綠色數(shù)據(jù)中心虛擬機放置與遷移算法研究.pdf

1、隨著數(shù)據(jù)中心在全球發(fā)展、擴大,數(shù)據(jù)中心能耗變成越來越迫切的問題,綠色數(shù)據(jù)中心(Green Data Center,GDC)概念應運而生?，F(xiàn)代數(shù)據(jù)中心大多按照支持峰值負載來進行運營,規(guī)模龐大;而眾多服務器和網(wǎng)絡設備都長時間處于空閑或輕載狀態(tài),引起能源浪費。因此數(shù)據(jù)中心內合理的資源分配與使用是構建綠色數(shù)據(jù)中心的重要方法,特別是針對虛擬化技術支持下的現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心。為達到節(jié)能目標,從資源分配角度主要有兩類方法:虛擬機整合放置和虛擬機整合遷移。虛

2、擬機整合放置方法的基本原理是把虛擬機盡可能放在一起,用最少的物理服務器來支持,從而達到節(jié)能的目的。但面向多租戶應用時,整合會導致租戶的可靠性降低。即,某一物理服務器的失效會影響租戶的大部分應用。因此虛擬機在進行整合時需考慮租戶的屬性,避免同一租戶的虛擬機放置在一個物理服務器上。同時,數(shù)據(jù)中心虛擬機間的流量需求是時變的,按峰值進行靜態(tài)整合會導致資源利用率低,因此需結合需求的時變性從統(tǒng)計意義上進行高效的資源整合。虛擬機整合遷移基本原理是通過

3、改變當前較低負載物理機上虛擬機的位置映射,盡可能將虛擬機遷移整合到最少的物理機上,達到節(jié)能?，F(xiàn)有的虛擬機整合放置考慮了資源整合的遷移,卻忽略了虛擬機帶寬需求在網(wǎng)絡中造成的代價。
　　本文針對虛擬機放置和遷移研究了三個問題。
　　(1)租戶感知的虛擬機放置問題:為避免當某一物理服務器發(fā)生故障時造成某些租戶的業(yè)務大部分受影響。我們在進行虛擬機整合放置時,考慮虛擬機的租戶屬性,將同一租戶的虛擬機分散放置在盡可能多的物理機上。通過限

4、制租戶在同一物理服務器上放置的虛擬機個數(shù),來有效降低了失效對租戶業(yè)務產生的影響。針對有個數(shù)限制的虛擬機放置問題,提出了分組降序首次適應放置算法。該算法在保障租戶可靠性前提下較好地達到了整合的目的。
　　(2)動態(tài)業(yè)務流量感知的虛擬機放置問題:已有研究發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的虛擬機流量是動態(tài)變化的,且大部分在相對穩(wěn)定的幅度內變化。本文用上下限取值區(qū)間隨機變量來表示時變的流量。對數(shù)據(jù)中心的觀測發(fā)現(xiàn),每個時刻并非所有虛擬機都有達到峰值的流量變化。

5、現(xiàn)有對每個虛擬機按照峰值進行靜態(tài)資源分配會造成資源的極大浪費。本文擬從統(tǒng)計意義上進行魯棒資源分配。考慮到所有虛擬機流量不會同時到峰值,用參數(shù)G控制流量同時到峰值的虛擬機數(shù)量,給出了基于G的二維資源分配魯棒優(yōu)化模型,并提出了一種啟發(fā)式算法。仿真實驗分析了G對所需資源的影響以及每個物理服務器上的帶寬容量約束違反概率的影響。
　　(3)流量感知的虛擬機遷移問題:在現(xiàn)有的虛擬機遷移解決方案中,跨機架的虛擬機間業(yè)務流量造成的網(wǎng)絡代價常常被忽