基于CPU调频技术的云数据中心节能调度算法

【摘要】：云数据中心的高能耗已经成为亟待解决的问题。近年来,数据中心的组织层次越来越复杂,规模越来越大,这对能耗管理提出了更严峻的挑战。本文研究基于CPU调频技术的虚拟机调度算法(SCFS)以减少系统能耗。 本文的主要工作包括：OpenStack Essex云管理平台的搭建,物理机资源监控系统的创建,CPU变频能耗模型的提出与修正,OpenStack虚拟机调度算法的设计及实现,对比实验及结果分析。着重研究了虚拟机负载不同类型应用下SCFS与传统调度算法的不同效果。SCFS以CPU频率调节为基础,在虚拟机初始放置阶段,通过启发式的蚁群算法得到多目标优化的放置结果,达到减少能耗与满足SLA的综合效果；在虚拟机动态管理阶段,通过运用自回归预测法和CPU频率调节技术,减少了传统方法中通过迁移虚拟机调整CPU利用率的次数,降低了的迁移代价。 在21台联想x86机器集群的实验结果表明,基于CPU频率调节的节能算法(SCFS)在节能和满足SLA方面大大优于传统的Best Fit Descending和First Fit Descending方法。文章最后对实验存在的一些不足做了分析,提出了改进的措施和未来研究的新方向。 【关键词】：云数据中心 能耗 用户服务等级协议SLA CPU频率调节 虚拟机迁移
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP308
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 1 引言10-17
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 研究现状11-15
• 1.3 本文组织架构15-17
• 2 相关概念及预备知识17-33
• 2.1 数据中心基本架构17-23
• 2.1.1 OpenStack概念17-18
• 2.1.2 OpenStack计算组件-OpenStack Compute18-20
• 2.1.3 OpenStack镜像管理组件-OpenStack Image Service20-21
• 2.1.4 OpenStack存储组件-OpenStack Object Storage21-23
• 2.2 虚拟化技术23-27
• 2.2.1 虚拟化的概念23-24
• 2.2.2 虚拟化的发展过程24
• 2.2.3 虚拟化分类24-27
• 2.3 虚拟机迁移技术27-33
• 2.3.1 动态迁移的性能参数27
• 2.3.2 动态迁移的整体框架27-29
• 2.3.3 动态迁移实施阶段29-31
• 2.3.4 虚拟机动态迁移对云数据中心资源调度的影响31-33
• 3 CPU变频能耗模型33-40
• 3.1 CPU调频技术33
• 3.2 CPU变频能耗模型33-40
• 3.2.1 能耗模型理论推导34-35
• 3.2.2 模型验证实验35-40
• 4 数据中心虚拟机初始化放置算法40-48
• 4.1 虚拟机放置方案优化目标的选定40-42
• 4.2 放置方案搜索算法的选择42-44
• 4.3 虚拟机放置方案的生成44-48
• 5 数据中心虚拟机动态管理算法48-55
• 5.1 调整时机的选择49-50
• 5.2 调节CPU频率应对负载变化50
• 5.3 待迁虚拟机的选择50-52
• 5.4 目的物理机的选择52-55
• 6 对比实验及结果分析55-61
• 6.1 实验环境55-56
• 6.2 实验结果56-61
• 6.2.1 初始化放置实验56-57
• 6.2.2 综合实验57-61
• 7 总结与展望61-63
• 7.1 本文主要工作61
• 7.2 研究与展望61-63
• 参考文献63-66
• 作者简历66-68
• 学位论文数据集68

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

中国云计算数据中心发展现状    

云计算及其发展进程    李晓伟;沈艳秋;

面向Internet数据中心的资源管理    张伟;宋莹;阮利;祝明发;肖利民;

我国数据中心能耗及能效水平研究    谷立静;周伏秋;孟辉;

面向云计算的数据管理技术研究    王晟;赵壁芳;

面向云数据中心的能耗管理    柳运昌;杨二瑞;许建霞;

绿色数据中心能源效率评价研究    倪静;王振全;易久;苏艳;

云计算和云数据管理技术探讨    南志海;

“云”环境下高校网络舆情的特点与引导策略    庾邦;

云计算的发展与应用    刘丹;

基于统一资源管理的超级计算机系统节能方案    田宝华;蒋句平;李宝峰;张晓明;屈婉霞;

模块化冷池在数据中心的研究与运用    王颖;

一种分布式非结构化数据副本管理模型    林菲;张万军;孙勇;

云计算的发展前景及安全性探讨    樊黎莉;

虚拟社会防控体系研究    朱峰;

WMSNs在云计算中心节能减排中的关键技术研究    刘航

林业资源信息云计算服务体系研究    孙伟

云数据中心中虚拟机放置和实时迁移研究    马飞

成本感知的云服务虚拟资源供应机制研究    刘志飘

面向绿色虚拟数据中心资源管理的若干关键技术研究    敬思远

面向云计算中心效能优化的负载平衡方法    易星宇

NAS环境下虚拟机的存储性能优化    熊曦

面向公有云计算平台的混合式云架构研究    高荣信

Hadoop云平台下调度算法的研究    姜淼

云计算下基于虚拟机迁移、负载均衡的能耗优化算法研究    冯文芳

基于云计算的港口船舶生产信息平台的开发    李璐

热管复合空调机组用模式转换装置研发    周德海

云环境中虚拟机迁移策略的研究    欧阳晟

云计算下基于拜占庭算法的容忍入侵技术研究    王秀苹

广东电信IDC综合管理系统资源管理设计与实现    赵欣

云计算及其关键技术    陈全;邓倩妮;

云计算研究进展综述    张建勋;古志民;郑超;

云计算:系统实例与研究现状    陈康;郑纬民;

数据中心改造历程    左玲;

天狮集团 数据中心搬迁倒计时    秦丽;

技术+规划=成功——惠普亚特兰大数据中心整合    

24×7成功法则——简述263首都在线数据中心建设    

浅谈数据中心的安全运行管理    胡维浩

让你的机架式设备不再“发高烧”    

数据中心要降温更要节能    N博士

机房布设需长远规划    N博士;

编好一个“篮子”    王志欣;

把握企业计算未来 HP颠覆IT经济    宿建光;

以信息化促进体院管理改革——构建数据中心的设想    谢信耐;

数据中心高可靠性供电方案研究    丁豪;

船舶远程识别与跟踪系统的发展与应用    王永明;李兴林;

行业统一数据中心在吉林烟草的实践    王崙;

美国Airflow数据中心专用空调机    

浅谈数据中心的信息安全管理策略    邓莉;

浅谈数据中心建设和商务智能(BI)的开发与实施    王新峰;

基于信息集成的数据中心的实现    孙壮志;

提高数据中心机房安全可靠探讨    刘圣庆;

通信行业数据机房建设新概念    王其英;

数据中心在变化    

数据中心绿色蜕变    郑燃

绿色数据中心不能光说不练    马磊

嘉实基金打造高端数据中心    本报记者 刘洪宇

万和证券数据中心节能故事    本报记者 吴玉征

数据中心面临的挑战依然存在    电脑商报记者 祁萌

数据中心向云扩展    本报记者 于翔

新一代数据中心引发交换机变革    本报记者 胡英

数据中心的“瘦身”良方    本报记者 郭涛

构建新一代数据中心中国数据中心用户大会召开    张静

数据中心网络的流量管理和优化问题研究    张鹏

基于虚拟化环境的数据中心节能管理技术研究    陈辉

面向云环境数据中心的高效资源调度机制研究    孙鑫

云数据中心中虚拟机放置和实时迁移研究    马飞

云数据中心资源调度机制研究    王智明

电网数据中心的数据安全问题研究    赵威

虚拟机在线迁移性能优化关键技术研究    刘海坤

数据中心中的一种可扩展和高效的可靠组数据传输方法    曹家鑫

基于虚拟机迁移的动态资源配置研究    邓莉

虚拟机本地存储写性能优化研究    李丁丁

数据中心计算资源节能算法研究    刘江

基于能效的数据中心资源整合机制    彭近尧

基于弹性虚拟机池的数据中心能耗管理框架优化    高逢骞

数据中心虚拟机带宽控制技术研究    程容斌

基于虚拟技术的数据中心建设研究    张荧允

云数据中心操作系统设计与实现    王洪亮

基于Web的医疗数据交换中心的设计与实现    后国超

多维分析技术在教务管理系统中的应用与研究    魏金强

银行数据中心灾难恢复系统研究与实践    何煜翔

高职数字化校园的设计与实现    夏东盛