批量到达的云中心性能分析模型

发布时间：2017-09-28 08:13

  本文关键词：批量到达的云中心性能分析模型

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【摘要】：云计算作为一个新兴领域正处于一个迅猛发展的阶段。越来越多的用户要求云中心能够提供有质量保证的服务。若要判断云中心的服务质量优劣就需要对其进行性能评估。云中心由大量物理机构成,每台物理机可运行百台以上虚拟机／服务器,规模庞大且复杂性高,要求必须采用可扩展模型对云中心进行分析。而构造可扩展模型的基础是对云中心的单元设备即物理机进行建模。用排队系统对拥有百台以上虚拟机的物理机系统进行描述,并通过建模计算得到系统平均任务数量、立即服务概率等性能指标是一种有效的性能评估手段。大量实际数据统计分析显示,云服务中25%的用户任务为批量任务,并且任务服务时间服从一般分布。因此,为面向批量任务的云中心物理机进行建模是十分必要的。 现有成果主要集中在单服务器Mx/G/1排队系统上,少量的研究者关注多服务器Mx|G|m排队系统的建模。已经有研究者采用排队系统对物理机进行抽象并建模,得到了一些性能指标。但是,大部分模型都没有考虑到批量任务并且模型可描述的系统虚拟机数量较少。因此,目前还没有一个模型能够对面向批量任务的云中心物理机进行准确完整的描述。本论文旨在批量任务环境下,利用建模分析技术为运行在一台物理机上的多虚拟机服务器系统进行性能分析。 本文的主要工作是：1.使用Mx|G|m|m+r排队系统对IaaS层云中心物理机上虚拟机服务器系统进行描述,并采用嵌入马尔可夫链方法为该系统建立一种创新的近似分析模型,即NMC[x]模型。该系统批量任务到达过程符合泊松分布,服务时间服从一般分布,存在m台服务器和容量为r的等待队列。基于IaaS层云中心的系统概况,本文提出了建模的相关假设以及推导了模型的相关参数。之后,利用嵌入马尔可夫链技术,获得模型转移概率计算方法。2.在NMC[x]模型的基础上,本文提出了对物理机进行性能评估的方法。为解决由NMC[x]不满足PASTA性质而带来的平均时间稳态概率无法计算问题,本文将原始过程进一步近似为嵌入式半马尔科夫过程,最终获得了系统任意时间的任务平均数量和批量任务被立即服务的概率等性能指标求解公式。经过实验的证明,本文提出的模型不仅具有更高的精确度,而且能够描述中等规模及以上的系统,具有很好的实用性。
【关键词】：嵌入马尔可夫链 IaaS 云计算 性能分析
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP302
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 绪论11-17
• 1.1 研究背景11-13
• 1.2 云服务平台性能分析的挑战13-14
• 1.3 研究内容和意义14-16
• 1.4 本文结构安排16-17
• 2 背景知识及相关工作17-35
• 2.1 排队论概述17-20
• 2.1.1 排队系统的组成17-19
• 2.1.2 排队系统的主要性能指标19-20
• 2.2 马尔可夫过程和马尔可夫链20-23
• 2.2.1 离散时间的马尔可夫链20-21
• 2.2.2 连续时间的马尔可夫链21-23
• 2.3 排队系统建模的主要方法23-28
• 2.3.1 嵌入马尔可夫链法24-25
• 2.3.2 补充变量法25-27
• 2.3.3 拟生灭过程和矩阵分析法27-28
• 2.4 面向批量任务的排队模型研究现状28-30
• 2.5 云中心排队模型研究现状30-33
• 2.6 本章小结33-35
• 3 面向批量任务的IaaS云物理机模型研究35-49
• 3.1 系统描述35-37
• 3.2 模型假设37-38
• 3.3 模型参数38-40
• 3.3.1 到达过程参数公式38-39
• 3.3.2 服务过程参数公式39-40
• 3.4 状态转移矩阵40-48
• 3.4.1 第一部分R142-43
• 3.4.2 第二部分R243-44
• 3.4.3 第三部分R344-46
• 3.4.4 第四部分R446-48
• 3.5 本章小结48-49
• 4 面向批量任务的IaaS云物理机性能分析49-57
• 4.1 性能参数49-51
• 4.1.1 稳态概率49
• 4.1.2 系统任务数与立即服务概率49-51
• 4.2 结果分析51-56
• 4.2.1 实验环境和参数52
• 4.2.2 实验结果和分析52-56
• 4.3 本章小结56-57
• 5 总结和展望57-59
• 5.1 论文总结57-58
• 5.2 不足与展望58-59
• 参考文献59-62
• 作者简历62-64
• 学位论文数据集64

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 汪浩;李晓明;严伟;;一个具有阻行机制的成批到达排队系统GI~X/M/1/N[J];北京大学学报(自然科学版);2006年03期

2 侯玉梅;刘倩;孙华宝;刘连伟;谷晓燕;;成批到达的有特殊服务时间的多重休假排队系统分析[J];运筹与管理;2006年04期

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本文编号：934738