云數(shù)據(jù)中心的能耗和性能管理研究.pdf

1、近年來，作為一種最有前途的資源共享方式，云計(jì)算引起了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界極大的關(guān)注。云計(jì)算的出現(xiàn)對信息工業(yè)產(chǎn)生了巨大的影響。在過去的幾年里，許多大公司，包括Amazon，Google，Microsoft，Yahoo，IBM和Oracle等，在世界各地部署了大量的數(shù)據(jù)中心來提供云服務(wù)。云服務(wù)提供商面臨兩個(gè)互相矛盾的目標(biāo)，即減少云基礎(chǔ)設(shè)施的能源消耗同時(shí)確保遵守與客戶商定的服務(wù)質(zhì)量（QoS）。QoS以服務(wù)品質(zhì)協(xié)議的形式被定義。服務(wù)品質(zhì)協(xié)議（SLA）

2、是云服務(wù)商和客戶間的一份合同，它定義了一些關(guān)鍵的性能指標(biāo)，例如最小吞吐量和最大響應(yīng)時(shí)間。一方面，減少能源消耗有助于降低云基礎(chǔ)設(shè)施的總體擁有成本（TCO）和提高投資回報(bào)率（ROI）。然而，另一方面，違反服務(wù)品質(zhì)協(xié)議可能導(dǎo)致用戶滿意度下降，并向客戶支付罰金。因此，云環(huán)境下資源管理的一個(gè)重要問題是如何正確地管理云環(huán)境的物理資源，以便服務(wù)品質(zhì)協(xié)議被滿足，同時(shí)最大限度地降低功耗。
　　在這篇論文中，我們提出了兩個(gè)針對云數(shù)據(jù)中心的電源和性能的

3、自動(dòng)資源管理機(jī)制。所提出的資源管理機(jī)制能有效的降低服務(wù)器的電源消耗，同時(shí)保證托管應(yīng)用程序的性能目標(biāo)。
　　具體來說，這篇論文的貢獻(xiàn)如下：
　　首先，這篇論文提出一個(gè)面向云數(shù)據(jù)中心計(jì)算密集型應(yīng)用程序的服務(wù)品質(zhì)協(xié)議感知的能效資源管理機(jī)制。該機(jī)制結(jié)合動(dòng)態(tài)電壓頻率調(diào)節(jié)技術(shù)和服務(wù)器整合技術(shù)來自動(dòng)的管理云基礎(chǔ)設(shè)施的物理資源，以便降低云基礎(chǔ)設(shè)施的功耗和最小化違背服務(wù)品質(zhì)協(xié)議的情況發(fā)生，從而最大化云服務(wù)提供商的利潤。我們結(jié)合一個(gè)單輸入單輸出

4、（SISO）的控制器和一個(gè)隊(duì)列網(wǎng)絡(luò)模型來動(dòng)態(tài)的調(diào)節(jié)CPU資源的分配和運(yùn)行頻率，從而確保虛擬化Web應(yīng)用的性能目標(biāo)。一個(gè)求解虛擬機(jī)放置問題的貪心算法被提出，利用虛擬機(jī)實(shí)時(shí)遷移技術(shù)來動(dòng)態(tài)整合虛擬機(jī)到少量的物理服務(wù)器上，從而降低云數(shù)據(jù)中心的能耗。
　　其次，這篇論文提出一個(gè)面向云數(shù)據(jù)中心多層Web應(yīng)用程序的通用的電源和性能管理機(jī)制。該機(jī)制利用虛擬機(jī)資源再配置和服務(wù)器整合來改進(jìn)云數(shù)據(jù)中心的能效和確保多層Web應(yīng)用程序的性能目標(biāo)。它由一個(gè)多

5、輸入多輸出（MIMO）的性能控制器和一個(gè)能耗優(yōu)化器構(gòu)成。性能控制器自動(dòng)的為多層Web應(yīng)用程序分配多種類型的資源，以便保證運(yùn)行在多個(gè)虛擬機(jī)上的Web應(yīng)用的性能目標(biāo)。能耗優(yōu)化器負(fù)責(zé)整合虛擬機(jī)到高能效的物理服務(wù)器上，以便節(jié)約云數(shù)據(jù)中心的能耗。
　　最后，這篇論文提出了一個(gè)用于求解云數(shù)據(jù)中心虛擬機(jī)放置問題的蟻群優(yōu)化算法。算法的目標(biāo)是找到一個(gè)虛擬機(jī)與物理服務(wù)器之間的映射，以便最小化整個(gè)服務(wù)器集群的功耗。與現(xiàn)存的虛擬機(jī)放置算法相比，所提出的算