發(fā)布時(shí)間：2018-03-15 22:31

  本文選題：數(shù)據(jù)中心　切入點(diǎn)：云計(jì)算　出處：《電子科技大學(xué)》2013年博士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著Internet的繁榮以及云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)中心正變得空前重要。但是當(dāng)前數(shù)據(jù)中心動(dòng)輒裝備十萬(wàn)、百萬(wàn)規(guī)模的服務(wù)器以及相應(yīng)的其它IT基礎(chǔ)設(shè)施，使資源管理變得非常困難。此外，海量的基礎(chǔ)設(shè)施時(shí)刻消耗巨大的電能，這不僅增加了運(yùn)營(yíng)商的運(yùn)營(yíng)成本，而且導(dǎo)致大量的二氧化碳排放。數(shù)據(jù)中心資源虛擬化、資源管理動(dòng)態(tài)化、彈性化、自動(dòng)化、節(jié)能化成為業(yè)界一致認(rèn)可的發(fā)展趨勢(shì)。面向節(jié)能的自適應(yīng)資源管理是當(dāng)前研究綠色虛擬數(shù)據(jù)中心的熱點(diǎn)之一。論文相關(guān)工作以此為依據(jù)，首先分析和總結(jié)了當(dāng)前數(shù)據(jù)中心中基于資源管理的主要節(jié)能技術(shù)，然后圍繞虛擬數(shù)據(jù)中心資源管理中的若干關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了深入研究。論文的主要工作包括： 1.提出了一種基于管理員資源選擇偏好的虛擬數(shù)據(jù)中心資源規(guī)劃方法。首先基于粒度粗糙理論，提出了支持偏好語(yǔ)義表述的偏好粒子模型以及縱向聚合運(yùn)算操作符和橫向融合運(yùn)算操作符，建立了一種基于粗糙粒度表示的用戶偏好模型，解決了當(dāng)前用戶偏好模型不支持語(yǔ)義表述以及不能處理不確定性偏好的問(wèn)題。其次，將該模型運(yùn)用于描述數(shù)據(jù)中心資源規(guī)劃過(guò)程中的管理員的資源選擇偏好。同時(shí)，基于不同應(yīng)用的負(fù)載峰值會(huì)出現(xiàn)在一天中的不同時(shí)段的原理，提出了基于應(yīng)用負(fù)載分時(shí)分析的建模方法，在保證不違背服務(wù)等級(jí)協(xié)議（Service LevelAgreement, SLA）的前提下能夠使資源利用率進(jìn)一步提升。考慮了虛擬機(jī)（VirtualMachine, VM）之間的聯(lián)系性和互斥性，VM與服務(wù)器之間的兼容性，，提出了5項(xiàng)資源規(guī)劃原則。將資源規(guī)劃問(wèn)題看作是有約束的多維裝箱問(wèn)題，提出了基于分組遺傳算法（Grouping GeneticAlgorithm，GGA）的智能優(yōu)化算法搜索全局最優(yōu)解。最后通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)模型進(jìn)行了驗(yàn)證。 2.針對(duì)當(dāng)前虛擬數(shù)據(jù)中心中面向節(jié)能的動(dòng)態(tài)資源優(yōu)化方法僅考慮資源利用率最大化，而忽略了VM位置變化（包括VM啟動(dòng)、遷移和回收）帶來(lái)的系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)問(wèn)題，提出一種能同時(shí)減少系統(tǒng)能耗以及VM位置變化的動(dòng)態(tài)資源優(yōu)化新方法。該方法采用基于周期性控制回路的資源管理框架，將動(dòng)態(tài)優(yōu)化分配問(wèn)題表述為一個(gè)雙目標(biāo)組合優(yōu)化問(wèn)題，并提出了一種基于網(wǎng)絡(luò)流理論和迭代優(yōu)化的近似優(yōu)化算法NFT-DRP(Network Flow Theory based Dynamical Resource Provision)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，新方法在降低系統(tǒng)能耗方面與現(xiàn)有方法相比略有提升，而在減少VM位置變化方面則有較大改進(jìn)。 3.針對(duì)當(dāng)前虛擬數(shù)據(jù)中心面向節(jié)能的VM動(dòng)態(tài)整合研究?jī)H考慮服務(wù)器能耗，而忽略了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能耗的現(xiàn)狀，提出了一種同時(shí)降低服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能耗的新方法。該方法通過(guò)感知數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，采用一種混合粒子群優(yōu)化算法HPSO-NA(Hybrid Particle Swarm Optimization-Network Aware)來(lái)計(jì)算最優(yōu)的VM整合方案，使運(yùn)行的服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備最少以實(shí)現(xiàn)最小化能耗。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法能進(jìn)一步降低系統(tǒng)整體能耗。 4.針對(duì)當(dāng)前主要的熱點(diǎn)檢測(cè)模型均只能基于傳統(tǒng)資源（CPU，內(nèi)存，網(wǎng)絡(luò)帶寬）進(jìn)行決策的現(xiàn)狀，提出了一種新的基于多條件決策的虛擬數(shù)據(jù)中心熱點(diǎn)檢測(cè)模型。該模型通過(guò)將不同量綱的系統(tǒng)特征值納入一個(gè)統(tǒng)一決策模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)中的服務(wù)器和VM進(jìn)行評(píng)分。采用了閾值法，通過(guò)設(shè)置熱點(diǎn)閾值(Hotspot DetectingThreshold，HDT)對(duì)系統(tǒng)熱點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)服務(wù)器評(píng)分超過(guò)HDT時(shí)，從該服務(wù)器上選擇VM進(jìn)行遷移以消除熱點(diǎn)；當(dāng)VM的評(píng)分超過(guò)HDT時(shí)，則首先判斷是否可以通過(guò)本地資源再分配消除熱點(diǎn)，否則對(duì)該VM進(jìn)行遷移。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了該模型的有效性。 5.針對(duì)當(dāng)前CMOS多核嵌入式處理器片上僅提供全局動(dòng)態(tài)電壓縮放（Dynamic Voltage Scaling，DVS）支持以及亞納米時(shí)代后CMOS處理器泄漏功耗不可忽視的現(xiàn)狀，提出了一種新的多核嵌入式環(huán)境中的硬實(shí)時(shí)任務(wù)感功調(diào)度算法GRRCS。算法通過(guò)基于貪心法的靜態(tài)任務(wù)劃分，基于全局資源回收利用和任務(wù)遷移的動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡，以及動(dòng)態(tài)核縮放三個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)整體能耗的降低，并同時(shí)保證實(shí)時(shí)任務(wù)的可調(diào)度性約束。實(shí)驗(yàn)表明，提出的算法相比較現(xiàn)有算法多節(jié)省14.8%-41.2%的能耗。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：TP308

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 鐘哠;齊勇;侯迪;苗蕾;鄭曉梅;;基于DVS的多核實(shí)時(shí)系統(tǒng)節(jié)能調(diào)度[J];電子學(xué)報(bào);2006年S1期

2 劉清,劉群;粒及粒計(jì)算在邏輯推理中的應(yīng)用[J];計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展;2004年04期

3 王穎鋒;劉志鏡;;一種變電壓多核處理器上的有效節(jié)能方法[J];計(jì)算機(jī)科學(xué);2010年09期

4 張冬松;陳芳園;金士堯;;多核系統(tǒng)中基于動(dòng)態(tài)電壓頻率調(diào)節(jié)的實(shí)時(shí)節(jié)能調(diào)度研究[J];計(jì)算機(jī)工程與科學(xué);2010年09期

5 劉清;孫輝;王洪發(fā);;粒計(jì)算研究現(xiàn)狀及基于Rough邏輯語(yǔ)義的粒計(jì)算研究[J];計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào);2008年04期

6 敬思遠(yuǎn);佘X;鐘毅;;用于多核嵌入式環(huán)境的硬實(shí)時(shí)任務(wù)感功調(diào)度算法[J];計(jì)算機(jī)應(yīng)用;2011年11期

7 敬思遠(yuǎn);佘X;;基于混合粒子群算法的虛擬數(shù)據(jù)中心能耗優(yōu)化[J];計(jì)算機(jī)工程;2012年15期

8 劉清,劉少輝,鄭非;Rough邏輯及其在數(shù)據(jù)約簡(jiǎn)中的應(yīng)用[J];軟件學(xué)報(bào);2001年03期

9 陳波;周明天;;粒度粗糙理論研究[J];軟件學(xué)報(bào);2008年03期

10 張偉;宋瑩;阮利;祝明發(fā);肖利民;;面向Internet數(shù)據(jù)中心的資源管理[J];軟件學(xué)報(bào);2012年02期

本文編號(hào)：1617145