面向能耗優(yōu)化的數(shù)據(jù)中心資源動(dòng)態(tài)管理機(jī)制研究.pdf

1、云數(shù)據(jù)中心的能耗問題日益引起工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的關(guān)注。越來越多的科研人員致力于研究綠色節(jié)能技術(shù)，以解決數(shù)據(jù)中心龐大的電能消耗問題。本論文以此為研究對(duì)象，主要關(guān)注數(shù)據(jù)中心級(jí)和服務(wù)器級(jí)的能耗優(yōu)化解決方案。在數(shù)據(jù)中心級(jí)，現(xiàn)有技術(shù)大多通過設(shè)計(jì)負(fù)載路由的方法來削減能耗成本。但是缺乏考慮負(fù)載流量和電力價(jià)格的動(dòng)態(tài)性。在服務(wù)器級(jí)，主要關(guān)注的技術(shù)有兩種，分別是動(dòng)態(tài)服務(wù)器開關(guān)和動(dòng)態(tài)電壓頻率調(diào)節(jié)技術(shù)?，F(xiàn)有的能耗優(yōu)化策略大多基于這兩種技術(shù)來降低服務(wù)器的電能消耗。但

2、是已有工作過多的依賴于預(yù)測(cè)機(jī)制。一旦預(yù)測(cè)失準(zhǔn)，可能會(huì)取得適得其反的效果。
　　本文針對(duì)現(xiàn)有工作的一些不足，結(jié)合用戶普遍關(guān)心的服務(wù)質(zhì)量問題，圍繞服務(wù)質(zhì)量與能耗成本建模、負(fù)載均衡、服務(wù)動(dòng)態(tài)管理機(jī)制等方面展開研究，旨在彌補(bǔ)和解決現(xiàn)有能耗優(yōu)化機(jī)制存在的一些問題，并取得研究成果如下:
　　(1)針對(duì)多數(shù)據(jù)中心之間存在電價(jià)成本，服務(wù)流量等差異的特點(diǎn)，提出一種多數(shù)據(jù)中心環(huán)境下基于動(dòng)態(tài)定價(jià)策略的能耗成本優(yōu)化機(jī)制。將服務(wù)定價(jià)、負(fù)載分配以及服務(wù)

3、器狀態(tài)控制等機(jī)制統(tǒng)一考慮，制定出一個(gè)協(xié)調(diào)一致的系統(tǒng)優(yōu)化方案。
　　(2)針對(duì)數(shù)據(jù)中心用戶具有多維QoS需求的特點(diǎn)，采用用戶滿意度來刻畫多個(gè)QoS參數(shù)的性能指標(biāo)。探討具有多維QoS保證的數(shù)據(jù)中心資源分配和能耗優(yōu)化問題。將該問題建模成基于非線性約束的整數(shù)規(guī)劃問題，給出了相應(yīng)的具有能耗感知的資源分配算法。
　　(3)針對(duì)數(shù)據(jù)中心服務(wù)響應(yīng)時(shí)間等性能指標(biāo)難以分析的特點(diǎn)，基于排隊(duì)論提出了服務(wù)響應(yīng)時(shí)間的近似公式。基于此，結(jié)合服務(wù)器動(dòng)態(tài)開關(guān)

4、和動(dòng)態(tài)頻率調(diào)節(jié)策略，提出了基于自反饋的服務(wù)器動(dòng)態(tài)控制算法，達(dá)到有效削減數(shù)據(jù)中心電能消耗的目的。
　　(4)基于東南大學(xué)云計(jì)算中心，結(jié)合相應(yīng)的理論研究成果，給出了云計(jì)算平臺(tái)能耗管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和部署方案?；跂|南大學(xué)AMS海量數(shù)據(jù)處理應(yīng)用等真實(shí)的數(shù)據(jù)來源對(duì)系統(tǒng)各功能模塊分別進(jìn)行測(cè)試以驗(yàn)證理論研究成果的有效性。
　　基于四個(gè)方面的理論及系統(tǒng)研究工作，我們對(duì)數(shù)據(jù)中心能耗管理機(jī)制的研究進(jìn)行了深入地探討和思索。通過一系列仿真測(cè)試以及在真