本文關鍵詞：降低數據中心能耗提高網絡服務質量優(yōu)化算法研究

  更多相關文章： 云計算 MapReduce 科學計算 數據中心 遺傳算法 能耗

【摘要】：在如今云計算數據中心中，網絡設備的能耗占據很大的比例。隨著虛擬機遷移技術及可編程交換機技術的發(fā)展，越來越多的控制策略和優(yōu)化方法被引入，來降低數據中心網絡設備能耗和提高網絡服務質量。本文首先介紹分析了云計算數據中心的虛擬機遷移技術和通信數據流特性。針對現今云計算數據中心的兩大類主要業(yè)務：MapReduce處理的普通互聯網業(yè)務和科學計算類業(yè)務，本文分別提出了“改進的遺傳算法”和“基于業(yè)務感知的虛擬機放置及路由調度算法”（JAVPRS）來優(yōu)化虛擬機的放置序列和路由鏈路。 考慮到數據中心的虛擬機和服務器數量的巨大性，在針對MapReduce類型業(yè)務的遺傳算法中，本文提出了一種新穎的基因編碼方式：虛擬機及物理機的二維編碼方式。并且基于此編碼的交叉操作，以獨立維度間作為分割點，既保留了虛擬機間的耦合特性又保證了解空間的遍歷。 對于科學計算類型業(yè)務， JAVPRS算法根據業(yè)務通信流的通信時間特性，將超過通信時間門限值的業(yè)務遷移到“鄰近”的物理機中，并且將通信數據流整合到部分通信鏈路中，使得啟用的交換機數量最少。同時，在已啟用的交換機和通信鏈路中實行負載均衡策略。 這兩種優(yōu)化算法均以降低數據中心網絡設備能耗、提高網絡帶寬利用率和提升網絡服務質量為目標。在NS2仿真環(huán)境下對Fat-tree拓撲結構的數據中心進行仿真。仿真結果顯示，在數據中心處理MapReduce類型業(yè)務時，應用本文遺傳算法優(yōu)化虛擬機放置方式后，可明顯減低網絡設備能耗和數據丟包率，大幅度提高網絡吞吐量，并有效降低數據包延時（最少可降低2.6%）；對于科學計算類業(yè)務應用JAVPRS算法后，數據中心網絡設備能耗最少可降低3.1%，數據包延時最多可降低8.1%，網絡吞吐量最多可提高11%。說明本文算法通過優(yōu)化虛擬機放置及動態(tài)路由配置，，能夠降低網絡設備能耗并提升網絡服務質量。
【關鍵詞】：云計算 MapReduce 科學計算 數據中心 遺傳算法 能耗
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TP308;TP393.05
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 目錄7-9
• 第一章 緒論9-14
• 1.1 課題研究背景9-10
• 1.2 課題研究現狀10-12
• 1.3 課題研究意義及創(chuàng)新點12-13
• 1.4 論文組織結構13-14
• 第二章 云計算數據中心特點14-22
• 2.1 數據中心拓撲結構14-16
• 2.1.1 VL2 拓撲結構15
• 2.1.2 Fat-tree 拓撲結構15-16
• 2.2 數據中心業(yè)務模式16-18
• 2.2.1 普通互聯網業(yè)務16-17
• 2.2.2 科學計算工作流17-18
• 2.3 虛擬機遷移技術18-19
• 2.4 數據中心網絡流量特性19-20
• 2.5 網絡交換機特性及其能耗模型20-22
• 第三章 數據中心網絡設備節(jié)能問題模型22-32
• 3.1 網絡能耗模型建立及優(yōu)化目標22-25
• 3.2 MapReduce 工作機間通信模型25-27
• 3.3 科學計算各工作機間通信模型27-28
• 3.4 最短路由表生成策略28-32
• 第四章 虛擬機放置及路由調度算法32-50
• 4.1 MapReduce 類型業(yè)務計算的虛擬機優(yōu)化配置方式33-37
• 4.1.1 改進的基因編碼方式33-34
• 4.1.2 其他運算算子34-35
• 4.1.3 算法調度35-36
• 4.1.4 路由選擇36-37
• 4.2 承載科學計算類型業(yè)務的虛擬機配置優(yōu)化方法37-50
• 4.2.1 虛擬機初步放置序列39-42
• 4.2.2 虛擬機排列順序全局尋優(yōu)42-44
• 4.2.3 路由調度44-46
• 4.2.4 算法參數設計46-50
• 第五章 實驗仿真及分析50-72
• 5.1 仿真環(huán)境50
• 5.2 MapReduce 類型業(yè)務仿真及評價50-57
• 5.2.1 仿真參數設置51-52
• 5.2.2 仿真結果52-57
• 5.3 科學計算類業(yè)務仿真及評價57-72
• 5.3.1 仿真參數設置57-59
• 5.3.2 仿真結果59-72
• 第六章 總結與展望72-74
• 6.1 全文總結72-73
• 6.2 工作展望73-74
• 參考文獻74-78
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明78-79
• 致謝79

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前2條

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2 李君斌;金心宇;張昱;;基于NS-2低丟包率自適應多速率VoIP系統(tǒng)的QoS研究[J];江南大學學報(自然科學版);2008年04期

本文編號：1077628