云計算中的能耗計量模型和節(jié)能優(yōu)化機制

【摘要】：隨著云計算的不斷發(fā)展和數(shù)據(jù)中心規(guī)模的不斷提升,服務器等基礎設施的能耗花銷急劇增長,這導致能耗的開支成為了云計算主要的運營成本,高昂的能耗開銷也造成嚴重的環(huán)境和能源問題。因此,在保證用戶性能的前提下,為云計算基礎設施節(jié)省能耗,提高能源效率變得越來越重要。虛擬化技術和分布式計算是云計算得以實現(xiàn)的關鍵技術,為云計算能耗管理帶來新的解決思路的同時,也為管理帶來了新的挑戰(zhàn)。虛擬化環(huán)境中能耗監(jiān)控和管理調(diào)度的粒度變?yōu)樘摂M機,因此,虛擬化層面的能耗計量和資源分配、以及物理層的資源調(diào)度都需要建立新的節(jié)能機制。 在以上背景和管理現(xiàn)狀問題的驅(qū)動下,本課題分析了云計算及虛擬化環(huán)境中的能耗特點和能耗管理相關技術,展開了對云計算能耗管理的研究,提出一個實時計量虛擬機能耗的模型和一系列節(jié)能優(yōu)化機制。本文的主要研究分為三個部分： (1)分析當前云計算中能耗管理的研究現(xiàn)狀,以及虛擬化集群和分布式計算對節(jié)能方法的需求和限制。設計了一個云計算環(huán)境下的能耗管理系統(tǒng)框架,從整體層面描述對虛擬化集群的能耗監(jiān)控、管理和優(yōu)化,主要分為能耗計量和節(jié)能調(diào)度兩個模塊。 (2)提出虛擬機能耗計量模型,實現(xiàn)了對虛擬化平臺能耗的等效能見度。該模型以各個虛擬機運行時處理器、內(nèi)存和磁盤設備的性能監(jiān)測數(shù)據(jù)為輸入,可以實時估算出單個虛擬機和物理服務器的能耗值。能耗模型為節(jié)能管理策略的制定和決策提供了有力的支持。 (3)建立將虛擬機資源合理分配給作業(yè)以及將虛擬機合理映射到物理集群中的節(jié)能優(yōu)化策略,既滿足作業(yè)性能要求的同時降低執(zhí)行作業(yè)的能耗。節(jié)能優(yōu)化策略包括能耗-性能折中的虛擬機分配策略,以及考慮虛擬機資源容量和執(zhí)行時間的放置策略。在放置策略中提出一個全局動態(tài)裝箱算法完成虛擬機到服務器的映射,并利用虛擬機實時遷移實現(xiàn)服務器整合。 【關鍵詞】：云計算 虛擬化 能耗管理 能耗模型
【學位授予單位】：北京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TP3
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 目錄7-9
• 第一章 緒論9-14
• 1.1 研究背景及意義9-11
• 1.2 本文主要工作11-12
• 1.2.1 主要研究內(nèi)容11-12
• 1.2.2 創(chuàng)新點12
• 1.3 研究生期間工作12-13
• 1.4 論文組織結(jié)構(gòu)13-14
• 第二章 云計算能耗管理相關工作14-21
• 2.1 云計算架構(gòu)概述14-15
• 2.2 虛擬化技術概述15-16
• 2.3 能耗管理概述16-20
• 2.3.1 基本技術16-17
• 2.3.2 能耗計量模型相關研究17-18
• 2.3.3 節(jié)能優(yōu)化機制相關研究18-20
• 2.4 本章小結(jié)20-21
• 第三章 云計算能耗管理系統(tǒng)架構(gòu)21-25
• 3.1 研究場景分析和描述21-22
• 3.2 能耗管理系統(tǒng)架構(gòu)22-24
• 3.3 本章小結(jié)24-25
• 第四章 虛擬化集群的能耗計量模型25-37
• 4.1 虛擬化集群能耗特征25-28
• 4.1.1 能耗計量模型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)25-26
• 4.1.2 能耗特征分析26-28
• 4.2 虛擬機能耗計量模型28-32
• 4.2.1 基本模型設計28-29
• 4.2.2 改進模型29-31
• 4.2.3 模型訓練31-32
• 4.3 實驗結(jié)果分析32-36
• 4.3.1 實驗設置32-33
• 4.3.2 實驗結(jié)果分析33-36
• 4.4 本章小結(jié)36-37
• 第五章 虛擬機資源節(jié)能優(yōu)化機制37-52
• 5.1 節(jié)能優(yōu)化的流程37-38
• 5.2 虛擬機分配策略38-41
• 5.2.1 性能模型39
• 5.2.2 基于效用優(yōu)化的分配算法39-41
• 5.3 虛擬機節(jié)能放置策略41-43
• 5.3.1 問題描述41-42
• 5.3.2 放置策略具體實現(xiàn)42-43
• 5.4 全局動態(tài)裝箱算法43-46
• 5.4.1 問題描述43-44
• 5.4.2 算法設計實現(xiàn)44-46
• 5.5 實驗結(jié)果分析46-50
• 5.5.1 實驗參數(shù)設置46-47
• 5.5.2 實驗結(jié)果及分析47-50
• 5.6 本章小結(jié)50-52
• 第六章 總結(jié)與展望52-54
• 參考文獻54-57
• 致謝57-58
• 作者攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文58

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