云计算环境下基于需求预测的虚拟机节能分配方法研究-论文.pdf

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1、小型微型计算机系统2013年4月第4期JournalofChineseComputerSystemsV0L34No．42013云计算环境下基于需求预测的虚拟机节能分配方法研究吴毅华，曹健，李明禄(上海交通大学计算机科学与工程系可扩展计算上海市重点实验室，上海200240)E—mail：darwink@sjtu．edu．ca摘要：在云计算环境中，大量用来处理各种用户需求的虚拟机分布在具有相异物理配置的主机上．维持这些主机和配套设施的正常运转需要消耗大量的能源．为了控制云计算环境的运营支出并提高其能源利用率，提出了基于需求预测的虚拟机节能分

2、配方法．首先，由于用户需求通常具有时变性且符合一定的季节性模型，所以利用Holt-Winters指数平滑法对后续周期的需求进行预测．其次，根据预测结果，利用修改后的背包算法在主机之间合理地分配虚拟机．最后，利用自优化模块对预测模型中的参数进行自适应更新，并确定合适的预测周期．实验表明该方法可以有效减少主机的开关机操作次数，从而降低云计算环境中无谓的能源消耗．关键词：云计算；能源消耗；需求预测；虚拟机分配；背包算法；自优化中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1000—1220(2013)04-0778-05EnergyEfici

3、entAllocationofVirtualMachinesinCloudComputingEnvironmentsBasedonDemandForecastWUYi。hua，CAOJian。LIMing‘lu(ShanghaiKeyLaboratoryofScalableComputingandSystems，DepartmentofComputerScienceandEngineering，ShanghaiJiaotongUniversity，Shanghai200240，China)Abstract：Incloudcomputin

4、genvironments，demandsfromdifferentusersareoftenhandledonvirtualmachines(VMs)whicharedeployedoverplentyofhosts．Hugeamountofelectricalpowerisconsumedbythesehostsandauxiliaryinfrastructuresthatsuppo~them．However，demandsareusuallytime—variantandofsomeseasonalpaaern．Itispossi

5、bletoreducepowerconsumptionbyfore—castingvaryingdemandsperiodicallyandallocatingV]VIsaccordingly．Inthispaper，weproposeapower—savingapproachbasedondemandforecastforallocationofVMs．Firstofal1．weforecastdemandsofnextperiodwimHolt—Wintersexponentialsmoothingmethod．Second，amo

6、difiedknapsackalgorithmisusedtofindtheappropriateallocationbetweenVMsandhosts．Third，aself-opti—mizingmoduleupdatesthevaluesofparametersinHolt—Wintersmodelanddeterminesthereasonableforecastfrequency．WecarriedoutasetofexperimentswhoseresultsindicatethatourapproachCanreduce

7、thefrequencyofswitchingon／ofhosts．Incomparisonwithotherapproaches，thismethodleadstoconsiderablepowersavingforcloudcomputingenvironments．Keywords：cloudcomputing；powerconsumption；demandforecast；allocationofvirtualmachines；modifiedknapsackalgorithm；self-optimization1引言过程中不但

8、没有执行任何有价值的操作，而且还消耗了部分能源．为了避免上述情况的发生，我们提出可以将闲置主机切不断膨胀的对计算资源的需求引发了云计算服务器以及换进入待机状态，与频繁开关主机的操作相比，这种方式可以电力、冷