面向云数据中心的能耗感知多目标虚拟资源管理技术研究
发布时间：2021-01-18 23:50
近些年来,云计算的市场需求迅猛增长。为了应对这一问题,云计算运营商对云计算基础设施的投入不断加大,这使得云数据中心规模正以惊人的速度迅速扩大。现如今,能耗问题已然成为云计算产业面临的最大考验之一。据报道,国内云计算运营商缴纳的数据中心电费占数据中心总运营成本的60%-70%。也就是说,只要能有效降低数据中心的能耗,就可以大大降低数据中心的运营成本,给云计算运营商带来巨大的经济收益。虚拟资源管理技术是降低数据中心能耗的一种有效手段。本文从虚拟机（virtual machine,VM）放置和虚拟资源调度两个角度出发研究了云数据中心的节能技术。基于大量的综述与文献阅读,本文发现,上述领域中还有很多问题值得去讨论与研究:流量密集型（traffic intense）环境下的虚拟机放置算法忽视了虚拟机放置的具体位置;若这些虚拟机放置分散,将会带来巨大的能耗问题;很少有多目标虚拟机放置算法考虑标量化权重（scalarized weights）的选取;很多预算约束的工作流调度算法未考虑如何满足预算约束与解的可行性,其中的一些转而去讨论求出可行解的成功率;广泛用于解决期限约束工作流调度问题的局部关键路径...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：189 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－２：服务器虚拟化可将一台物理服务器划分为多个虚拟服务器??
?山东大学博士学位论文???遍＿｜｜＿＿｜＿議＿｜＿議?灌美国??．ｖ?■：“??图１－３：?Ｓｙｎｅｒｇｙ公布的２０１８年１２月全球大型数据中心分布??难度。??３）网络虚拟化（ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ?ｖｉｒｔｕａｌｉｚａｔｉｏｎ）。为了满足大量虚拟服务器的通信需求??以及虚拟服务器的动态迁移需求，数据中心网络的虚拟化应运而生Ｍ。为了增强??数据中心网络的可扩展性和可靠性，网络虚拟化将数据中心网络设备的功能抽象??化到三个网络平面上。这三个网络平面分别是数据平面（ｄａｔａ?ｐｌａｎｅ）、控制平面??（ｃｏｎｔｒｏｌ?ｐｌａｎｅ）和管理平面（ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ?ｐｌａｎｅ）。数据平面仅负责数据的处理和??发送；控制平面仅负责数据的路由；管理平面则负责与第三方软件交互，管理另??外两个平面。??本文研宄内容主要关注的是服务器虚拟化，文中提及的虚拟机（ｖｉｒｔｕａｌ?ｍａｃｈｉｎｅ，??ＶＭ）均指的是虚拟服务器，物理机（ｐｈｙｓｉｃａｌ?ｍａｃｈｉｎｅ，?ＰＭ）均指的是物理服务器。??本文将交替使用“物理机”和“服务器”这两个词。如无特殊说明，“服务器”一词??均指的是物理服务器。??１．２研究意义??人们对云计算的需求正在迅速增加，每时每刻都有大量的应用被转移到数据中??心上来。在这样大背景下，运营商对基础设施的投入持续提高，数据中心规模不断??扩大，服务器、网络元件与空调等设备的数量迅速增多。这些现象导致的直接结果??４??
山东大学博士学位论文??５００??■ａ－?Ｉ??刮?—Ｉ??竽广Ｉ??糾！Ｉ??■■■■■■■■■■■■■■■??Ｑ１?Ｑ３?Ｑ１?Ｑ１?Ｑ３?Ｑ１?Ｑ３?Ｑ１?Ｑ３?Ｑ１?Ｑ３?Ｑ１?Ｑ３?Ｑ１?Ｑ３??１３?１３?１４?１４?１４?１５?１５?１６?１６?１７?１７?１８?１８?１９?１９??图１－４：?Ｓｙｎｅｒｇｙ公布的２０１３到２０１９大型数据中心的增长图??就是云数据中心的能耗明显增加，资源管理能力捉襟见肘，运营成本不断提高。如??何在成本迅速增加、管理难度加大的情况下保证利润，成为了令云计算运营商困扰??的难题間。??随着数据中心规模的不断扩大，能耗问题已然成为阻碍云计算产业发展的最大??因素之一丨叫。接下来，本文将简要介绍国内外数据中心规模的增长趋势，与随之而??来的能耗问题。??图１－３展示了?２０１８年１２月底全球大型数据中心的分布情况１１１］。我国的大型??数据中心数量虽然位居第２，但是和美国相比依然有很大的差距。虽然占全球的比重??不算太高，但是我国数据中心面临的问题却并不乐观。专家预计，我国数据中心的??规模和能耗正以平均每年３０％的速度飞快增长１１２１。与９个月前的数据相比，２０１９年??第三季度我国大型数据中心数量的占全球数量的比重从图１－３所示的８％增长到了??１０％丨１３丨。据工信部数据显示，２０１７年我国数据中心的总能耗占当年全国总耗电量的??２％，其数值约等于当年三峡工程总发电量的１．２３倍。数据中心高能耗带来的冲击??将愈发严重。为实现节能减排，工信部、国管局和国家能源局三个部门在２０１９年联??合发布了《关于加强绿色数据中心建设的指导意见》Ｉ１４１。为了保证供电不出
本文编号：2985905
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：189 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－２：服务器虚拟化可将一台物理服务器划分为多个虚拟服务器??
?山东大学博士学位论文???遍＿｜｜＿＿｜＿議＿｜＿議?灌美国??．ｖ?■：“??图１－３：?Ｓｙｎｅｒｇｙ公布的２０１８年１２月全球大型数据中心分布??难度。??３）网络虚拟化（ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ?ｖｉｒｔｕａｌｉｚａｔｉｏｎ）。为了满足大量虚拟服务器的通信需求??以及虚拟服务器的动态迁移需求，数据中心网络的虚拟化应运而生Ｍ。为了增强??数据中心网络的可扩展性和可靠性，网络虚拟化将数据中心网络设备的功能抽象??化到三个网络平面上。这三个网络平面分别是数据平面（ｄａｔａ?ｐｌａｎｅ）、控制平面??（ｃｏｎｔｒｏｌ?ｐｌａｎｅ）和管理平面（ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ?ｐｌａｎｅ）。数据平面仅负责数据的处理和??发送；控制平面仅负责数据的路由；管理平面则负责与第三方软件交互，管理另??外两个平面。??本文研宄内容主要关注的是服务器虚拟化，文中提及的虚拟机（ｖｉｒｔｕａｌ?ｍａｃｈｉｎｅ，??ＶＭ）均指的是虚拟服务器，物理机（ｐｈｙｓｉｃａｌ?ｍａｃｈｉｎｅ，?ＰＭ）均指的是物理服务器。??本文将交替使用“物理机”和“服务器”这两个词。如无特殊说明，“服务器”一词??均指的是物理服务器。??１．２研究意义??人们对云计算的需求正在迅速增加，每时每刻都有大量的应用被转移到数据中??心上来。在这样大背景下，运营商对基础设施的投入持续提高，数据中心规模不断??扩大，服务器、网络元件与空调等设备的数量迅速增多。这些现象导致的直接结果??４??
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