外文翻譯——使用卡爾曼濾波器為虛擬服務器提供自適應和自配置的cpu資源配置（中文）

1、中文 中文 11344 字使用卡爾曼濾波器為虛擬服務器提供自適應和自配置的 使用卡爾曼濾波器為虛擬服務器提供自適應和自配置的 CPU 資源配置 資源配置Evangelia Kalyvianaki Themistoklis Charalambous Steven Hand出處：In proceeding of: Proceedings of the 6th International Conference on Autonomic Co

2、mputing, ICAC 2009, June 15-19, 2009, Barcelona, Spain摘要 摘要：數(shù)據(jù)中心虛擬化可以使用節(jié)約成本的服務器整合，服務器整合不僅能增加系統(tǒng)的吞吐量還能減少電力消耗。虛擬服務器的資源管理是一個重要和富有挑戰(zhàn)的任務，特別是當負載變化很大，以及要處理復雜的多層服務器應用時。最近的將控制理論應用到資源管理顯示了很好的效果?？梢詫⒖刂评碚搼玫絼討B(tài)資源分配以匹配變化的負載。本文提出了一種新的資源管

3、理方案，將卡爾曼濾波器應用到反饋控制器，來動態(tài)地將 CPU 資源分配給運行著服務器應用程序的虛擬機。這個方法的創(chuàng)新點在于卡爾曼濾波器的使用——最優(yōu)的狀態(tài)濾波技術(shù)——通過追蹤 CPU 的使用，來相應的更新資源的分配。我們的控制器通過持續(xù)的檢測來自適應的預測工作負載強度的變化。我們的控制器不需要任何先驗知識。在高強度的工作負載變化下，負載感知的控制器的性能惡化控制在 4.8%以下，在中等強度下也表現(xiàn)得很好。另外，我們的控制器在處理多層的服務

4、器應用時性能提高：通過使用在應用程序組件間的成對的資源配對，當出現(xiàn)大量意料外的工作負載的增加時平均服務器性能與沒有使用這種方法比時提高 3%。我們通過控制一個部署在 Xen 虛擬化集群的3 層 Rubis 基準程序來評估我們的技術(shù)。分類和主題描述 分類和主題描述C.4(系統(tǒng)性能):測量技術(shù),建模技術(shù)。一般術(shù)語：管理、測量和性能。1、引言 、引言由于硬件設施的虛擬化，數(shù)據(jù)中心的格局正在改變。一臺物理服務器可以轉(zhuǎn)成一臺或多臺虛擬機，這多臺虛

5、擬機共享提供的硬件資源，應用程序在這些相互隔離的虛擬機環(huán)境中運行。每臺虛擬機都有生命周期管理，包括創(chuàng)建，刪除，暫停，在物理服務器間遷移和運行時資源分配等管理操作。這些特征允許在應用程序和物理服務器之間資源任意組合，允許提供有效的服務器整合。然而，負載需求經(jīng)常會隨著時間變化，而使得其難以估計。變化的工作負載會引起種類多樣的變化的對于系統(tǒng)組件的資源需求。對于創(chuàng)造一個高性能的服務器整合環(huán)境，遵循變化的負載的動態(tài)資源分配顯得十分重要。事實上，如

6、果每個應用程序能被合理的提供資源，那么額外的資源可以單的性能模型和卡爾曼濾波來跟蹤有噪聲的資源利用率和更新資源配置。我們的方法的創(chuàng)新點在于將過濾技術(shù)整合到反饋控制器。我們選擇卡爾曼濾波器因為它是最優(yōu)線性濾波技術(shù)，在一定條件下, 即使條件松弛仍具有良好的性能。使用過濾方法使我們的控制器在不同的工作負載下操作順利。我們也加深了我們的工作，通過使用資源組件配對的耦合多層應用程序能更快調(diào)整工作負載的變化。最后,也是最重要的是, 在沒有任何先

7、驗信息下，我們提供一個零設定機制來檢測并適應工作負載條件。3、系統(tǒng) 、系統(tǒng)本文介紹了 3 種基于卡爾曼的反饋控制器：1、 單輸入單輸出(SISO)卡爾曼基本控制器,以后記為 KBC。這個控制器動態(tài)分配 CPU 資源給各個可以獨立運行服務器應用程序,或者是多層應用程序的一部分的虛擬機。2、 多輸入多輸出(MIMO)過程噪聲協(xié)方差控制器,記為 PNCC。該控制器調(diào)整多層應用程序的所有虛擬機的分配,利用兩兩之間的協(xié)方差的 VM 資源利用率來捕

8、獲組件之間的相關(guān)性。與 KBC 控制器相比，PNCC 的目的是給多層應用程序迅速分配資源。3、 自適應 MIMO PNCC 或者 APNNC。APNCC 像 PNCC ,對一個應用程序的所有虛擬機分別分配 CPU 資源。然而，它可以自適應調(diào)整參數(shù)和自配置來適應不同負載條件。每個控制器分配 CPU 資源給虛擬機完全基于資源利用觀測和應用程序的性能模型。每個 VM 被視為一個可以運行應用程序的一層或一個完整的應用程序的黑盒。術(shù)語層、組件和

9、VM 在文中交替使用。本節(jié)的其余部分介紹了應用程序的性能模型和控制器的設計。3．1 應用程序的性能模型 應用程序的性能模型控制器使用一個簡單的和直觀的使用卡爾曼濾波增強的應用程序性能模型來跟蹤 vm 的 CPU 資源利用率。控制器將 CPU 資源分配給虛擬機時只需要基于資源使用的觀測值以及應用程序性能模型。我們的性能模型使用已知的觀測值。當服務器應用程序到達它的服務飽和點，它的性能，比如請求響應時間，會迅速惡化。為了維持好的性能，服務器