本文關(guān)鍵詞：降低數(shù)據(jù)中心能耗提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量優(yōu)化算法研究

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【摘要】：在如今云計算數(shù)據(jù)中心中，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的能耗占據(jù)很大的比例。隨著虛擬機遷移技術(shù)及可編程交換機技術(shù)的發(fā)展，越來越多的控制策略和優(yōu)化方法被引入，來降低數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能耗和提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。本文首先介紹分析了云計算數(shù)據(jù)中心的虛擬機遷移技術(shù)和通信數(shù)據(jù)流特性。針對現(xiàn)今云計算數(shù)據(jù)中心的兩大類主要業(yè)務(wù)：MapReduce處理的普通互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)和科學計算類業(yè)務(wù)，本文分別提出了“改進的遺傳算法”和“基于業(yè)務(wù)感知的虛擬機放置及路由調(diào)度算法”（JAVPRS）來優(yōu)化虛擬機的放置序列和路由鏈路。 考慮到數(shù)據(jù)中心的虛擬機和服務(wù)器數(shù)量的巨大性，在針對MapReduce類型業(yè)務(wù)的遺傳算法中，本文提出了一種新穎的基因編碼方式：虛擬機及物理機的二維編碼方式。并且基于此編碼的交叉操作，以獨立維度間作為分割點，既保留了虛擬機間的耦合特性又保證了解空間的遍歷。 對于科學計算類型業(yè)務(wù)， JAVPRS算法根據(jù)業(yè)務(wù)通信流的通信時間特性，將超過通信時間門限值的業(yè)務(wù)遷移到“鄰近”的物理機中，并且將通信數(shù)據(jù)流整合到部分通信鏈路中，使得啟用的交換機數(shù)量最少。同時，在已啟用的交換機和通信鏈路中實行負載均衡策略。 這兩種優(yōu)化算法均以降低數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能耗、提高網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率和提升網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量為目標。在NS2仿真環(huán)境下對Fat-tree拓撲結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)中心進行仿真。仿真結(jié)果顯示，在數(shù)據(jù)中心處理MapReduce類型業(yè)務(wù)時，應用本文遺傳算法優(yōu)化虛擬機放置方式后，可明顯減低網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能耗和數(shù)據(jù)丟包率，大幅度提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量，并有效降低數(shù)據(jù)包延時（最少可降低2.6%）；對于科學計算類業(yè)務(wù)應用JAVPRS算法后，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能耗最少可降低3.1%，數(shù)據(jù)包延時最多可降低8.1%，網(wǎng)絡(luò)吞吐量最多可提高11%。說明本文算法通過優(yōu)化虛擬機放置及動態(tài)路由配置，，能夠降低網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能耗并提升網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。
【關(guān)鍵詞】：云計算 MapReduce 科學計算 數(shù)據(jù)中心 遺傳算法 能耗
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TP308;TP393.05
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 目錄7-9
• 第一章 緒論9-14
• 1.1 課題研究背景9-10
• 1.2 課題研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3 課題研究意義及創(chuàng)新點12-13
• 1.4 論文組織結(jié)構(gòu)13-14
• 第二章 云計算數(shù)據(jù)中心特點14-22
• 2.1 數(shù)據(jù)中心拓撲結(jié)構(gòu)14-16
• 2.1.1 VL2 拓撲結(jié)構(gòu)15
• 2.1.2 Fat-tree 拓撲結(jié)構(gòu)15-16
• 2.2 數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)模式16-18
• 2.2.1 普通互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)16-17
• 2.2.2 科學計算工作流17-18
• 2.3 虛擬機遷移技術(shù)18-19
• 2.4 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)流量特性19-20
• 2.5 網(wǎng)絡(luò)交換機特性及其能耗模型20-22
• 第三章 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備節(jié)能問題模型22-32
• 3.1 網(wǎng)絡(luò)能耗模型建立及優(yōu)化目標22-25
• 3.2 MapReduce 工作機間通信模型25-27
• 3.3 科學計算各工作機間通信模型27-28
• 3.4 最短路由表生成策略28-32
• 第四章 虛擬機放置及路由調(diào)度算法32-50
• 4.1 MapReduce 類型業(yè)務(wù)計算的虛擬機優(yōu)化配置方式33-37
• 4.1.1 改進的基因編碼方式33-34
• 4.1.2 其他運算算子34-35
• 4.1.3 算法調(diào)度35-36
• 4.1.4 路由選擇36-37
• 4.2 承載科學計算類型業(yè)務(wù)的虛擬機配置優(yōu)化方法37-50
• 4.2.1 虛擬機初步放置序列39-42
• 4.2.2 虛擬機排列順序全局尋優(yōu)42-44
• 4.2.3 路由調(diào)度44-46
• 4.2.4 算法參數(shù)設(shè)計46-50
• 第五章 實驗仿真及分析50-72
• 5.1 仿真環(huán)境50
• 5.2 MapReduce 類型業(yè)務(wù)仿真及評價50-57
• 5.2.1 仿真參數(shù)設(shè)置51-52
• 5.2.2 仿真結(jié)果52-57
• 5.3 科學計算類業(yè)務(wù)仿真及評價57-72
• 5.3.1 仿真參數(shù)設(shè)置57-59
• 5.3.2 仿真結(jié)果59-72
• 第六章 總結(jié)與展望72-74
• 6.1 全文總結(jié)72-73
• 6.2 工作展望73-74
• 參考文獻74-78
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明78-79
• 致謝79

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 車駕雄;交換以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)吞吐量討論[J];電腦開發(fā)與應用;2000年11期

2 李君斌;金心宇;張昱;;基于NS-2低丟包率自適應多速率VoIP系統(tǒng)的QoS研究[J];江南大學學報(自然科學版);2008年04期

本文編號：1077628