云計算環(huán)境中低成本虛擬機放置問題研究.pdf

1、云計算在過去的十年中得到了快速的發(fā)展，隨著用戶量的增長，數(shù)據(jù)中心的規(guī)模越來越大，云服務(wù)提供商（CSP）的運營成本也急劇增加。已有研究發(fā)現(xiàn)，電能消耗約占總運營成本的60％，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和帶寬消耗約占運營成本的15%，在不降低用戶服務(wù)質(zhì)量的同時，如何降低電能和帶寬消耗成了亟需解決的問題。
　　虛擬化技術(shù)的發(fā)展允許一個物理節(jié)點上運行多個相互獨立的虛擬機系統(tǒng)。在云計算中，CSP是以虛擬機為基本資源單位提供給云用戶的。在數(shù)據(jù)中心運行中，通過資源

2、整合，關(guān)閉空閑的服務(wù)器，能減少數(shù)據(jù)中心的電能消耗。通過將通信量大的虛擬機放在一起，能減少網(wǎng)絡(luò)帶寬消耗，降低對核心設(shè)備性能的要求，提升了數(shù)據(jù)中心的可擴展性。因此如何進行虛擬機的合理放置成了近年來云計算領(lǐng)域的熱門研究課題。
　　本文分別從虛擬機靜態(tài)放置和動態(tài)放置兩方面作了如下研究：
　　在虛擬機靜態(tài)放置中，在虛擬機、服務(wù)器異構(gòu)的情況，本文研究如何降低數(shù)據(jù)中心的電能消耗和帶寬消耗。針對優(yōu)化目標(biāo)，本文希望通過單個物理節(jié)點內(nèi)部組合最優(yōu)

3、，來達到全局電能和帶寬消耗的最優(yōu)。當(dāng)一個物理節(jié)點的內(nèi)部虛擬機通信量越大的時候，外部帶寬消耗就越少，當(dāng)其資源浪費越小的時候，物理節(jié)點的使用個數(shù)越少，總能耗就越少?；谶@個思想，本研究改進了傳統(tǒng)組遺傳算法（GGA）交叉后的虛擬機的重新放置算法以及變異算子。在MATLAB仿真下，相對于GGA，本文提出算法能減少2.2%的電能消耗和4.3%的帶寬消耗。
　　在虛擬機動態(tài)放置中，物理節(jié)點資源利用率隨時間不斷變化，本文研究在不降低用戶服務(wù)質(zhì)量

4、的前提下通過遷出虛擬機選擇和虛擬機的重放置來降低數(shù)據(jù)中心的電能消耗、遷移次數(shù)和SLA違約率。在遷出虛擬機的選擇上，本研究考慮了當(dāng)前過載主機的各維度利用率和云環(huán)境中利用率閾值，動態(tài)地給每個過載主機不同維度賦予不同的權(quán)值，然后根據(jù)待遷出虛擬機利用率構(gòu)造一個完美遷出虛擬機idealR，遷出與該Rideal加權(quán)歐幾里德距離最小的虛擬機。在目的主機的選擇上，本研究依次根據(jù)物理節(jié)點是否關(guān)閉、遷入增加的能耗和可用資源量三個優(yōu)先級，選擇最佳遷入目的主機