数据中心资源动态调度方法的研究与实现

摘要

随着云计算的快速发展，越来越多的公有云和私有云被大量建立，这导致了众多的云服务提供商着重致力于数据中心的建设。数据中心的数量和规模也正因此呈现高速增长的趋势，这带来的一个最直接的影响就是数据中心的能耗问题日趋严重。能耗问题主要是由服务器的资源利用率比较低导致其经常处于低负载或者闲置状态而造成的资源浪费的情况。 针对于节能问题，本文对数据中心资源调度问题进行深入的分析和研究。首先结合数据中心资源调度的对象对现有的资源调度方式进行了分析，其中对虚拟机的分配和在线迁移进行了深入的分析。其次，对资源调度方法的性能进行了综合的分析，并且从能耗和性能权衡的角度对资源调度进行综合的考虑。再次，通过对现有的云平台的技术特点进行研究并结合资源调度的流程提出了动态资源调度框架的设计。最后，本文提出了数据中心资源动态调度的方法并对其三个步骤做了详细的说明，同时通过CloudSim框架对方法的整个情况进行验证，并在此基础上分析调度方法的综合性能。 本文提出的数据中心资源动态调度方法是利用虚拟化技术通过虚拟机的在线迁移方式，对其在不同的物理服务器之间进行资源的整合进而关闭空闲的服务器来达到调度目的。该方法通过对节能和资源的负载均衡以及最小化迁移等目标着重统一考虑，主要解决了虚拟机迁移过程中的迁移触发时机确定、目标虚拟机和服务器的选取等问题。在解决的过程中采用多资源因素综合判定以及连续变化的阈值结合负载的预测等方式实现迁移的延时触发，并且结合数据中心的饱和度因素从整体的角度考虑降低运行状态的物理服务器数量进而实现统一调度。

目录

声明

摘要

1．1研究背景和目的

1．2国内外研究现状

1．3研究内容与方法

1．4论文组织结构

第2章相关技术

2．1虚拟化技术简介

2．1．1虚拟化定义和目标

2．1．2数据中心虚拟化

2．1．3实时迁移技术

2．2数据中心资源调度方法简介

2．2．1节能驱动的调度方法

2．2．2性能优先的调度方法

2．2．3成本优先的调度方法

2．3云服务等级协议简介

2．4本章小结

第3章数据中心资源动态调度方法的分析与研究

3．1数据中心资源调度对象类型分析

3．1．1服务器类型分析

3．1．2资源因素和负载类型分析

3．1．3能耗模型分析

3．2虚拟机分配和迁移方法的分析研究

3．2．1分配方法的分析和研究

3．2．2在线迁移方法的分析和研究

3．3能耗和性能的权衡策略分析

3．3．1资源调度性能分析

3．3．2能耗和性能的权衡分析

3．4数据中心资源调度过程分析

3．4．1资源调度结构分析

3．4．2在线迁移流程分析

3．5本章小结

第4章数据中心资源动态调度方法

4．1虚拟机迁移时机的确定

4．1．1多因素负载判定模型

4．1．2上下限迁移的触发条件

4．1．3服务器高低负载检测策略

4．2待迁移目标虚拟机的选取

4．2．1资源的负载均衡

4．2．2最小化迁移

4．3目标服务器的选取

4．3．1群聚效应的避免

4．3．2饱和度的影响

4．4能耗和性能的权衡

4．5本章小结

第5章数据中心资源动态调度方法实现

5．1资源调度框架

5．2资源信息监控采集的实现

5．3资源调度方法的实现

5．4调度方法的实验与分析

5．4．1实验环境

5．4．2实验数据

5．4．3实验结果与分析总结

5．5本章小结

第6章总结与展望

6．1工作总结

6．2展望

参考文献

攻读学位期间发表的论文及参与的科研项目

致谢