云計算改變了傳統(tǒng)的計算模式,它通過與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合為用戶提供相應(yīng)的應(yīng)用服務(wù)。而隨著云計算的快速發(fā)展,云數(shù)據(jù)中心的也出現(xiàn)了一些挑戰(zhàn),作為建設(shè)綠色數(shù)據(jù)中心的核心問題,需要能夠在確保云計算可靠的為用戶提供服務(wù)的同時,通過優(yōu)化數(shù)據(jù)中心的虛擬機資源的調(diào)度方式,來解決日益突出的資源利用率、能耗和負(fù)載均衡等問題,這也是能夠保障未來云數(shù)據(jù)中心可持續(xù)發(fā)展的前提。同時為了提高資源的利用率,以虛擬機為粒度能夠?qū)崿F(xiàn)對資源的靈活調(diào)度,虛擬化技術(shù)可以通過構(gòu)建虛擬資源池的方式整合云數(shù)據(jù)中心異構(gòu)的物理資源,進(jìn)而可以使用虛擬資源調(diào)度策略對虛擬化資源進(jìn)行動態(tài)的按需分配,是云計算核心的技術(shù)。因此,設(shè)計行之有效的虛擬機資源調(diào)度策略成為了當(dāng)前的研究熱點,目的為了實現(xiàn)高利用率、低能耗和負(fù)載均衡的云數(shù)據(jù)中心。本文通過分析目前云數(shù)據(jù)中心存在的高能耗、低效率和負(fù)載不均衡等問題,深入學(xué)習(xí)虛擬機資源調(diào)度相關(guān)技術(shù),展開了對云數(shù)據(jù)中心虛擬機資源放置和遷移的研究。本文的主要研究工作如下:首先,針對云數(shù)據(jù)中心能耗和服務(wù)器內(nèi)部資源負(fù)載不均衡問題,提出了基于改進(jìn)分組遺傳算法的虛擬機放置算法。該算法通過建立了多維資源模型、能耗模型和負(fù)載均衡度量指標(biāo),在分組遺傳算法基礎(chǔ)上,采用資源利用率多維標(biāo)準(zhǔn)差控制參量,設(shè)計適應(yīng)度函數(shù)引導(dǎo)搜索解空間,通過定義基因評估參數(shù)并結(jié)合傳統(tǒng)啟發(fā)式算法對交叉、變異等方面進(jìn)行優(yōu)化,從而提高搜索最優(yōu)解的效率。其次,針對靜態(tài)閾值的虛擬機遷移算法無法根據(jù)云數(shù)據(jù)中心的負(fù)載情況實時的降低系統(tǒng)頻繁遷移和優(yōu)化系統(tǒng)能耗的問題,提出基于動態(tài)閾值的虛擬機遷移算法。該算法通過對數(shù)據(jù)中心負(fù)載情況的預(yù)測動態(tài)改變閾值范圍,選擇合適的遷移時機、遷移對象和目標(biāo)主機,結(jié)合遷移策略完成虛擬機動態(tài)遷移,從而減少服務(wù)器的運行數(shù)量,以此最小化數(shù)據(jù)中心能耗。最后,通過CloudSim云仿真平臺針對于本文提出的虛擬機資源調(diào)度算法進(jìn)行了相應(yīng)擴展,對于算法的性能與其他調(diào)度算法進(jìn)行了對比,實驗表明本文提出的調(diào)度算法具有一定的可行性和有效性。
【學(xué)位單位】：河北工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TP302
【部分圖文】：

云計算能夠有效的幫助傳統(tǒng)企業(yè)提升產(chǎn)品附加值和生產(chǎn)效率，在相關(guān)的應(yīng)用愈演愈烈，在電子政務(wù)公共服務(wù)、民生保障等領(lǐng)域也得到廣泛應(yīng)用[31]Google，Amazon， IBM，Microsoft 等大企業(yè)是云計算的主要推動者，對云的發(fā)展做出了很大的貢獻(xiàn)。不同的企業(yè)對云計算的定義也是不同的，各自都專注的應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展方向，但是都面臨著如何有效利用計算資源的問題。.1.2 云數(shù)據(jù)中心概述云計算可以說是一種新型的服務(wù)模式和商業(yè)模型，使用戶不用依賴于本地而獲取所需的不同規(guī)模的服務(wù)�？梢赃@么說，云數(shù)據(jù)中心是承載云計算服務(wù)體，能夠為云計算服務(wù)提供基礎(chǔ)支撐的設(shè)施結(jié)構(gòu)�，F(xiàn)在的數(shù)據(jù)中心大多采用化進(jìn)一步優(yōu)化資源池管理，主要是由大規(guī)模的計算資源、網(wǎng)絡(luò)資源和存儲資成的，而這些資源為云計算進(jìn)行任務(wù)處理提供支撐。云計算對外以基礎(chǔ)設(shè)施務(wù)(Infrastructure as a Service, IaaS )、平臺即服務(wù)(Platform as a Service, PaaS)和即服務(wù)(Software as a Service, SaaS)三種服務(wù)模型，同時主要采用這種服務(wù)模式向需要的用戶提供服務(wù)[32]。云服務(wù)模式如圖 2-1 所示：

計算設(shè)備、支撐系統(tǒng)和業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)是云數(shù)據(jù)中心的三個主要邏輯組成部分，只有數(shù)據(jù)中心每個部分統(tǒng)籌兼顧，才能為用戶提供高質(zhì)量和可信賴的服務(wù)，才能保證數(shù)據(jù)中心的良好運行。其中，服務(wù)器、存儲、網(wǎng)絡(luò)和通信等設(shè)備組成的計算設(shè)備，對業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)具有服務(wù)作用，而電力、監(jiān)控、環(huán)境調(diào)節(jié)和照明等設(shè)備組成了支撐系統(tǒng)，為計算機設(shè)備的正常運行保駕護(hù)航，業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)主要依賴于計算機設(shè)備的服務(wù)能力和底層支撐系統(tǒng)，是為公眾和企業(yè)提供特定信息服務(wù)的軟件系統(tǒng)。數(shù)據(jù)中心邏輯示意如圖 2-2 所示：

圖 2-3 服務(wù)器虛擬化Fig.2-3 Server virtualization) 存儲虛擬化。由于存儲設(shè)備型號、大小和分布位置不同，不利于存儲設(shè)利用，可以將不同型號、大小和位置的存儲設(shè)備虛擬化構(gòu)成一個虛擬機，這樣可以根據(jù)用戶需求將資源池的存儲資源分配給用戶，有利于存儲分利用。同時為了方便對虛擬存儲設(shè)備的每個參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，來提高虛備的易用性，虛擬化技術(shù)還可以對不同的硬件設(shè)備和不同的操作系統(tǒng)進(jìn)隔離，可以將這些分散和零碎的存儲空間“聚集”進(jìn)行管理，在用戶看一個大型的存儲設(shè)備。) 軟件虛擬化。軟件虛擬化包括兩個方面，桌面虛擬化和虛擬化軟件應(yīng)用面虛擬化就是為了避免用戶使用自己的大型計算設(shè)備訪問應(yīng)用程序的不用戶只需要使用終端和應(yīng)用服務(wù)器進(jìn)行連接來訪問應(yīng)用程序，這樣需要用的客戶端程序都放置在一個專用服務(wù)器上。桌面虛擬化采用一種應(yīng)用式，對軟件的維護(hù)者來說，不僅減少了軟件的開發(fā)成本，有利于軟件的
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2894304