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.     

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...     

基于反向学习的人工蜂群算法

提出基于反向学习的人工蜂群算法(简称OABC算法).在人工蜂群算法的跟随蜂阶段,种群依概率进行反向学习代替跟随蜂搜索方案.保留标准人工蜂群算法中雇佣蜂和侦察蜂阶段以保证种群的探索能力以及种群的多样性,增设参数控制一般的反向学习过程中对位搜索范围,充分利用种群信息和个体信息优化种群,提高对位点的有效性,从而提高反向学习的成功率.仿真实验结果表明,OABC算法有效提升了算法寻优速度和收敛精度.     

基于改进萤火虫算法的虚拟机迁移策略研究

为降低数据中心能耗同时保证其服务质量,提出了一种基于改进萤火虫算法的虚拟机迁移调度策略.综合考虑CPU、内存和带宽等因素对能耗的影响,将虚拟机迁移过程模拟为萤火虫的生物行为,并引入模拟退火机制,选择出待迁源主机,将该主机上负载最大的虚拟机迁移到能耗最低的节点.经实验表明,该方法在降低能耗和保证服务质量方面都具有良好的优...     

数据中心多目标虚拟机管理研究

通过建立起资源使用、服务器热点与电源能耗三者的统一优化模型,设计多目标虚拟机动态管理系统,协同优化资源使用、服务器热点和电源能耗,以使得数据中心的效益达到最优.鉴于数据中心负载流量的动态波动性,采用基于滑动窗口的两级状态检测策略来决策迁移虚拟机时刻,基于多目标统一优化模型设计相应算法来解决迁移虚拟机和目的主机的选择问题.最后在Xen虚拟机平台上测试该系统,实验结果表明:本文设计的虚拟机动态管理方法能够较好地协同优化数据中心的资源使用、服务器热点和电源能耗,使得数据中心的效益达到最优.     

基于分组遗传算法的数据中心虚拟机节能映射

近年来,随着人们对云计算业务需求持续增长,数据中心能耗日益增加,由此不仅增加了运营成本,巨大的碳排放对生态环境也产生严重的影响,数据中心节能已成为当前亟须解决的重要难题。 对云数据中心的虚拟机放置(Virtual Machine Placement, VMP)进行优化能有效地提高资源利用率,同时,VMP 也是减少数据中心能耗的重要技术之一;针对数据中心的能耗感知 VMP 问题,提出一种基于分组遗传算法的节能算法 EEGGA (Energy -Efficient Grouping Genetic Algorithm),算法将节能 VMP 问题视为装箱问题(Bin Packing Problem,BPP),并应用基于分组编码的遗传算法对其进行求解,通过减少活动物理主机的数量(装箱数量)以实现降低数据中心能耗的目标;在算法迭代过程的交叉和变异等阶段,设计了多种启发优化策略提升子代染色体的适应度,从而提高算法的节能性能和加快迭代收敛的速度;通过仿真实验,在收敛速度和求解性能等方面将提出的算法与传统的节能遗传算法进行对比,实验结果表明:提出的算法能够有效地减少数据中心的能耗,在节能性能和求解收敛速度方面均优于其他算法。     

单步启发式策略的备份虚拟机复用策略

针对云环境中的备份虚拟机(VM)利用率过低的问题,提出了基于不停歇多臂赌博机(RMAB)方法的备份VM分时复用策略,并给出了获得最优解的条件。该策略将每个备份VM形式化为具有空闲(1)和占用(0)两种状态的Markov过程,将多个备份VM的调度问题形式化为具有多个Markov过程的Markov决策问题(MDP),最终目标是期望在有限的备份VM数量下,最大化备份VM的利用率同时保证系统整体的可用性不会明显降低。然而,利用传统的动态规划方法求解该问题时会出现维度爆炸的现象,从而导致问题不可解,故将该Markov决策问题转化为RMAB问题,然后利用简单易操作的单步启发式算法进行求解,并通过计算单步最优获得长期最优解,在特定条件下该策略可以保证得到的解为最优解。模拟实验结果表明:所提方法将备份VM与服务VM之间的备份比例从1∶1扩展成1∶M(M1),同时保证失效VM的恢复比率不低于96%,相应地备份VM的利用率显著提高;在VM失效率较低的条件下,备份VM利用率比1∶1备份时提高了89%;利用该备份VM调度策略,有助于减少整个云计算平台的建设和运维费用。     

一种融合虚拟机选择的虚拟机放置方法

为了节省云数据中心的能量消耗,提出一种融合虚拟机选择的虚拟机放置方法.该策略将虚拟机迁移过程划分为物理主机状态检测,虚拟机选择和虚拟机放置3个步骤;在物理主机状态检测和虚拟机选择阶段,选取了Cloudsim项目中已有的且被证明是优秀的鲁棒局部归约检测方法和最小迁移时间选择方法;在最后的虚拟机放置阶段,以虚拟机和物理主机...     

云数据中心虚拟机调度研究综述

现代云数据中心为减少计算成本和能源预算,常使用虚拟化技术来实现对资源高效的管理,而虚拟机调度的优化往往会对资源管理方面有着巨大的影响。文章旨在以一种较为全面的方式来调研分析当前虚拟机调度的发展情况,从虚拟机调度相关技术出发,再从虚拟机调度优化方法维度、虚拟机调度优化目标维度两个角度进行分析,最后对虚拟机调度的研究趋势以及方向进行分析和总结。     

基于人工蜂群算法的高频交易策略组合配置研究

针对高频交易的发展以及目前国内关于高频交易策略组合配置问题的研究不足,文章以投资组合相关理论为基础,构建高频交易策略组合配置模型.该模型定义了衡量策略收益波动的Jump变量,同时设计了包含此变量的协方差估计方法,进而极大地减少了传统投资组合理论下协方差的计算量.最后,应用人工蜂群算法对模型进行了实证研究.结果表明,与传统的高频交易策略配置方法相比,文章所提出的配置方法具有较好的效果.     

人工蜂群算法及其应用

为促进人工蜂群算法理论和应用的发展, 在分析人工蜂群算法的基本原理基础上, 针对算法的不足, 全面地归纳了国内外学者对算法的改进研究, 对算法的蜜源初始化、更新策略的改进、调整策略的改进、适应度函数的选择以及与其他算法的融合进行综述, 提出了更有效的改进策略。同时从多方面综述了人工蜂群算法的应用, 并对人工蜂群算法的发展方向进行了总结和展望。     

一种基于资源使用阈值边界的虚拟机分配策略

虚拟机分配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。提出一种基于资源使用阈值边界的虚拟机(resource utilization thresholds virtual machine,RUT-VM)分配算法,建立了资源使用效率阈值边界和性能参数的数学模型; RUT-VM算法可以根据云端当前工作负载的状态来获得资源的使用效率情况,在工作负载高于或者低于设置的阈值上界与阈值下界时,将物理主机上的虚拟机进行迁移,放置到新的物理主机上。利用CloudSim3.0作为云数据中心的云端RUT-VM分配策略的测试环境。测试结果表明,RUT-VM分配算法可以减少云数据中心的服务等级协议(service level agreement,SLA)违规,保证云计算的服务质量, 与其它的虚拟机分配算法比较起来,可以明显的降低能量消耗。     

基于单纯形法的人工蜂群算法改进研究

人工蜂群算法中的侦察蜂阶段的搜索操作在一定程度上可以解决算法陷入局部最优的问题,但也和其他启发式优化算法一样,存在着局部搜索能力差,在接近最优解时搜索效率下降,以及求解复杂问题时可能陷入局部最优而使算法停滞等缺陷。为了改善此缺陷,采用NM算法来取代人工蜂群算法侦察蜂阶段的随机产生个体机制,提出了一种基于NM算法的改进人工蜂群算法(NMABC)。希望基于NM算法优异的局部搜寻能力,改善人工蜂群算法局部搜索能力较差之缺陷并提高搜索效率。     

基于遗传搜索策略的人工蜂群算法

针对人工蜂群算法收敛速度缓慢、容易陷入局部最优解的问题,将改进的遗传进化机制与蜂群算法相融合,提出了一种遗传蜂群算法。通过引入遗传算法的交叉变异算子,有效地增加了食物源的多样性,减小陷入局部最优的可能;采用了自适应选择食物源的机制,使蜂群在中后期更好地搜索到最优食物源所在区域,进而提高了全局搜索效率;此外,提出了在侦察蜂阶段的局部搜索策略,提高了算法进化的收敛速度。将遗传蜂群算法应用于TSP中,通过对TSBLIB中几个典型问题的实验,结果表明,提出的遗传蜂群算法具有很强的全局优化能力,在求解TSP问题中精度高,收敛速度快,且是一种解决TSP问题的有效方法。     

具有Lévy飞行和反向学习的增强型人工蜂群算法

针对人工蜂群算法（artificial bee colony, ABC）存在寻优精度不高、收敛速度较慢、容易被局部极值吸引的不足,提出一种具有Lévy飞行和反向学习策略的增强型人工蜂群算法（enhanced artificial bee colony algorithm with Lévy flight and opposition-based learning strategy, ELOABC）。首先,在雇佣蜂和观察蜂阶段,引入Lévy飞行改进新产生的解,由于Lévy飞行具有随机步长性,因此可以避免算法陷入局部最优;其次,在侦查蜂阶段,变异解由停滞解和当前最优解的位置决定,再结合反向学习（opposition-based learning, OBL）策略生成变异解的反向解,保留两者中更好的解以提高算法解的精度;最后,利用15个基准测试函数对增强型人工蜂群算法的性能进行实验测试。实验结果表明,改进算法性能明显优于其它算法。     

基于人工蜂群算法的TSP仿真

针对标准蚁群算法求解的旅行商问题(TSP)存在收敛速度慢,易陷入局部最优等缺陷,将求解组合优化问题的过程转化为蜜蜂群寻找优良蜜源的过程,并分析了人工蜂群算法及3种基本算法模型,3种引领因子更新策略,讨论了转移因子动态更新公式及状态转移公式,研究了利用该算法求解TSP问题的具体步骤,通过典型的TSP实例进行了仿真实验,结果表明该算法能够克服早熟现象,迭代次数少,收敛速度快,通用性强,比标准蚁群算法具有一定优势.     

终端区飞机排序的人工蜂群算法

摘 要：为缓解终端区空中交通压力,研究了人工蜂群算法在终端区飞机降落排序中的应用。建立以航班总延误时间最小为目标函数的规划模型,运用人工蜂群算法,对着陆飞机排序问题进行了仿真计算,并与先到先服务算法、模拟退火算法、蚁群算法进行了对比研究。仿真结果表明：在双跑道模型下,人工蜂群算法比先到先服务算法,延误减少了48%。与模拟退火算法和蚁群算法相比,人工蜂群算法求解的结果最优且用时最少。说明应用人工蜂群算法求解终端区飞机排序问题是可行的。     

基于粒子群和人工蜂群算法的混合优化算法

提出一种基于粒子群(PSO)和人工蜂群算法(ABC)相结合的新型混合优化算法—PSOABC。该算法基于一种双种群进化策略,一个种群中的个体由粒子群算法进化而来,另一种群的个体由人工蜂群算法进化而来,并且在人工蜂群算法中按轮盘赌的方式选择个体进化所需的随机个体。此外,算法采用一种信息分享机制,使两个种群中的个体可以实现协同进化。对4个基准函数进行仿真实验并与ABC进行比较,表明本文提出的算法能有效地改善寻优性能,增强摆脱局部极值的能力。     

基于行动轨迹的人工蜂群算法

人工蜂群算法中蜜蜂在开采蜜源时,随机选择维度,随意决定开采方向和步伐来搜索新蜜源,没有利用以往的搜索经验,导致其收敛速度过慢.对此提出了基于行动轨迹的人工蜂群算法,记录跟随蜜蜂开采蜜源的行动轨迹,并以此为经验引导下一次开采,以提高人工蜂群算法的开采能力.通过对优化函数寻优测试,实验结果表明该算法不仅加快收敛速度,提高寻优能力,还具有良好的鲁棒性和稳定性.