一种降低数据中心能耗的虚拟机配置算法

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1、一种降低数据中心能耗的虚拟机配置算法Avirtualmachineplacementalgorithmtoreduceenergyconsumptionindatacenter学科专业：电气工程研究生：游金阔指导教师：杨挺教授天津大学电气与自动化工程学院二零一五年十二月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作

2、了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要随着云计算的快速发展，为了满足应用服务的资源和质量要求，作为其底层物理支撑的数据中心的规模越来越大。数据中心消耗了大量的电能，加

3、重了企业的运营成本，释放出的大量二氧化碳对环境造成了巨大损害。所以数据中心节能研究是当今研究的热点问题。本文正是基于此，首先简要介绍了数据中心的关键技术之一虚拟化技术，该技术可以将数据中心的软硬件资源抽象化，以虚拟机的形式对用户提交的作业进行处理。然后详细介绍了虚拟机放置问题，不同的虚拟机放置方案对数据中心的能量消耗影响很大。当前对数据中心节能方面的研究主要从降低物理机能耗或者降低网络设备能耗两个方面分别展开研究。从整个数据中心全局的角度考虑，我们选择协同优化物理机能耗和网络设备能耗来降低数据中心能耗作为研究的出发点。针对数据中心中的虚拟机放置问

4、题，建立物理机和交换机能耗模型，基于数据中心虚拟机化技术，建立以物理机和交换机能耗之和为目标，以物理机CPU容量和链路带宽容量为约束的优化模型，并将该问题抽象为装箱问题。然后对解决虚拟机放置的降序最佳适应算法加以改进，结合任务之间的通信特性设计了与之对应的NSBDF算法。采用对角加边计算模型（BBDF）对NSBDF算法进行仿真，验证算法的有效性。关键词：数据中心，虚拟化，能耗，装箱问题ABSTRACTWiththerapiddevelopmentofcloudcomputing,inordertomeetthedemandoftheapplica

5、tionserviceinresourcesandquality,astheunderlyingphysicalsupport,thesizeofdatacenterisgrowing.Datacentershaveconsumedalargeamountofpower,increasedtheoperatingcostsofenterprisesandreleasedalargeamountofcarbondioxidecausinggreatdamageontheenvironment.Soenergysavingresearchindata

6、centerisahotissueintheworld.Basedonthesituation,firstofall,thepaperintroducesvirtualizationtechnology,onekeytechnologyofthedatacenter,whichcanmakesoftwareandhardwareofthedatacenterbevirtualized.Then,thepaperintroducestheproblemofvirtualmachineplacement,andthedifferentvirtualm

7、achineplacementschemeshaveagreatinfluenceontheenergyconsumptionofdatacenters.Atpresent,theresearchontheenergyefficiencyindatacentersismainlyfromthetwoaspects,reducingenergyconsumptionofthephysicalmachineandreducingtheenergyconsumptionofthenetwork.Consideringthewholedatacenter

8、,thepaperchoosestooptimizetheenergyconsumptionofthephysicalmachinean