面向绿色云计算的虚拟机迁移评估研究

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云计算是一种基于网络的、按需的、弹性的、便携的资源共享模式,这种模式通常利用互联网为最终用户提供虚拟化的动态易扩展资源服务。云计算平台的正常运行需要消耗大量的能源用于存储计算相关设备、温控设施及电气设备的电力供给。绿色云计算特指以降低云基础设施的总体能耗为目的所做出的研究工作,譬如考虑平台设施的电力消耗、空间占用、热耗散等因素,以达到降低能耗和碳排放量的目的。随着云计算的规模日益扩大,其高能源消耗对自然环境造成了诸多不良影响,同时这也给云服务提供商带来较高的能源成本。因此,绿色云的研究计算引起了产业界、学术界和政府等研究人员的广泛关注。论文在面向绿色云计算的虚拟机迁移评估、推荐等方面进行了深入研究,并取得以下研究成果:  (1)将面向绿色云计算的虚拟机迁移工作看作是一种决策问题,根据层次分析法提出一种虚拟机评估模型,用于评估云计算服务器集群中虚拟机的利用率,为绿色云计算背景下的虚拟机迁移工作服务。模型从与虚拟机相关的各项因素角度出发分析虚拟机各属性特征,衡量其工作特点、使用情况和利用率等关键状态,形成综合化的虚拟机迁移准则,确定针对这些准则的相应指标,构建虚拟机迁移评估指标体系,参考专家对各特征之间的重要性评估情况,建立各特征之间的判断矩阵,从而获得各特征的权重值,对虚拟机集群进行评估,最后获得综合评估值,为云计算、绿色云计算相关管理者以及专家提供虚拟机迁移的决策支持。本文研究内容是面向绿色云计算虚拟机迁移工作的重要参考。同时分析与实验结果表明所提方法具有较强的实用价值。  (2)通过分析租用虚拟机的订购用户对虚拟机日常维护的操作特点、虚拟机正常运行时的启动、关机次数和虚拟机注册时长之间的相关性以及虚拟机用户应用服务和系统应用服务之间的特点,提出一种面向绿色云计算的虚拟机综合行为度量模型。该模型是面向绿色云计算虚拟机迁移评估模型的重要支撑,用于度量虚拟机的综合行为特征,是虚拟机运行状态的细化描述。该模型综合了虚拟机用户行为、虚拟机自身行为和虚拟机应用服务行为的度量,将虚拟机的使用情况表征为虚拟机的行为特征,对虚拟机进行细化区分。虚拟机用户行为度量用于度量虚拟机的租用用户在使用虚拟机时相对于虚拟机的行为特征。虚拟机行为度量综合虚拟机的租用(注册)时长以及开关机次数等特点,对虚拟机自身的使用情况进行度量。虚拟机应用服务行为度量用于度量虚拟机承载服务的使用情况。该项研究工作能够有效地给出虚拟机的综合使用特征,对云计算平台下能源的绿色使用有着非常重要的理论和实践意义。  (3)提出一种基于属性聚类的虚拟机迁移推荐模型,用于寻找迁移虚拟机推荐集合。本模型所得出的推荐集合可成为专家进行虚拟机迁移时重要的决策依据。模型首先通过计算认定迁移虚拟机和其他虚拟机之间的相似度,并以此构造虚拟机迁移属性特征矩阵,结合k-means聚类分析方法,对虚拟机相似度进行聚类分析,最后通过平均加权策略形成虚拟机迁移推荐。与相关的协同过滤推荐算法相比,本文基于属性聚类的虚拟机迁移推荐模型具有较好的推荐精度。该项研究为绿色云计算中虚拟机迁移操作提供了理论和现实依据,具有重要意义。
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