基于CDVRS的虚拟机资源调度策略研究

云计算将各种处理器、存储以及网络等物理资源虚拟化为虚拟机,为用户分配相应的虚拟机以及将虚拟机调度到物理资源上是云计算中一个重要问题.提出一种基于分类挖掘的虚拟机资源调度模型及算法CDVRS(virtual machine resources scheduling based on classification data mining)解决该问题,采集用户访问虚拟机及虚拟机映射物理资源的历史信息,采用改进的分类挖掘算法对其进行挖掘,得到指导虚拟机资源调度的分类规则和模式,在此基础上实施虚拟机资源调度.对模型和算法进行仿真,实验结果表明采用CDVRS算法相比GA(genetic algorithm)、PSO(particle swarm optimization)等算法在资源利用率上有较大的改善,能有效提高云计算中虚拟机资源调度的效率.     

数据云中基于启发式反向蜂群的虚拟机选择节能算法

结合数据中心中数据密集型作业的频繁读写数据特点,综合考虑CPU使用率和RAM使用率两个影响因素构建服务器能耗评价模型,并引入人工蜂群算法及启发式反向思想,将其应用于数据中心虚拟机迁移策略中的虚拟机选择环节,实现云计算中数据中心节能问题的优化.在CloudSim 3.0云计算模拟器中的仿真实验结果表明:该启发式反向蜂群虚拟机选择节能算法(ABCS)与最大最小时间(MMT)、随机选择(RS)和最小使用率(MU)3种经典虚拟机选择算法相比节能20%~25%,虚拟机迁移频率减少至5%以下.     

云数据中心基于阈值的虚拟机迁移节能调度算法

针对采用虚拟机迁移技术在云计算数据中心同时考虑能耗与服务等级协议(SLA)违约优化的问题,提出一种基于阈值的虚拟机部署节能算法(THRSD-MMT).该算法通过对虚拟机运行状态的统计分析,估算虚拟机所需中央处理器(CPU)性能需求(每秒处理百万条指令数MIPS)的期望值与标准差,进而动态地计算主机所需MIPS数量;同时,算法结合静态阈值的设置,以便更准确地预测主机的违约情况并判断虚拟机迁移的时机,从而能够在降低SLA违约的同时减少能耗.实验结果表明:与其他算法相比,提出的算法能够显著降低SLA违约率并节能,具有较好的综合性能.     

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.     

绿色云计算环境中基于温度感知的虚拟机迁移策略

虚拟机迁移策略是提高云数据中心的物理主机利用率和降低能量消耗的关键技术。提出了绿色云计算环境中基于温度感知的虚拟机迁移策略 (temperature-aware virtual machine migration,TA-VMM)。主要考虑物理主机处理器的温度情况作为选择和分配虚拟机的关键因素。建立了虚拟机迁移过程中物理资源的温度和能量的数学模型; 以最小温度距离 (minimum temperature distance,MTD)作为虚拟机选择的重要考虑因素;以温度距离比率 (temperature distance ratio,TDR)作为虚拟机重新分配的重要考虑因素;以Cloudsim3.0云计算模拟器中的物理主机超负载检测算法和虚拟机分配策略作为TA-VMM的性能比较对象。利用Cloudsim3.0模拟器建立了TA-VMM的仿真环境,实验结果表明,与Cloudsim中已有的虚拟机迁移策略比较,TA-VMM在节省能量和虚拟机迁移次数方面具有较好的性能, 服务协议(service level agreement,SLA)违规方面只有极小的增加。     

基于能耗降低的虚拟机动态迁移算法

在云计算环境中,有效的虚拟机动态迁移算法有助于降低能耗和SLA违反率。本文提出了一种改进的虚拟机动态迁移算法,通过双阈值策略、基于最小迁移代价的虚拟机选择策略和目标物理节点的概率选择策略来降低能耗,并降低SLA违反率。仿真实验表明,该方法在虚拟机动态迁移中能够降低系统的能源消耗,同时也降低了SLA违反率。     

云计算下均衡负载的差异性资源调度算法优化研究

随着云计算的逐渐发展,云计算下容易出现虚拟机负载不均衡和差异性资源调度时间长的问题,当前调度算法大多无法有效解决均衡负载问题,影响调度性能。为此,提出一种新的云计算下均衡负载的差异性资源调度算法,对云计算下资源调度问题进行描述,针对云计算下虚拟机差异性资源负载问题设定参数。设计蚁群优化算法,蚂蚁爬行的每一步代表指派的一个差异性资源任务,引入挥发因子对信息素更新规则进行改进,获取全局信息素。利用蚁群优化算法对云计算下负载的差异性资源进行均衡调度,给出详细实现过程。实验结果表明,所提算法有较好的收敛性,均衡负载效果好,且时间复杂度低。     

基于副本的跨数据中心虚拟机快速迁移算法

跨广域网的虚拟机动态迁移是多数据中心云计算环境的重要技术支撑。与局域网上相比,跨广域网的动态迁移由于受到带宽的限制而面临更多的技术挑战。基于跨数据中心虚拟机迁移的特性,提出了多数据中心虚拟机快速动态迁移架构和跨数据中心快速动态镜像迁移(FlimCD)算法。FlimCD算法利用脏块去冗、缺块预取和热区排序传输等优化方法,减少了虚拟机整体迁移时间,并降低了迁移对性能的影响。实验表明:对于中等I/O强度工作流,FlimCD算法的迁移时间比前拷贝方法的减少64.3%;FlimCD的优化机制使后拷贝阶段的缺块率下降49%以上。     

云计算下均衡负载的差异性资源调度算法优化

随着云计算的逐渐发展,云计算下容易出现虚拟机负载不均衡和差异性资源调度时间长的问题。当前调度算法大多无法有效解决均衡负载问题,影响调度性能。为此,提出一种新的云计算下均衡负载的差异性资源调度算法,对云计算下资源调度问题进行描述,针对云计算下虚拟机差异性资源负载问题设定参数。设计蚁群优化算法,蚂蚁爬行的每一步代表指派的一个差异性资源任务,引入挥发因子对信息素更新规则进行改进,获取全局信息素。利用蚁群优化算法对云计算下负载的差异性资源进行均衡调度,给出详细实现过程。实验结果表明,所提算法有较好的收敛性,均衡负载效果好,且时间复杂度低。     

基于动态规划的云计算任务调度研究

任务调度作为云计算中的核心问题,其目的是合理分配任务,实现最佳调度策略并且有效地完成任务.首先对当前云计算中任务调度算法进行分析并指出传统算法的不足与缺点,然后提出一种基于动态规划模型的任务调度算法,以任务运行时间最少为优化目标,把任务与数据集群中虚拟机匹配看成为多阶段决策的组合优化.最后在CloudSim进行仿真实验,结果表明,所提算法在满足多用户需求下与max-min和min-min算法相比,在一定数量规模下,任务完成时间减少而资源负载相对均衡.     

数据中心启发式反向人工蜂群虚拟机整合节能策略

针对数据密集型作业的特点,提出一个基于CPU和图形处理器(GPU)两个影响因素构建计算节点的能耗评估模型.该模型基于原虚拟机选择节能算法(ABCS)在虚拟机选择节能策略中的能效优势,进一步利用启发式思想改进蜂群优化算法,寻求虚拟机整合的最优解.在CloudSim 3.0云计算模拟器中的实验结果表明,启发式反向蜂群算法能在保证服务质量的前提下,有效降低虚拟机迁移次数,进而降低数据中心的能耗(节能25%~30%).     

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。     

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。     

油气勘探开发云虚拟机内存迁移算法改进研究

虚拟机动态迁移对数字油田的云平台安全建设具有重要意义。文中讨论云计算关键技术——虚拟化技术中虚拟机动态迁移机制。针对预拷贝迁移方法停机过长这一问题,在预拷贝方法的基础上,提出基于标识的动态迁移方法,能够有效地减少迁移时间,提高迁移效率。首先,新增一个计数器用于记录脏页数量,以此判断是否为频繁改动脏页;然后,设置一个window值,当频繁改动脏页的数量达到window值,将脏页全部发送至目标服务器。该方法避免了最后一次传送时页面过多而造成虚拟机停机时间过长的问题。实验结果表明,该方法在迁移时间和数据传输量上明显优于预拷贝方法,提高了虚拟机迁移效率。     

一种用于云计算的数据容灾分配算法的改进

在云计算环境下进行数据容灾分配,可以提高云计算数据资源调度能力。传统算法采用粒子群数据聚类方法进行数据的容灾分配,数据负载均衡差,同时消耗数据任务调度的吞吐率。提出一种新的数据容灾分配改进算法。首先建立云计算环境下数据容灾分配层次结构模型,计算整个数据资源处理平台的整体响应时间,将云计算下的数据资源容灾分配优化问题转化为数据资源分配响应时间最小化问题;利用多用户QoS开销适应度运算机制和粒子群聚类算法对云计算中数据资源任务进行权衡分配,减少数据权衡调度时间,提高数据容灾备份能力。实验结果表明,采用改进算法可以提高数据容灾分配时数据的召回率和云计算数据任务权衡调度能力,在云计算信息处理中具有较好的应用价值。     

Load Feedback-Based Resource Scheduling and Dynamic Migration-Based Data Locality for Virtual Hadoop Clusters in OpenStack-Based Clouds

With cloud computing technology becoming more mature, it is essential to combine the big data processing tool Hadoop with the Infrastructure as a Service(Iaa S) cloud platform. In this study, we first propose a new Dynamic Hadoop Cluster on Iaa S(DHCI) architecture, which includes four key modules: monitoring,scheduling, Virtual Machine(VM) management, and VM migration modules. The load of both physical hosts and VMs is collected by the monitoring module and can be used to design resource scheduling and data locality solutions. Second, we present a simple load feedback-based resource scheduling scheme. The resource allocation can be avoided on overburdened physical hosts or the strong scalability of virtual cluster can be achieved by fluctuating the number of VMs. To improve the flexibility, we adopt the separated deployment of the computation and storage VMs in the DHCI architecture, which negatively impacts the data locality. Third, we reuse the method of VM migration and propose a dynamic migration-based data locality scheme using parallel computing entropy. We migrate the computation nodes to different host(s) or rack(s) where the corresponding storage nodes are deployed to satisfy the requirement of data locality. We evaluate our solutions in a realistic scenario based on Open Stack.Substantial experimental results demonstrate the effectiveness of our solutions that contribute to balance the workload and performance improvement, even under heavy-loaded cloud system conditions.     

带安全检测的云数据中心虚拟机迁移策略

在云数据中心的构造过程中,通过设计安全的架构来降低能量消耗是一种新的思路.提出了基于安全检测的虚拟机迁移策略,利用隔室技术及病毒传染模型(susceptible infected recovered,SIR)在虚拟机迁移过程把有安全威胁的虚拟机隔离出来,保证云数据中心的能量消耗与安全级别的平衡;参考Cloudsim项目...     

云计算环境下基于热力学演化算法的任务调度与虚拟机分配算法研究

在云计算环境下的云任务调度和虚拟机分配过程建立了数学模型,并将其转换为整数编码形式的组合优化问题,并提出了一种热力学演化算法进行问题求解。算法根据整数编码形式定义了基因熵和个体能量,并引入了温度的概念,算法中提出了两种选择策略,算法利用自由能极小值原理驱动种群向最优化方向演化。实验结果表明热力学演化算法可以有效地解决云任务调度和虚拟机分配问题,可以为云环境调度问题提供依据。     

基于猫群优化算法的云计算虚拟机资源负载均衡调度

为了提高虚拟机资源调度的利用率, 实现虚拟机资源合理调度, 提出一种基于猫群优化算法的虚拟机资源调度优化方法. 首先根据虚拟机资源调度优化目标构建数学模型; 然后综合考虑最短时间与最优负载构建猫群优化算法的适应度函数, 并通过模拟猫的日常行为实现虚拟机资源调度最优方案的寻优; 最后在CloudSim平台上对该算法的有效性进行测试. 测试结果表明, 该算法能获得更优的虚拟机资源调度方案, 保证了虚拟机资源的负载均衡, 可以满足用户需求的偏好性.