基于BP神经网络负载预测的虚拟机部署策略

针对传统基于择优选择的虚拟机部署机制忽略了业务对负载指标要求的差异,并且对目标服务器的负载缺乏有效预测,易导致负载不均衡和虚拟机过度迁移等问题,提出一种优化的虚拟机部署策略.首先设计一种改进的BP神经网络算法对服务器节点的负载进行预测,然后实施虚拟机加权部署,使虚拟机部署在合适的服务器上.实验结果显示:该策略在基于时间序列的负载预测上具有较高的拟合精度,可提升虚拟机部署的稳定性.     

IaaS云计算中虚拟机部署算法研究

针对基础设施即服务(IaaS)模式的云计算应用系统,以减少宿主机使用数量、提高宿主机资源利用率为优化目标,研究了虚拟机集合向宿主机集合部署算法.分析了虚拟机部署基本原则,提出了扩展降序最佳适应(EBFD)算法,该算法将宿主机和虚拟机资源量化、排序,并引入初始长度的概念.对比了EBFD算法和其他装箱算法的基本性能;针对虚拟机部署,将EBFD算法和已有虚拟机部署算法进行比较,结果表明EBFD算法有较好的调度效果.     

云环境下面向能耗降低的虚拟机部署算法

为降低大规模数据中心的能耗,提出了一种虚拟机部署算法——三阈值节能算法(TTEA).该算法利用能耗与处理器资源利用率的线性关系,将负载过重和负载过轻主机上的虚拟机迁移到负载适度的主机上,而负载正常主机上的虚拟机不发生迁移.基于TTEA,进一步提出了4种虚拟机的选择策略,并通过实验对比选择HLGP策略作为最佳策略.仿真结果表明,与单阈值算法和双阈值算法相比,HLGP策略能有效降低数据中心的能耗,保持高的服务质量.     

云环境下基于多属性层次分析的虚拟机部署与调度策略

针对云计算中物理服务器间的负载不均问题,提出一种基于多属性层次分析的虚拟机部署与调度策略。该算法将虚拟机按照资源的需求特点进行分类,主要由两方面构成:在虚拟机部署时,对虚拟机的资源进行热点分析并对其重要程度进行量化,根据量化后的权向量以及服务器资源的使用记录对各个服务器进行预测评价,选择最佳服务器进行部署;在虚拟机调度时,获得运行在超载服务器上的各个虚拟机的权向量,并按照一定次序对未超载服务器进行评价,查找是否有更适合的服务器,从而降低超负荷服务器的负载。与同类算法相比,该算法不仅实现了服务器各项资源的优化配置,而且降低了动态负载平衡导致的整体损耗。实验结果表明,当按同一次序在5台物理服务器上申请20台资源需求不等的虚拟机时,该算法到达平衡状态需要的平均动态迁移次数比随机均衡算法减少了80%,同时进入平衡状态后,各服务器的各项资源使用情况也更趋于平衡。     

云计算中虚拟机脏页实时迁移的改进策略

虚拟机的实时迁移是实现虚拟机负载均衡的关键技术.当前基于预拷贝(Pre-Copy)方式的内存迁移机制被广泛的采用,该机制在高负载状态下会造成高脏页的反复传送,导致迁移效率严重下降.有效地减少迁移过程中的数据传输量和缩短迁移时间成为亟待解决的问题.本文提出一种迁移过程脏页率预测优化算法,利用马尔科夫模型预测脏页被传送后再次变脏的概率,并结合预测概率时脏页的变化情况,避免了迭代过程中高脏页频繁重传.实验结果表明,本文算法在高负载环境下能明显减少高脏页的无效传送,同时缩短了10%的迁移时间,提高虚拟机迁移性能.     

面向负载均衡的VM迁移调度方法

虚拟机动态迁移是实现虚拟计算环境下负载均衡、绿色节能、在线维护、主动容错以及资源灵活配置等功能的关键技术。针对多个虚拟机迁移场景下的并发性问题、迁移目标选择问题及迁移路径优化问题,该文提出一种以负载均衡为优化目标的虚拟机(VM)迁移调度方法。该方法首先识别可能违背负载均衡的物理节点,确定待迁移的VM对象,采用模拟退火算法以负载均衡为优化目标确定待迁移VM的迁移目标。最后,设计了路径交换策略对迁移路径进行优化以提高并发迁移数目。实验结果表明,该方法不仅能缩短迁移完成时间,而且能优化VM放置,确保负载均衡。     

基于负载预测的虚拟机资源优化分配方案

云计算环境下,为了提高主机资源利用率和保证性能,考虑了主机负载因素的影响,提出了一种基于负载预测的虚拟机资源优化分配方案。通过预测主机负载情况,过滤掉即将达到警告值的主机,保证主机性能,防止虚拟机因负载过重发生不必要的迁移;对参与分配的物理机进行资源最大化利用分配,提高物理主机的资源利用率。通过仿真实验对该方案进行验证。实验结果表明该方案在保证了主机性能的同时提高了资源利用率。     

C-RAN架构下一种基于分形定理的载波迁移预测算法

作为C-RAN关键技术之一的实时虚拟化技术要求实现硬件处理资源的虚拟化管理,实现物理资源的动态分配和负载均衡,保证虚拟基站的实时性,处理时延和抖动可控。为提高物理资源的动态分配和负载均衡的效率,在传统虚拟机迁移策略基础上结合分形理论,提出一种动态载波迁移预测算法,避免了因瞬时负载峰值触发载波迁移而带来不必要的迁移开销。该算法通过对物理资源负载离散历史数据进行分形拼贴拟合出完整负载曲线,然后根据分形维度不变性实现对未来数据的预测。为实现对该算法的仿真,结合C-RAN的系统架构搭建了一个基于并行离散事件仿真(parallel discrete event simulation PDES)的验证平台,仿真结果表明该算法能在有效减少虚拟基站迁移次数的同时确保达到负载均衡的目的。     

基于虚拟机迁移的虚拟机集群资源调度

针对虚拟机集群资源负载不平衡的问题,基于虚拟机迁移技术,提出了一种虚拟机集群资源调度策略,将虚拟机的资源进行了分类并用向量表示,描述了每一类资源的数量和负载的计量方法,用最佳适应算法寻找虚拟机迁移的目标主机,通过使用上限阈值和下限阈值约束资源利用率的方法,使负载平衡目标与节能目标相统一,引入最小迁移周期避免了虚拟机资源利用率不稳定带来的频繁迁移.该调度策略能为虚拟机中的应用提供透明的资源调度,并使虚拟机集群达到负载平衡和节能的双重目标.     

监控与预测的云资源优化配置

针对云环境下虚拟机资源在多数时间中处于闲置状态导致云资源利用率低的问题,设计一种云资源监控系统,并在云监控基础上提出一种基于自回归积分滑动平均(ARIMA)模型的动态负载预测与资源配置的方法.该方法利用虚拟机负载与配置的关系,通过预测负载情况,提前启动或者挂起虚拟机,提高云资源的利用率.研究结合OpenStack云环境提供的虚拟机,实现其下的云资源监控,预测和弹性分配功能.结果表明:该系统能准确预测虚拟机的需求量,所制定的资源弹性分配策略能够提高云资源的利用率,进一步节约成本.     

基于人工蜂群的云计算负载均衡算法

针对云计算负载均衡问题,基于人工蜂群的思想设计负载均衡算法。首先建立了云计算系统中计算负载的数学模型;在此模型基础上,分三步实现负载均衡:①负载均衡决策,计算云系统整体的负载,在云系统整体上尚未过载且负载不均衡的前提下,启动后续步骤;②虚拟机分组,将云系统中的全体虚拟机分别归入过载、低负载、负载均衡三个分组。后续步骤中需要被迁移的计算任务通常处在过载虚拟机之上,而迁移目的地通常是一个低负载虚拟机;③计算任务调度,将过载虚拟机上的任务向外迁移,并设计规则来选择恰当的低负载虚拟机作为迁移目的地。实验验证了所提算法的有效性。     

云计算中运营商效益最优的资源分配机制

针对传统的虚拟机调度方法中虚拟机申请时,调用相应负载均衡算法将虚拟机调度到相应的物理服务器上,不能达到整体效益最优的问题,提出了一种实时满足运营商资源最高效益的动态调度方法.每次新加入用户时,新加入的用户资源和先前分配的资源一起重新在所有服务器上规划,进行全局虚拟机调度,迁移那些能给系统带来足够效益部分虚拟机,完成全局最优的虚拟机部署.该方法对云中资源进行了合理的高效益规划,大大节约运营商成本,提高了云中资源利用率,降低了能耗.     

基于Xen的虚拟机动态迁移技术研究

Xen是一种开源的虚拟化软件,在虚拟机动态迁移技术领域有着广泛的应用。在分析了Xen虚拟机动态迁移技术原理及迁移架构的基础上设计并开展相关实验,将实验结果中不同负载情况对迁移性能的影响做了对比分析后发现Xen能够较好的完成虚拟机在线迁移工作,为虚拟环境下的服务器负载平衡提供了保障。     

基于网络感知的两阶段虚拟机分配算法

提出了一种基于网络感知的两阶段虚拟机分配算法(NWTP).首先,针对现代数据中心网络拓扑的随机性(树形、服务器和光纤混合),根据交互对象的不同,将虚拟机的带宽请求分为网内带宽和网间带宽两种.其次,将虚拟机的分配过程分解成带宽区域划分和物理主机分配两个彼此连续的阶段,建立网络感知模型.然后,利用流水线技术将带宽区域划分和物理主机分配看作两个连续的工序,并发进行分配处理.在带宽区域划分环节,利用节点介数和聚集系数动态感知物理主机的稳定性,通过差异化的分配策略为虚拟机子集选择合适的物理主机区域.在物理主机分配环节,将更多的虚拟机分配到负载方差最大的物理主机上,提高虚拟机网内带宽的节约度,均衡物理主机的资源负载.最后,对NWTP,遗传GA,模拟退火SA,贪婪GR四种算法进行大量的仿真实验,从分配时间、延迟、吞吐率、CPU利用率、带宽利用率和物理主机使用情况六个方面验证了NWTP算法的性能.     

面向交通感知数据处理业务的虚拟机调度系统

海量、实时、持续、多样的交通感知数据对承栽其处理业务的IT设施提出了更高的要求,但现有云基础设施服务中采用的虚拟机调度方案在承栽交通感知数据多处理业务时,会出现负栽倾斜、负栽不均及资源利用率不高的问题。为此,提出一种对交通感知数据处理业务敏感的虚拟机调度策略并设计了相应的调度算法,给出了系统的设计与实现,该系统可以适应计算密集和数据密集不同特征交通处理业务的承栽,同时能够实现能耗约束下的负栽平衡调度。通过基于实际交通应用场景的实验表明,该系统可在保障所承栽业务的前提下实现虚拟机的负栽均衡和优化节能。     

一种支持在线迁移的虚拟机间快速通信方法

已有基于共享内存的虚拟机间通信方法不能在支持应用编程透明和虚拟机在线迁移的同时满足实现复杂度低的要求。针对该问题,面向同一物理计算机上多个虚拟机间的通信,提出了一种支持在线迁移的虚拟机间快速通信方法RLMCom,通过引入通信加速内核模块和改进已有虚拟机监控器,可构造出支持RLMCom的虚拟机系统。改进了连接建立、数据传输、连接关闭等关键流程以支持在线迁移。与现有基于共享内存的虚拟机间通信方法相比,该方法同时满足对用户和编程者透明、支持在线迁移且无需修改操作系统内核代码3个特点。分析表明,该方法可有效提高通信效率,保证虚拟机在线迁移时通信的正确性。     

基于Stewart机床的一种新结构

该文在分析目前虚拟轴机床研究和开发现状的基础上，提出一种新结构的虚拟轴机床，对其结构特点和性能进行论述，并对其工作空间，平台偏转角，精度和力特性问题作分析。应用达朗贝尔原理和虚位移原理，分析机床机构的动力学问题，并建立动力学方程；应用修改的Gauss-Seidel迭代法，考虑活动平台作水平圆周运动情况，解出了动力学方程的数值解，并绘制了机构的滑块仿真曲线。     

云计算环境下基于非均匀窗口蚁群行为的负载平衡算法

针对云计算环境下可能面临请求过载和较长响应时间的问题,在非均匀窗口蚁群行为思想的启发下,提出一种负载平衡算法。假设云环境下任何时候虚拟机都处于过载状态,即服务提供者不得不分配资源。根据该假设,对可利用的资源合理优化,优化过程中动态代理和静态代理同时进行,其中蚁群行为被用于负载平衡,通过加载资源到所有的虚拟机上来实现系统平衡。利用 CloudSim 仿真器模拟云计算环境进行实验分析,实验结果表明,与容错分簇的负载均衡感知（tolerant cluster-aware,TCLB）、基于博弈论的负载均衡算法（scheduling strategy on load balancing,SSLB）和基于蜜蜂行为的负载均衡算法（honey bee behavior inspired load balancing,HBB-LB）相比,提出的算法分别节省了37％,8％和4％的响应时间,最大完成时间也大幅度降低,整体性能有所提高。