【摘要】：在PaaS云平臺(tái)數(shù)據(jù)中心,用戶向云平臺(tái)提交的應(yīng)用程序需要由虛擬機(jī)(VM)來(lái)運(yùn)行,以滿足租戶應(yīng)用(Guest Application)之間的隔離需求。虛擬機(jī)、或稱為客戶機(jī)(Guest),由物理機(jī)(Physical Machine,PM)、或稱為宿主機(jī)(Host),創(chuàng)建、運(yùn)行和管理,并提供一定的計(jì)算資源,例如CPU、內(nèi)存、磁盤(pán)IO、磁盤(pán)空間、網(wǎng)絡(luò)連接等等。然而作為宿主機(jī)的物理機(jī)計(jì)算資源總是有限的,顯然宿主機(jī)性能不足一定會(huì)影響其中客戶機(jī)的性能,進(jìn)而影響用戶應(yīng)用的性能。云平臺(tái)如何通過(guò)合理的資源調(diào)度,在不影響虛擬機(jī)性能的情況下,為更多用戶提供服務(wù),盡量減少成本,獲取更多利益,是云計(jì)算中的重要問(wèn)題,也是云計(jì)算面臨的最大難題之一。特別地,考慮到虛擬機(jī)之間可能存在的通信,虛擬機(jī)放置在不同物理機(jī)上,會(huì)直接影響用戶業(yè)務(wù)性能。因此,和其他計(jì)算資源一樣,“網(wǎng)絡(luò)帶寬”也是云平臺(tái)中重要的計(jì)算資源,如何有效地分配網(wǎng)絡(luò)資源也是云平臺(tái)中資源調(diào)度的重要內(nèi)容。本文主要解決的是PaaS云中虛擬機(jī)在具有混合網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的云數(shù)據(jù)中心中的物理機(jī)上如何進(jìn)行放置的決策問(wèn)題,是PaaS云資源調(diào)度問(wèn)題的一個(gè)分支。本文首先分析了圖背包問(wèn)題適用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)單一的問(wèn)題,并分析了現(xiàn)代云數(shù)據(jù)中心常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。然后提出了針對(duì)數(shù)據(jù)中心復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分塊方法,使得具有限制通信流量作用的圖背包問(wèn)題能夠應(yīng)用于具有混合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的云數(shù)據(jù)中心的虛擬機(jī)放置策略建模。本文使用了該問(wèn)題的一個(gè)變形,給出了對(duì)應(yīng)的整數(shù)線性規(guī)劃模型,并使用谷歌優(yōu)化工具包進(jìn)行精確求解。四個(gè)不同場(chǎng)景的模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該模型能夠在滿足宿主機(jī)性能限制的情況下,通過(guò)將有通信需求的多個(gè)虛擬機(jī)放置在同一個(gè)宿主機(jī)上減少物理鏈路上的通信量,來(lái)滿足物理鏈路上的帶寬限制,使得放置在云平臺(tái)上的所有應(yīng)用價(jià)值最大化。然而由于模型中網(wǎng)絡(luò)對(duì)虛擬機(jī)通信的限制條件過(guò)多,使得當(dāng)網(wǎng)絡(luò)成為限制虛擬機(jī)放置的主要因素時(shí),模型的求解時(shí)間過(guò)長(zhǎng),隨著問(wèn)題規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大,模型的求解時(shí)間將不可接受。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP302
【圖文】：

圖 3.1 云計(jì)算的發(fā)展Fig. 3.1 The development of cloud computing計(jì)算的發(fā)展和定義算是多種概念融合轉(zhuǎn)變形成的，其中包含的思想由來(lái)已久。如圖來(lái)講，云計(jì)算是經(jīng)過(guò)分布式計(jì)算、并行計(jì)算、網(wǎng)格計(jì)算、公共演變而來(lái)的。計(jì)算（Distributed Computing）階段式計(jì)算是一種和集中式計(jì)算是相對(duì)的計(jì)算方法。由于計(jì)算機(jī)硬會(huì)存在限制，在完成大型計(jì)算任務(wù)時(shí)，單個(gè)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算時(shí)間布式計(jì)算的思想是將大型計(jì)算任務(wù)分解成多個(gè)小任務(wù)，通過(guò)在執(zhí)行分解后的小任務(wù)，來(lái)減少總體的運(yùn)算時(shí)間。階段提出了一個(gè)經(jīng)典的分布式編程模型，MapReduce[33]。Map式存儲(chǔ)結(jié)合使用，在執(zhí)行計(jì)算任務(wù)時(shí)，體積巨大的文件被分塊節(jié)點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)獨(dú)立地使用相同的 Map 方法，提取文件中某種

圖 3.2 云計(jì)算服務(wù)的層次Fig. 3.2 Service level of cloud computing①基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）IaaS 中的 I，即基礎(chǔ)設(shè)施 Infrastructure，是指組成一臺(tái)計(jì)算機(jī)多種設(shè)備和組件。在個(gè)層次中，云供應(yīng)商提供給用戶的是一臺(tái)虛擬服務(wù)器（VM），VM 是由虛擬的磁盤(pán)、內(nèi)存、CPU、網(wǎng)絡(luò)適配器以及虛擬的互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)服務(wù)等基礎(chǔ)設(shè)施組件構(gòu)成的。大部分云服務(wù)商還提供了虛擬的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，用戶可以利用這些虛擬網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和虛擬服務(wù)器組成想要的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)所需的功能。用戶可以指定并能夠隨時(shí)調(diào)整這些組件的種類、性能、甚至架構(gòu)類型，云服務(wù)商針對(duì)不同的組件不同的配置收取不同的費(fèi)用。用戶需要使用云服務(wù)商提供的操作系統(tǒng)映象安裝操作系統(tǒng)，在操作系統(tǒng)上安裝配置軟件運(yùn)行環(huán)境，才能夠運(yùn)行和使用自己的應(yīng)用。用戶可以根據(jù)自己的需要，隨時(shí)調(diào)整虛擬機(jī)上的各種軟件，來(lái)滿足自己的使用需求。IaaS 的優(yōu)點(diǎn)是在用戶對(duì)虛擬服務(wù)器足夠了解的情況下具有相當(dāng)?shù)撵`活性，其

關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的帶寬限制。對(duì)于圖 G 中的割點(diǎn) v，對(duì)于包含 v 的互連通塊{S1, S2, … , Sn}，其中任意兩個(gè)互連通塊 Si、Sj相互通信必定只能經(jīng)過(guò) v。設(shè)在 Sk中，與 v 相連的邊集為 E(Sk, v)，那么在 v 上 Si與 Sj之間通信帶寬限制定義為：(5.6)對(duì)于圖G中的互連通塊S，其點(diǎn)集為V(S)，包含割點(diǎn)集合Vc(S) = {v1, v2,…, vn}，其邊集為E(S)。按以下規(guī)則構(gòu)造 S'：S'的點(diǎn)集 V(S') = V(S) + {v1', v2',…, vn'}，{v1', v2',…,vn'}與 Vc(S)中的原割點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)；S'的邊集 E(S')，包含 E(S)的所有邊，邊上的權(quán)值不變，另外如果對(duì)應(yīng)點(diǎn) v'的原割點(diǎn) v ∈ Vc(S)與原圖中非割點(diǎn) u ∈ V(S) Vc(S) 之間存在邊(v, u ) ∈ E(S)，則將(v', u)加入 E(S')，且具有相同的權(quán)值。將{v1, v2,…, vn}作為源，{v1', v2',…, vn'}作為目標(biāo)，用 S'上的多源多目標(biāo)最大流刻畫(huà) S 整體的的帶寬限制。圖 5.2 表現(xiàn)了這一過(guò)程。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 樊勇兵;陳天;陳楠;黃志蘭;呂翠娥;;云數(shù)據(jù)中心的虛擬機(jī)放置問(wèn)題[J];電信科學(xué);2015年02期

2 董健康;王洪波;李陽(yáng)陽(yáng);程時(shí)端;;IaaS環(huán)境下改進(jìn)能源效率和網(wǎng)絡(luò)性能的虛擬機(jī)放置方法[J];通信學(xué)報(bào);2014年01期

3 丁澤柳;郭得科;申建偉;羅愛(ài)民;羅雪山;;面向云計(jì)算的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溲芯縖J];國(guó)防科技大學(xué)學(xué)報(bào);2011年06期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 梁濤;優(yōu)化虛擬機(jī)放置均衡數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)核心層數(shù)據(jù)流量[D];上海交通大學(xué);2015年

2 史如意;帶流量約束的星型圖背包問(wèn)題[D];浙江大學(xué);2015年

本文編號(hào)：2776757