云计算环境中绿色服务级目标的分析_量化_建模及评价_孙.pdf

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1、第３６卷第７期计算机学报Ｖｏｌ．３６Ｎｏ．７２０１３年７月ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＣＯＭＰＵＴＥＲＳＪｕｌｙ２０１３云计算环境中绿色服务级目标的分析、量化、建模及评价孙大为１），２）３）１），４）１）常桂然陈东王兴伟１）（东北大学信息科学与工程学院沈阳１１０８１９）２）（清华大学计算机科学与技术系北京１０００８４）３）（东北大学计算中心沈阳１１０８１９）４）（麻省大学计算机科学系阿默斯特美国０１００２）摘要高能效性问题是开启绿云计算新纪元的主要障碍之一．特别是随着全球气候变化和对能量依赖程度的不断增加，绿色计算作为一种新的高端计算

2、，受到了人们的广泛关注．为了实现云计算能耗的最小化，实现对绿色服务级目标的可量化和可管理，我们开展了关于云计算环境中绿色服务级目标的分析、量化、建模及评价的研究．在本文中，首先给出了绿云的定义．随后，通过借鉴服务级目标和绿色计算的相关理论，对实现绿色服务级目标的原理进行了系统的分析．之后，基于绿云的原理和方法，提出了一种多维能耗模型Ｍ２ＥＣ．理论和实验结果均表明Ｍ２ＥＣ模型在高能效方面具有明显优势，实现了云计算环境中能耗和服务级目标之间的均衡．关键词服务级目标；高能效；绿色云；绿色计算；云计算；大数据中图法分类号ＴＰ３９３ＤＯＩ号１０．３

3、７２４／ＳＰ．Ｊ．１０１６．２０１３．０１５０９Ｐｒｏｆｉｌｉｎｇ，Ｑｕａｎｔｉｆｙｉｎｇ，ＭｏｄｅｌｉｎｇａｎｄＥｖａｌｕａｔｉｎｇＧｒｅｅｎＳｅｒｖｉｃｅＬｅｖｅｌＯｂｊｅｃｔｉｖｅｓｉｎＣｌｏｕｄＣｏｍｐｕｔｉｎｇＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ１），２）３）１），４）１）ＳＵＮＤａ－ＷｅｉＣＨＡＮＧＧｕｉ－ＲａｎＣＨＥＮＤｏｎｇＷＡＮＧＸｉｎｇ－Ｗｅｉ１）（ＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１０８１９）２）（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ

4、ｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８４）３）（ＣｏｍｐｕｔｉｎｇＣｅｎｔｅｒ，ＮｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１０８１９）４）（ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ，Ａｍｈｅｒｓｔ，ＭＡ０１００２，ＵｎｉｔｅｄＳｔａｔｅｓ）ＡｂｓｔｒａｃｔＨｉｇｈｅｎｅｒｇｙｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｉｓｓｕｅｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍａｊｏｒｏｂｓｔａｃｌｅｓｆｏｒｏｐｅｎｉｎｇｕｐ

5、ｔｈｅｎｅｗｅｒａｏｆｔｈｅｌｏｎｇｄｒｅａｍｅｄｖｉｓｉｏｎｏｆｃｏｍｐｕｔｉｎｇａｓａｇｒｅｅｎｃｏｍｐｕｔｉｎｇｗｉｔｈｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅｃｌｏｕｄｄａｔａｃｅｎｔｅｒｓ．Ｉｎｐａｒｔｉｃｕｌａｒ，ｗｉｔｈｔｈｅｇｌｏｂａｌｃｌｉｍａｔｅｃｈａｎｇｅａｎｄｔｈｅｅｖｅｒｇｒｏｗｉｎｇｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅｏｎｅｎｅｒｇｙ，ｇｒｅｅｎｃｏｍｐｕｔｉｎｇ，ａｓａｈｉｇｈ－ｅｎｄｃｏｍｐｕｔｉｎｇｐｌａｔｆｏｒｍ，ｈａｓｒｅｃｅｉｖｅｄｅｘｔｅｎｓｉｖｅａｔｔｅｎｔｉｏｎ．Ｔｏｍｉｎｉｍｉｚｅｅｎ－ｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎａｎｄｔ

6、ｏａｃｈｉｅｖｅｔｈｅｑｕａｎｔｉｆｉａｂｉｌｉｔｙａｎｄｍａｎａｇｅａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｈｉｇｈｇｒｅｅｎｓｅｒｖｉｃｅｌｅｖｅｌｏｂｊｅｃｔｉｖｅｓｆｏｒｃｌｏｕｄｃｏｍｐｕｔｉｎｇｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ，ｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓ，ｑｕａｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｇｒｅｅｎｓｅｒｖｉｃｅｌｅｖｅｌｏｂｊｅｃｔｉｖｅｓｆｏｒｃｌｏｕｄｃｏｍｐｕｔｉｎｇｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓａｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎｏｆｇｒｅｅｎｃｌｏｕｄｉｓ

7、ｇｉｖｅｎａｎｄｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓｆｏｒｉｍｐｌｅｍｅｎｔｉｎｇｈｉｇｈｇｒｅｅｎｓｅｒｖｉｃｅｌｅｖｅｌｏｂｊｅｃｔｉｖｅｓａｒｅｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙａｎａｌｙｚｅｄｂｙｒｅｆｅｒｒｉｎｇｔｏｔｈｅｓｅｒｖｉｃｅｌｅｖｅｌｏｂｊｅｃｔｉｖｅａｎｄｇｒｅｅｎｃｏｍｐｕｔｉｎｇｔｈｅｏｒｉｅｓ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓａｎｄｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙｏｆｇｒｅｅｎｃｌｏｕｄ，ａｍｕｌｔｉ－ｍｅｔｒｉｃｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｍｏｄｅｌＭ２ＥＣｉｓｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ．Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｓｗｅｌｌａ

8、ｓｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｃｏｎ－收稿日期：２０１１－１２－２０；最终修改稿收到日期：２０１３－０４－２４．本课题得到国家杰出青年科学基金（６１２２５０１２）、国家自然科学基金（