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，云計算引起了學術界和工業(yè)界極大的關注。云計算的出現(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。云服務提供商面臨兩個互相矛盾的目標，即減少云基礎設施的能源消耗同時確保遵守與客戶商定的服務質量（QoS）。QoS以服務品質協(xié)議的形式被定義。服務品質協(xié)議（SLA）

2、是云服務商和客戶間的一份合同，它定義了一些關鍵的性能指標，例如最小吞吐量和最大響應時間。一方面，減少能源消耗有助于降低云基礎設施的總體擁有成本（TCO）和提高投資回報率（ROI）。然而，另一方面，違反服務品質協(xié)議可能導致用戶滿意度下降，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，以便服務品質協(xié)議被滿足，同時最大限度地降低功耗。
　　在這篇論文中，我們提出了兩個針對云數(shù)據(jù)中心的電源和性能的

3、自動資源管理機制。所提出的資源管理機制能有效的降低服務器的電源消耗，同時保證托管應用程序的性能目標。
　　具體來說，這篇論文的貢獻如下：
　　首先，這篇論文提出一個面向云數(shù)據(jù)中心計算密集型應用程序的服務品質協(xié)議感知的能效資源管理機制。該機制結合動態(tài)電壓頻率調節(jié)技術和服務器整合技術來自動的管理云基礎設施的物理資源，以便降低云基礎設施的功耗和最小化違背服務品質協(xié)議的情況發(fā)生，從而最大化云服務提供商的利潤。我們結合一個單輸入單輸出

4、（SISO）的控制器和一個隊列網(wǎng)絡模型來動態(tài)的調節(jié)CPU資源的分配和運行頻率，從而確保虛擬化Web應用的性能目標。一個求解虛擬機放置問題的貪心算法被提出，利用虛擬機實時遷移技術來動態(tài)整合虛擬機到少量的物理服務器上，從而降低云數(shù)據(jù)中心的能耗。
　　其次，這篇論文提出一個面向云數(shù)據(jù)中心多層Web應用程序的通用的電源和性能管理機制。該機制利用虛擬機資源再配置和服務器整合來改進云數(shù)據(jù)中心的能效和確保多層Web應用程序的性能目標。它由一個多

5、輸入多輸出（MIMO）的性能控制器和一個能耗優(yōu)化器構成。性能控制器自動的為多層Web應用程序分配多種類型的資源，以便保證運行在多個虛擬機上的Web應用的性能目標。能耗優(yōu)化器負責整合虛擬機到高能效的物理服務器上，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用于求解云數(shù)據(jù)中心虛擬機放置問題的蟻群優(yōu)化算法。算法的目標是找到一個虛擬機與物理服務器之間的映射，以便最小化整個服務器集群的功耗。與現(xiàn)存的虛擬機放置算法相比，所提出的算