基于OpenStack的網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化應(yīng)用節(jié)能研究.pdf

1、基于專有硬件設(shè)備的設(shè)施和服務(wù)越來(lái)越難以滿足電信運(yùn)營(yíng)商嘗試加快部署新的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的需求，在此背景下，網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV，Network Functions Virtualization）應(yīng)運(yùn)而生。采用標(biāo)準(zhǔn)虛擬化技術(shù)，NFV允許各類網(wǎng)絡(luò)功能以軟件的形式運(yùn)行在位于數(shù)據(jù)中心、節(jié)點(diǎn)以及最終用戶端的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的大容量服務(wù)器、存儲(chǔ)器和交換機(jī)上。由此帶來(lái)的種種好處使得NFV成為當(dāng)前電信運(yùn)營(yíng)商和IT廠商研究的熱點(diǎn)。目前來(lái)看，NFV業(yè)務(wù)在非工作高峰期有大量

2、的服務(wù)器資源及能源被浪費(fèi)，因此研究針對(duì)NFV應(yīng)用的節(jié)能調(diào)度對(duì)其推廣和普及有一定的意義。
　　針對(duì)上述問(wèn)題，本文提出了一種NFV節(jié)能調(diào)度算法，并基于OpenStack平臺(tái)設(shè)計(jì)了一個(gè)調(diào)度系統(tǒng)。論文從對(duì)數(shù)據(jù)中心資源能耗情況的監(jiān)控與分析著手，首先設(shè)計(jì)了采集物理服務(wù)器及虛擬機(jī)資源使用情況的方法，然后使用采集到的數(shù)據(jù)，校驗(yàn)得出了服務(wù)器和虛擬機(jī)的能耗模型。分析服務(wù)器能耗模型發(fā)現(xiàn)，服務(wù)器空閑時(shí)消耗的能源是其能耗的主要成分，因此在滿足同等的虛擬機(jī)需

3、求的前提下，使用的服務(wù)器越少，消耗的電力也就越少。由于一個(gè)NFV業(yè)務(wù)可以看做是一組運(yùn)行在數(shù)據(jù)中心虛擬機(jī)上的虛擬化功能組件，研究NFV節(jié)能需要解決的問(wèn)題就是如何將這些虛擬機(jī)整合集中到數(shù)據(jù)中心少部分的物理服務(wù)器上去。
　　基于此，本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于概率函數(shù)的最小化開機(jī)服務(wù)器數(shù)量節(jié)能調(diào)度算法。該算法旨在減少運(yùn)行NFV應(yīng)用所需的服務(wù)器數(shù)量，為達(dá)到這一目標(biāo)，算法在分配時(shí)采用了最大化利用率分配概率函數(shù)，以充分利用服務(wù)器上的資源；同時(shí)在服務(wù)器

4、利用率較低時(shí)，嘗試將其上的虛擬機(jī)全部遷移，以便關(guān)閉服務(wù)器來(lái)節(jié)省能耗，如果不能將服務(wù)器遷空，則不進(jìn)行遷移以減少遷移對(duì)服務(wù)質(zhì)量的影響。此外，算法還優(yōu)化了服務(wù)器過(guò)載情況下對(duì)待遷移虛擬機(jī)的選擇。
　　最后，論文分別在模擬系統(tǒng)及真實(shí)系統(tǒng)下，使用基于真實(shí)NFV業(yè)務(wù)流量制定的負(fù)載模型對(duì)節(jié)能算法進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果表明該算法在模擬環(huán)境下比VMware DRS節(jié)能約30％，比EcoCloud算法節(jié)能約10%；在真實(shí)環(huán)境下相比VMware DRS算法約節(jié)