本文關(guān)鍵詞： IaaS 虛擬機(jī)聚合技術(shù) 資源利用率 時(shí)間序列分析　出處：《電子科技大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)(Infrastructure as a Service, IaaS)是云計(jì)算技術(shù)中常見(jiàn)的服務(wù)形式。用戶可通過(guò)租賃獲得IaaS數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的使用權(quán),從而無(wú)須臼行建設(shè)價(jià)格昂貴且利用率極低的基礎(chǔ)設(shè)施。但是這種服務(wù)提供模式也決定了IaaS服務(wù)供應(yīng)商的經(jīng)濟(jì)效益完全取決于其對(duì)自身虛擬化資源的管理水平。虛擬機(jī)聚合(Virtual Machine Consolidation)是一種有效的虛擬資源優(yōu)化技術(shù)。該技術(shù)利用時(shí)間序列分析法對(duì)任意虛擬機(jī)在特定時(shí)間段內(nèi)的資源利用量序列進(jìn)行識(shí)別。并基于資源利用量時(shí)間序列中表現(xiàn)出的互補(bǔ)特性,將可進(jìn)行資源互補(bǔ)的虛擬機(jī)配對(duì)聚合到特定的物理服務(wù)器中。因此可極大地提高數(shù)據(jù)中心的資源復(fù)用程度,減少了服務(wù)商的管理壓力和運(yùn)營(yíng)成本,客觀上也符合低碳環(huán)保的綠色運(yùn)營(yíng)理念。然而,如何更有效地在數(shù)據(jù)中心運(yùn)用虛擬機(jī)聚合技術(shù),還有很多問(wèn)題函待解決。其中最基本的一個(gè)問(wèn)題是：如何在虛擬機(jī)聚合操作中同時(shí)兼顧服務(wù)質(zhì)量與資源利用效率這兩個(gè)相互矛盾的性能需求。這個(gè)問(wèn)題,在很大的程度上影響了IaaS云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的基本運(yùn)行效率。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題,本文在假設(shè)能以較高的精度和置信度預(yù)測(cè)虛擬機(jī)資源利用量序列的前提下,設(shè)置了五個(gè)核心研究點(diǎn)：一維虛擬機(jī)的分段迭代動(dòng)態(tài)聚合流程；虛擬機(jī)容量控制的融合聚合模型；基于可測(cè)物理量的虛擬機(jī)聚合潛力分析；多維虛擬機(jī)聚合研究；受限于帶寬流量的虛擬機(jī)優(yōu)化放置。這五個(gè)核心研究點(diǎn)可以進(jìn)一步歸納凝練為如下三個(gè)研究方向：第一個(gè)研究方向?qū)σ痪S虛擬機(jī)的聚合問(wèn)題進(jìn)行了相關(guān)研究。其包含了本文前三個(gè)核心的研究點(diǎn)：一維虛擬機(jī)的分段迭代動(dòng)態(tài)聚合流程：虛擬機(jī)容量控制的融合聚合模型和基于可測(cè)物理量的虛擬機(jī)聚合潛力分析。相關(guān)成果在論文第二章進(jìn)行了介紹。論文首先對(duì)一種名為迭代相關(guān)匹配算法(ICMA, Iterative Correlation Match Algorithm)的現(xiàn)有典型純動(dòng)態(tài)聚合算法進(jìn)行了相關(guān)研究。隨后在本文第一個(gè)研究點(diǎn)內(nèi)針對(duì)純動(dòng)態(tài)聚合算法的性能缺陷提出了一種算法改進(jìn)方案。該方案將虛擬機(jī)按照峰值資源利用率分類后進(jìn)行分段迭代聚合。其次,論文的第二個(gè)核心研究點(diǎn)在相關(guān)研究的基礎(chǔ)上提出了一種結(jié)合了動(dòng)態(tài)聚合模型與靜態(tài)聚合模型優(yōu)點(diǎn)的融合聚合模型。而論文對(duì)第三個(gè)研究點(diǎn)的研究解決了現(xiàn)有聚合算法無(wú)法對(duì)個(gè)體虛擬機(jī)的聚合潛力進(jìn)行估計(jì)的問(wèn)題。以上三個(gè)核心研究點(diǎn),從不同的角度對(duì)一維虛擬機(jī)的聚合過(guò)程進(jìn)行了研究。最終得到了一種一維虛擬機(jī)高效資源利用率聚合算法：分段迭代相關(guān)合并算法(Segmentation Iteration Correlation Combination, SICC,)。第二個(gè)研究方向以本文的第四個(gè)核心研究點(diǎn)為核心,以結(jié)合了前三個(gè)研究點(diǎn)的基礎(chǔ)上構(gòu)成了本論文的第三章。該研究方向針對(duì)多維虛擬機(jī)的聚合進(jìn)行了研究,并基于研究成果設(shè)計(jì)了一種二維虛擬機(jī)商效資源利用率聚合機(jī)制。論文通過(guò)研究分析,指出制約虛擬機(jī)在多維度間同時(shí)進(jìn)行高效聚合的關(guān)鍵障礙：多維度間的聚合干涉效應(yīng)。為此,論文首先定義了虛擬機(jī)內(nèi)維度間協(xié)同狀態(tài)(Inter-dimension Collaboration, IDC),并以此為基礎(chǔ)量化分析了維度數(shù)量限制狀態(tài)下高效多維聚合的理論性能上限。論文以二維聚合環(huán)境為例設(shè)計(jì)了基于維度間協(xié)同狀態(tài)分類的高效二維虛擬機(jī)高效聚合機(jī)制。在該機(jī)制下,系統(tǒng)內(nèi)的維度間協(xié)同狀態(tài)的虛擬機(jī)可采用最大資源利用率聚合算法(Utilization Maximum Consolidation Algorithm, UMCA)進(jìn)行聚合。而系統(tǒng)內(nèi)的非維度間協(xié)同狀態(tài)虛擬機(jī)則可采用可接受資源利用率融合算法(Utilization Acceptable Consolidation Algorithm, UACA)進(jìn)行聚合。論文的第三個(gè)研究方向體現(xiàn)在論文的第四章,即論文的第五個(gè)核心研究點(diǎn)。該方向的研究針對(duì)核心層交換機(jī)間交互流量易擁塞的問(wèn)題,提出基于流量度和權(quán)重的最大流量比例算法(Degree and Weighted Maximum Traffic Ratio, DWMTR)。這是一種為虛擬機(jī)聚合算法進(jìn)行配套的流量?jī)?yōu)化算法。該算法通過(guò)合理安排虛擬機(jī)在數(shù)據(jù)中心中的放置位置,在最大的程度上減小了數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)流量擁塞對(duì)虛擬機(jī)聚合算法效能造成的影響。
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【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】：2016
【分類號(hào)】：TP302

【參考文獻(xiàn)】

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1 傅惠民,劉成瑞;相關(guān)系數(shù)ARMA(p,q)序列分析方法[J];航空動(dòng)力學(xué)報(bào);2003年02期

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本文編號(hào)：1545726