基于排队论的数据中心节能策略分析

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1、摘要摘要随着互联网的不断普及，各种前端的技术也随之而生，云计算以及其他方便快捷的通信方式使得大型数据中心得到越来越多人的关注。其中，数据中心的节能问题以及提高性能的方法引起了众多业界人士的兴趣。然而，至今为止，很少有研究采用具体方法对数据屮心节能问题做出足够详细的分析，并与数据屮心的服务质量问题相结合，寻找最优化的动态解决方案。对此，本文基于排队论的方法，使用数学建模的方式对数据屮心内能耗与性能Z间的关系进行了详细分析，在指出两者相互制约的关系的同时建立优化冃标,寻求折中的有利于性能和能耗两个变量的最优化解。本文的研究范阖基本概括了现阶段所研究的大型数据屮心的

2、几种类型：常规M/M/n系统模型下的数据中心，比较少见的G/M/A系统模型下的数据屮心，独立进行优化和决策的单一数据中心，还有多个数据屮心联合在一起使用整体决策的情况，此外，本文也着重讨论了数据屮心的同构和异构情况，并针对两者不同的性质，提出不同的内部优化方案。理论化的同构数据屮心内部的服务器动态调整是本文的最初出发点，其具体推导过程已在文中详细给出，虽然与异构数据屮心的研究方法大不相同，但是基于同构数据屮心理想模型的数学量化方法具有良好的参考价值，同时本文基于同构数据中心的仿真研究也发现了很多优化系统时的细小问题，并为后面的研究提供了经验。对于多域的数据中心

3、，本文依然以基于同构数据中心的模型处理，将重心放在负载均衡与能源利用的联合优化上，同时将数据中心内部的服务器分配决策与数据中心外界的任务分配决策分开，简化了求解过程。而对于多域数据中心的仿真结果证明了多数据屮心Z间相互合作提高利益的可行性。最后，本文根据在同构数据中心研究中得到的一些普遍性结论以及经验，利用异构数据中心内部的服务器差异，改善了一种已有的异构中心节能策略，提高了动态分配时的系统稳定性。关键词：排队论，节能，负载均衡，同构数据中心，异构数据中心ABSTRACTABSTRACTWiththeincreasingpopularityofInternet

4、servicesandcloudcomputing,bothenergyefficiencyandperformanceguaranteesaremajorconcernsfordatacenteroperators・However,onlyafewofpreviousworkselaboratethedynamicsystemworkingprocedurewhileusingspecificmathematicalmethodstostudyontherelationshipbetweenthetwocharacters-Therefore,thispap

5、erbuildsamathematicalmodelbasedonqueueingtheorytoanalyzetherelationshipbetweentheenergycostandperformanceofadatacente匸Moreover,webuildaoptimizationobjectiveaimedatimprovingbothperformanceandenergysavinginadatacenterbyfindingatradeoff.Thestudyonthedatacenterinthispaperalmostincludesa

6、llthedatacenterissuetypes,suchasthenormalmodelM/M/nandararemodelG/M/A,independentoptimizationinonesingledatacenterandthecooperativeoptimizationschemeamongmultipledatacenters.Besides,westudyalotaboutthehomogeneousdatacentersandheterogeneousdatacenters,andweproposedifferentoptimizatio

7、nschemesforbothofthemaccordingtotheirvaryingfeatures.Althoughabstractandtooideal,thedynamicschedulingonhomogeneousserversiswherethispaperstartedandisabletoshowsomevaluablepointsbesidesthegreatdifferencetoheterogeneousmodels・Therearealsosomegoodconclusionsgainedthroughthesimulationov

8、erhomogeneousdatace