提供商的运营成本,而且释放了大量的二氧化碳,进一步污染环境。目前,虚拟化技术为数据中心的高能耗问题提供了一种全新的解决思路。通过虚拟机在线迁移技术可以将虚拟机迁移到少量的物理节点上运行,从而达到降低能耗的目的。但是,虚拟机在迁移过程中,会降低服务性能,出现服务器过载的情况,影响用户的用户体验,从而影响云服务提供商的经济收益。针对以上问题,本文提出了一种云数据中心的虚拟机节能调度算法,该算法同时兼顾了数据中心的能量耗费和虚拟机的频繁迁移问题。一方面,通过利用虚拟机的在线迁移技术,整合现有资源,提高资源利用率从而降低数据中心的能量耗费。另一方面,本文提出的算法能够缓解虚拟机频繁迁移的问题,从而保证了用户的服务质量。本文的主要工作和成果如下:首先,本文使用遗传算法解决数据中心的高能耗问题。针对数据中心的不同服务器构成,本文设计了一种带区域的通用染色体结构,将虚拟机的迁移限制在同构物理机之间,进而计算出较为节能的虚拟机-物理机映射方案。其次,运用前面提到的算法计算出目标配置方案,为了得到从原始配置方案到目标配置方案的具体迁移过程,该过程要求该过程中虚拟机的迁移次数最少。本课题将迁移过程转化为求图中的最大加权独立集问题,设计了贪心算法计算虚拟机的具体迁移过程。最后,通过利用采集现实中虚拟机负载的真实数据,利用Cloud Sim云计算模拟平台对本文提出算法进行试验验证。试验的结果表明,本文提出的算法能够有效地降低能耗,同时避免虚拟机的频繁迁移。
【关键词】：云计算 虚拟机调度 节能 遗传算法
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP302;TP301.6
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-13
• 1.3 本文主要工作13
• 1.4 论文组织结构13-15
• 第2章 云计算中虚拟化及能耗管理技术15-30
• 2.1 云计算15-19
• 2.2 虚拟化19-24
• 2.2.1 系统虚拟化20-23
• 2.2.2 虚拟机迁移技术23-24
• 2.3 云数据中心的高能耗问题24-26
• 2.4 云数据中心的节能机制26-28
• 2.4.1 节能机制26
• 2.4.2 单服务器级节能机制DVFS26-27
• 2.4.3 服务器整合27-28
• 2.5 本章小结28-30
• 第3章 数据中心能耗模型及节能调度算法设计30-44
• 3.1 能耗模型30-33
• 3.1.1 单节点能耗模型31-32
• 3.1.2 虚拟机迁移模型32
• 3.1.3 形式化描述32-33
• 3.2 节能调度算法设计33-35
• 3.3 改进遗传算法具体实现35-40
• 3.3.1 编码35-37
• 3.3.2 适宜度函数37
• 3.3.3 遗传操作37-40
• 3.4 最少迁移次数贪心算法设计40-43
• 3.4.1 虚拟机迁移问题建模40-42
• 3.4.2 贪心算法设计42-43
• 3.5 小结43-44
• 第4章 实验分析44-50
• 4.1 CloudSim模拟平台简介44-45
• 4.2 数据中心节能调度实验环境45-46
• 4.2.1 参数设计45-46
• 4.2.2 PlanetLab数据集46
• 4.3 实验结果及分析46-49
• 4.4 小结49-50
• 结论50-51
• 参考文献51-55
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果55-57
• 致谢57

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本文编号：847646