基于能效管理的云计算资源调度模型及算法
关键词：云计算；虚拟机放置；遗传算法；能耗优化4948
Resource Scheduling Model and Algorithm Based on Energy Efficiency Management in Cloud Computing
Abstract: At the present, the problem of high energy consumption in cloud computing is more and more serious. This paper analyzes energy consumption of the data center from the perspective of the virtual machine placement. First of all, I analyze the space and time factors of the virtual machine placement ---not only considers the effectiveness of the virtual machine capabilities, but also considers the time balance of the virtual machines which are in the same server. Then I use grouping genetic algorithm for virtual machine placement, in order to use the least physical machine resources to meet all the demand of virtual machines. Finally, I imitate genetic algorithm and best adaptation algorithm in Visual Studio 2005 with C# language. The experiments show: relative to the best fit algorithm, genetic algorithm is better able to reduce energy consumption.
Key word：Cloud Computing; Virtual Machine Placement; Genetic Algorithm; Energy Optimization
目 录
摘 要 1
引言 2
1 数据中心能耗优化管理的研究现状 3
1.1 云计算系统能耗模型 3
1.2 虚拟机放置算法 3
2 云计算能耗管理的模型 4
2.1 研究场景 4
2.2 单个服务器上的能耗 5
2.3 整个系统的能耗 5
3 算法实现 6
3.1 虚拟机放置的空间布局 6
3.2 虚拟机放置的时空权衡 6
3.3 虚拟机分组 7
3.4 虚拟机映射 8
4 仿真环境与结果分析 11
4.1 对遗传算法的收敛性进行验证 11
4.2 虚拟机的时间异构性对系统能耗的影响 11
4.3 虚拟机的数量对系统能耗的影响 12
4.4 虚拟机能力异构性对系统能耗的影响 13
5 总结 13
参考文献 14
致谢 15
基于能效管理的云计算资源调度模型及其算法
引言
云计算技术作为当前国内外计算机技术研究的重点和前沿领域，是集群计算，并行计算和网格计算的进一步发展。其主要优势在于能够使用户迅速降低硬件成本和提升计算能力及存储能力，用户可以以低的成本获得高的服务质量。但是，要实现低成本、高效、安全、易用的云计算系统依然面临诸多挑战，其中，高能耗是云计算系统最为严重的问题之一。
2012年5月28日，国家能源局原局长张国宝在一次活动上表示，当前非常流行的云计算模式，属高能耗项目。他分析说，中国联通数据中心的能耗数据显示，该中心每年耗电99亿千瓦时。以中国目前标准煤的效能看，需要消耗92万吨标准煤才能提供足够的电力供中国联通数据中心的能耗需求。而中国电信数据中心年耗电112亿千瓦时，总计年需消耗102.95万吨标准煤。另外据绿色和平的一份报告观测，到2020年，全球主要IT营运商“云计算”（包括数据处理和电信网络）的能耗将近2万亿千瓦时，超过德、法、加和巴西等4国的能耗总和。