面向云計算的能效智能路由理論與技術(shù)研究.pdf

1、隨著云計算中IT設(shè)備數(shù)量的不斷增加，數(shù)據(jù)中心的規(guī)模也越來越大，云計算環(huán)境下的能耗問題日益突出，能耗問題已成為制約互聯(lián)網(wǎng)和通信業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重大障礙。在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計中，主要通過冗余的鏈路和設(shè)備提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性，以應(yīng)對突發(fā)的故障失效，沒有考慮到網(wǎng)絡(luò)能效因素。因此，隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的不斷更新，能耗高、效率低，浪費多等諸多問題是實現(xiàn)節(jié)能面臨的一個挑戰(zhàn)。
　　云計算中各個虛擬機(jī)對資源的調(diào)度具有隨機(jī)性、突發(fā)性，相對于傳統(tǒng)的互聯(lián)

2、網(wǎng)而言，云計算的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)流量具有更大的波動性和時變性。在如此高度動態(tài)變化的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)下，如何降低網(wǎng)絡(luò)能耗并提高通信效率是云計算網(wǎng)絡(luò)面對的主要問題。本文研究面向云計算的高能效智能路由技術(shù)，旨在改善網(wǎng)絡(luò)性能并提高網(wǎng)絡(luò)能效。在傳統(tǒng)骨干網(wǎng)中，IP流的路徑的選擇主要是基于各種路由協(xié)議，這些協(xié)議算法實際上是選擇資源最大的鏈路帶寬或最小跳數(shù)進(jìn)行通信，這樣的選擇方式往往與節(jié)能的目的背道而馳，所以，僅僅依靠當(dāng)前的路由協(xié)議無法實現(xiàn)云計算的節(jié)能問題。本文在云計

3、算網(wǎng)絡(luò)柔性分離的基礎(chǔ)上，提出了三個能效智能路由算法，從路由技術(shù)層面開展了面向云計算的能效機(jī)制研究。
　　本文主要通過兩方面實現(xiàn)能效網(wǎng)絡(luò)，一是能效路由策略，二是休眠策略。提出了三種基于智能路由技術(shù)的路由算法，分別是基于小生境遺傳算法的能效路由算法(NGAERA)、基于能效優(yōu)先和認(rèn)知理論的路由算法(ECRA)和基于時間序列預(yù)測理論和休眠策略的路由算法(ARGMERA)。NGAERA算法通過隨機(jī)深度優(yōu)先搜索算法和適應(yīng)值得到初始種群，然后

4、利用小生境遺傳算法進(jìn)行遺傳操作，得到最小網(wǎng)絡(luò)能耗的全局最優(yōu)解，但該算法的時間復(fù)雜度較高。為此，本文提出ECRA算法，該算法在能效優(yōu)先思想的基礎(chǔ)上，將OSPF路由協(xié)議中經(jīng)典Dijkstra路由算法與認(rèn)知理論相結(jié)合，實現(xiàn)了權(quán)重自適應(yīng)的最小能耗路由算法，使其能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)能耗動態(tài)地改變鏈路權(quán)重，保證網(wǎng)絡(luò)的能耗最小。最后，針對云計算網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)流量高度動態(tài)變化的特性，本文提出了ARGMERA路由算法。該算法分為兩個部分，第一部分利用時間序列預(yù)測理論建