軟件即服務(wù)云平臺性能與能耗的平衡優(yōu)化策略研究.pdf

1、近年來，隨著云計算的高速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，其核心支撐系統(tǒng)—數(shù)據(jù)中心也在國內(nèi)外得以大規(guī)模部署和運維。伴隨著數(shù)據(jù)中心計算性能和可靠性的不斷提升，數(shù)據(jù)中心中大量服務(wù)器帶來的能源消耗也不斷攀升。在當前全球能源資源日益緊張、氣候環(huán)境日趨惡化、經(jīng)濟衰退未見好轉(zhuǎn)的背景下，如何平衡數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)能耗與應(yīng)用服務(wù)質(zhì)量之間的關(guān)系以達到雙贏目標，已經(jīng)引起了各國政府、大型企業(yè)及研究機構(gòu)的高度關(guān)注。
　　基于經(jīng)濟學和控制論多學科交叉方法提出的軟件即服務(wù)（Soft

2、ware-as-a-Service, SaaS）云平臺性能與能耗的平衡優(yōu)化策略，首先從經(jīng)濟學的角度建立了數(shù)據(jù)中心運營利潤最大化模型來權(quán)衡SaaS云計算數(shù)據(jù)中心的運營收入和能耗支出這兩大重要指標，進而提出了能夠求解數(shù)據(jù)中心運營利潤理論上限的離線算法，以驗證理論模型的正確性并提供基準性能評價標準。針對當前云計算數(shù)據(jù)中心用戶請求無法準確預(yù)測的現(xiàn)狀，該策略運用李雅普諾夫優(yōu)化方法設(shè)計并分析了一套完整的SaaS云計算數(shù)據(jù)中心在線最優(yōu)控制框架，包括：

3、（1）面向多樣化應(yīng)用請求的在線決策請求準入控制策略；（2）負載均衡的請求路由分發(fā)控制策略；（3）能耗感知的虛擬機狀態(tài)調(diào)度控制策略。
　　該在線最優(yōu)控制框架能夠靈活擴展，以滿足實際數(shù)據(jù)中心的多種設(shè)計選擇（例如，通過引進緩沖隊列來緩解請求的突發(fā)性，從而提高系統(tǒng)的魯棒性），以及實際運營需求（例如，通過給定最低性能要求與最高能耗預(yù)算來改善目前數(shù)據(jù)中心運營商最為關(guān)注的單位能耗性價比）。此外，大量的理論證明和仿真實驗驗證了該在線最優(yōu)控制框架的