云计算环境中节能资源分配方法的研究

【摘要】：如今大规模计算的需求日渐增长,应运而生的云计算已成为一种广为人知的计算模式。云计算通过对资源的聚合和动态重用,实现了服务流程的优化和资源利用效率的提升。云计算技术正在蓬勃发展之中,对其相关技术的研究也呈现了百家争鸣的态势。由于云计算服务器集群的规模很大,如何合理调配云计算资源以提高能源的利用效率已成为一个研究的热点。本文研究的重点问题就是如何在云计算环境中实现拥有更佳的节能性能的资源分配方法。 本文首先系统地介绍了云计算技术的基础知识,包括其来源、定义、分类和关键技术等。在此基础上,考虑到云计算的主要应用场景是为众多的用户提供服务,论文接下来分析了云计算用户的需求,并结合用户需求对云计算环境下的资源分配问题的各个层次进行了剖析,明确了资源分配问题的核心机制和需求。在不影响用户体验的前提下,本文以提高能源利用率为主要目的,选取了虚拟机在云服务器上的初始分配和迁移这一角度进行研究,并结合相关理论和已有的研究成果,提出了解决云计算中虚拟机初始分配和迁移问题的一种新的思路。最后,本文对一些已有的资源分配算法的优缺点进行了分析,结合提出的思路,利用装箱问题、服务器能耗问题、方案选择问题等一些问题的经典解决方案和研究成果,通过更改设计方案和算法优化,得出了一种针对服务器的异构性的虚拟机分配算法,即二层节能分配算法。文中给出了二层节能分配算法的思路和具体步骤,并模仿CloudSim云计算仿真平台的仿真模式,使用java语言进行仿真平台的搭建和配置。通过仿真实验,本文得到了二层节能分配算法和两种已有算法的能源消耗量等相关数据,并对这些数据进行了分析。通过将二层节能算法的能耗特性与两种已有算法进行对比,证实了新算法在节能方面的有效性和优越性。 本文提出的二层节能分配算法为云计算环境中资源分配问题提供了一种新的解决方案,它充分考虑了云计算服务器的异构性和云计算环境中动态分配资源的要求,贴近实际的应用环境,对提高云计算能源利用效率有积极的作用。 【关键词】：云计算 资源分配 虚拟机分配 节能
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TP393.09
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-14
• 1.1 背景及意义11
• 1.2 研究现状及本文研究方向11-12
• 1.3 论文结构安排12-14
• 2 云计算概述14-20
• 2.1 云计算的来源14-15
• 2.2 云计算的定义15-16
• 2.3 云计算的分类16-17
• 2.3.1 按照服务类型分类16
• 2.3.2 按照部署模式分类16-17
• 2.4 云计算的关键技术17-19
• 2.4.1 快速部署技术17
• 2.4.2 资源调度技术17-18
• 2.4.3 大规模多租户技术18
• 2.4.4 大规模分布式存储技术18
• 2.4.5 海量数据处理技术18-19
• 2.4.6 许可证管理和计费技术19
• 2.5 小结19-20
• 3 云计算中的资源分配问题分析20-36
• 3.1 云计算用户的需求分析20-21
• 3.2 云计算与网格计算资源分配的关系21
• 3.3 云计算资源分配问题分析21-23
• 3.4 装箱问题与虚拟机的初始分配23-25
• 3.4.1 装箱问题概述23
• 3.4.2 一维装箱问题的近似算法23-24
• 3.4.3 虚拟机初始分配问题与装箱问题类比24-25
• 3.5 云服务器的能量消耗分析25-27
• 3.6 虚拟机初始分配问题分析27-28
• 3.7 层次分析法28-31
• 3.8 虚拟机迁移问题分析31-35
• 3.8.1 虚拟机迁移的必要性和可行性32
• 3.8.2 虚拟机迁移的条件32-33
• 3.8.3 虚拟机迁移问题的一种解决思路33-35
• 3.9 小结35-36
• 4 一种新的云计算资源分配算法36-46
• 4.1 有算法分析36-37
• 4.1.1 基本节能算法36
• 4.1.2 MBFD算法36-37
• 4.1.3 基于伯格模型的作业调度算法37
• 4.1.4 FlexPRICE模型37
• 4.2 新算法的思路与算法描述37-41
• 4.3 层次分析法确定匹配权值41-42
• 4.4 具体步骤42-45
• 4.5 小结45-46
• 5 资源分配算法的仿真及分析46-53
• 5.1 仿真环境介绍46
• 5.2 两种对比算法介绍46-47
• 5.3 算法的实现47-48
• 5.4 实验配置参数48-49
• 5.5 实验结果与分析49-52
• 5.5.1 实验结果49-51
• 5.5.2 结果分析51-52
• 5.6 小结52-53
• 6 总结与展望53-55
• 6.1 总结53
• 6.2 展望53-55
• 参考文献55-57
• 作者简历57-59
• 学位论文数据集59

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