云环境下基于虚拟机动态迁移的资源调度策略研究

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云计算环境下,随着不同用户对不同类型资源需求的增加,云提供商需提供大量的资源以满足不同用户的请求。然而,云计算数据中心为满足用户需求消耗了大量的能源,增加了系统运行成本和二氧化碳的排放。高效的资源调度机制和资源调度策略能够更好地降低能耗,实现节点间的负载均衡。   由于传统的资源调度往往只考虑了负载均衡或者经济效益的需求,缺乏对能耗、服务质量和动态地负载均衡策略。另外,同一云计算环境下部署应用服务有多个,需合理的调度资源才能达到满足服务质量需求、动态地调整负载均衡和节能的目的。而如何有效地均衡云环境下资源的负载和减少数据中心的能耗成为了一个亟待解决的问题。   本文结合云计算的虚拟化和可扩展性特点,针对现有云环境中资源调度管理和调度方案中存在问题进行了分析。设计新的资源调度方案来优化资源的部署,以降低云数据中心的能源消耗,同时保证服务等级协议和提高资源的利用率,实现高性能低功耗的运行机制。本文的主要工作如下:   (1)建立了基于云资源代理机制的虚拟机动态迁移资源调度框架。由于云计算中资源的类型各异和虚拟机本身的迁移会增大系统的管理开销,采用基于云资源代理机制实现多个虚拟机资源共享同一个资源节点,这样每次迁移只需传输虚拟机的镜像文件,降低迁移粒度,同时屏蔽了各个资源节点间的异构性以便迁移。   (2)研究了基于双阈值虚拟机动态迁移优化的资源调度算法。该算法通过实时地迁移负载过重的资源节点上的虚拟机,有效地整合负载低的空闲资源节点并将其关闭或切换到休眠模式,使得云计算中资源得到较好的利用,整个系统资源负载趋于均衡,并减少了能源的消耗。综合考虑迁移时间和用户服务质量的需求,利用平均法计算资源节点负载值,避免因瞬时峰尖值导致不必要的迁移。   本文通过扩展云计算仿真器CloudSim2.1,对建立的基于云资源代理机制的虚拟机动态迁移框架模型和基于双阈值的虚拟机动态迁移优化的资源调度算法进行了仿真。初步实验结果表明,该策略能够减少迁移次数和迁移时间,降低虚拟机迁移能耗,从而尽最大努力满足服务等级协议(SLA)的需求和实现负载均衡。  
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