本文關(guān)鍵詞：軟件即服務(wù)云平臺(tái)性能與能耗的平衡優(yōu)化策略研究

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【摘要】：近年來(lái)，隨著云計(jì)算的高速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，其核心支撐系統(tǒng)—數(shù)據(jù)中心也在國(guó)內(nèi)外得以大規(guī)模部署和運(yùn)維。伴隨著數(shù)據(jù)中心計(jì)算性能和可靠性的不斷提升，數(shù)據(jù)中心中大量服務(wù)器帶來(lái)的能源消耗也不斷攀升。在當(dāng)前全球能源資源日益緊張、氣候環(huán)境日趨惡化、經(jīng)濟(jì)衰退未見(jiàn)好轉(zhuǎn)的背景下，如何平衡數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)能耗與應(yīng)用服務(wù)質(zhì)量之間的關(guān)系以達(dá)到雙贏目標(biāo)，已經(jīng)引起了各國(guó)政府、大型企業(yè)及研究機(jī)構(gòu)的高度關(guān)注。 基于經(jīng)濟(jì)學(xué)和控制論多學(xué)科交叉方法提出的軟件即服務(wù)（Software-as-a-Service,SaaS）云平臺(tái)性能與能耗的平衡優(yōu)化策略，首先從經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度建立了數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)利潤(rùn)最大化模型來(lái)權(quán)衡SaaS云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的運(yùn)營(yíng)收入和能耗支出這兩大重要指標(biāo)，進(jìn)而提出了能夠求解數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)利潤(rùn)理論上限的離線算法，以驗(yàn)證理論模型的正確性并提供基準(zhǔn)性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)當(dāng)前云計(jì)算數(shù)據(jù)中心用戶(hù)請(qǐng)求無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)的現(xiàn)狀，該策略運(yùn)用李雅普諾夫優(yōu)化方法設(shè)計(jì)并分析了一套完整的SaaS云計(jì)算數(shù)據(jù)中心在線最優(yōu)控制框架，包括：（1）面向多樣化應(yīng)用請(qǐng)求的在線決策請(qǐng)求準(zhǔn)入控制策略；（2）負(fù)載均衡的請(qǐng)求路由分發(fā)控制策略；（3）能耗感知的虛擬機(jī)狀態(tài)調(diào)度控制策略。 該在線最優(yōu)控制框架能夠靈活擴(kuò)展，以滿(mǎn)足實(shí)際數(shù)據(jù)中心的多種設(shè)計(jì)選擇（例如，通過(guò)引進(jìn)緩沖隊(duì)列來(lái)緩解請(qǐng)求的突發(fā)性，從而提高系統(tǒng)的魯棒性），，以及實(shí)際運(yùn)營(yíng)需求（例如，通過(guò)給定最低性能要求與最高能耗預(yù)算來(lái)改善目前數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商最為關(guān)注的單位能耗性?xún)r(jià)比）。此外，大量的理論證明和仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該在線最優(yōu)控制框架的最優(yōu)性、穩(wěn)定性及擴(kuò)展性。
【關(guān)鍵詞】：軟件即服務(wù)云平臺(tái) 數(shù)據(jù)中心 性能與能耗平衡 李雅普諾夫優(yōu)化 在線控制
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TP308
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 1 緒論7-15
• 1.1 研究背景7-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-13
• 1.3 研究?jī)?nèi)容及組織結(jié)構(gòu)13-15
• 2 軟件及服務(wù)云平臺(tái)性能與能耗的平衡建模15-26
• 2.1 三個(gè)控制決策15-18
• 2.2 SaaS數(shù)據(jù)中心的性能與能耗平衡18-23
• 2.3 數(shù)據(jù)中心利潤(rùn)最大化  性能與能耗的協(xié)調(diào)統(tǒng)一23-25
• 2.4 小結(jié)25-26
• 3 軟件即服務(wù)云平臺(tái)的在線最優(yōu)控制體系26-40
• 3.1 最大化平均利潤(rùn)上限26-28
• 3.2 基于李雅普諾夫優(yōu)化的在線最優(yōu)控制體系28-35
• 3.3 在線最優(yōu)控制體系的性能分析35-39
• 3.4 小結(jié)39-40
• 4 軟件即服務(wù)云平臺(tái)在線最優(yōu)控制體系的靈活擴(kuò)展40-47
• 4.1 基于不同系統(tǒng)設(shè)計(jì)的擴(kuò)展：應(yīng)用請(qǐng)求的緩沖40-43
• 4.2 基于多樣化實(shí)際運(yùn)營(yíng)需求的模型擴(kuò)展：追求單位能耗性?xún)r(jià)比43-46
• 4.3 小結(jié)46-47
• 5 基于仿真的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證47-52
• 5.1 仿真設(shè)計(jì)47
• 5.2 仿真結(jié)果47-51
• 5.3 小結(jié)51-52
• 6 總結(jié)與展望52-54
• 致謝54-56
• 參考文獻(xiàn)56-59
• 附錄1 攻讀學(xué)位期間參加的主要科研項(xiàng)目59-60
• 附錄2 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文目錄60

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1 姚

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