數(shù)據(jù)中心作為信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施,在電子政務(wù)、金融、電信等領(lǐng)域信息化建設(shè)的推動下,其建設(shè)已經(jīng)進入快速發(fā)展階段。然而,伴隨而來的數(shù)據(jù)中心高能耗,以及產(chǎn)生的環(huán)境污染等問題,已經(jīng)成為世界各國都非常關(guān)注的問題。隨著虛擬化技術(shù)的迅速普及,它已經(jīng)被認為是建設(shè)綠色數(shù)據(jù)中心,提高數(shù)據(jù)中心能耗利用率的關(guān)鍵技術(shù)之一。目前大多數(shù)針對數(shù)據(jù)中心的資源和能耗管理的技術(shù)都是構(gòu)建在虛擬化技術(shù)之下。但在實際應(yīng)用中缺乏對虛擬化數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)性的能耗研究依據(jù),用以指導(dǎo)各種虛擬化能耗管理方案的部署,使得基于虛擬化的能耗管理不能有效與數(shù)據(jù)中心結(jié)合。因此研究虛擬化環(huán)境下的數(shù)據(jù)中心能耗特性,對指導(dǎo)虛擬化能耗管理具有重要意義。 本課題來源于國家自然基金項目,該項目希望建設(shè)基于虛擬化的大規(guī)模綠色數(shù)據(jù)中心測試床,集中創(chuàng)建,管理和監(jiān)控虛擬機,并針對不同業(yè)務(wù)需求,進行性能、能耗利用率評估,得到軟硬件整體解決方案,為將來的大規(guī)模綠色數(shù)據(jù)中心推廣建立基礎(chǔ)。為了使得整體能耗管理方案——Elastic VM Pool能夠有效部署,本課題提供了對虛擬化數(shù)據(jù)中心能耗的各項主要影響因子和虛擬機在線的能耗研究,從而為數(shù)據(jù)中心的能耗管理提供全方位的依據(jù)。 本文主要研究工作和創(chuàng)新主要包括以下幾點: 1.能耗監(jiān)控可視化原型平臺:建立整個數(shù)據(jù)中心的能耗監(jiān)控可視化平臺,根據(jù)全局Power Capping策略,動態(tài)調(diào)整能耗,采集異構(gòu)多源的資源、能耗、制冷等數(shù)據(jù),建立智能數(shù)據(jù)監(jiān)測和采集平臺。 2.虛擬化數(shù)據(jù)中心單節(jié)點能耗模型:以數(shù)據(jù)中心各個單節(jié)點服務(wù)器作為監(jiān)控單元。采用對該節(jié)點的實時監(jiān)控數(shù)據(jù),對影響單節(jié)點服務(wù)器能耗的各項因子(CPU利用,頻率,內(nèi)存等)逐一進行研究,觀察其對整體功耗的影響,并進行數(shù)學(xué)建模,使得單節(jié)點的能耗可預(yù)測。 3.虛擬機在線遷移能耗研究:虛擬化技術(shù)通過物理資源的整合,資源的動態(tài)調(diào)度等進行能耗管理。通過對虛擬機在線遷移的能耗研究,并嘗試建立在線遷移的能耗模型,能夠有效指導(dǎo)虛擬機在線遷移技術(shù)的部署。 本論文通過對虛擬化數(shù)據(jù)中心各項能耗影響因素和技術(shù)的測試研究,建立的數(shù)據(jù)中心單節(jié)點的能耗模型誤差小于3%,以此建立起的在線遷移功耗模型與實際功耗誤差小于5%,為基于虛擬化技術(shù)的能耗管理研究提供了很好的量化依據(jù)。另外,實驗數(shù)據(jù)也表明,相對于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心節(jié)能技術(shù),資源整合策略能夠有效降低整體系統(tǒng)能耗,提高資源利用率。
【學(xué)位單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2011
【中圖分類】：TP308
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 概述
        1.2.2 單節(jié)點服務(wù)器能耗建模的相關(guān)研究
        1.2.3 虛擬機在線遷移的相關(guān)研究及其局限性
    1.3 研究目標
    1.4 論文結(jié)構(gòu)
    1.5 本章小結(jié)
第二章 虛擬化數(shù)據(jù)中心的能源管理
    2.1 引言
    2.2 資源整合技術(shù)方法
        2.2.1 相同應(yīng)用的資源整合技術(shù)
        2.2.2 不同應(yīng)用的資源整合技術(shù)
        2.2.3 定向整合
    2.3 虛擬化功耗控制方法
        2.3.1 虛擬化層次模型帶來的挑戰(zhàn)
        2.3.2 解決方法
    2.4 彈性虛擬機池
    2.5 本章小結(jié)
第三章 虛擬機在線遷移能耗模型設(shè)計
    3.1 引言
    3.2 數(shù)據(jù)中心單節(jié)點下的能耗建模
        3.2.1 數(shù)據(jù)中心單節(jié)點能耗建�？尚行苑治�
        3.2.2 單節(jié)點能耗建模方案
    3.3 虛擬機在線遷移功耗模型
        3.3.1 虛擬機在線遷移過程分析
        3.3.2 虛擬機在線遷移能耗研究
        3.3.3 虛擬機在線遷移能耗建模方案
    3.4 本章小結(jié)
第四章 實驗驗證與分析
    4.1 引言
    4.2 實驗測試環(huán)境搭建
        4.2.1 硬件環(huán)境
        4.2.2 軟件環(huán)境
        4.2.3 Elastic VM Pool的搭建
    4.3 實驗結(jié)果及分析
        4.3.1 單服務(wù)器下的能耗實驗分析
        4.3.2 單服務(wù)器下的能耗實驗分析
        4.3.3 虛擬機在線遷移的能耗
    4.4 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
參考文獻
致謝
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄

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本文編號：2858584