硕士学位论文--IaaS云平台中虚拟机调度策略研究

专业:计算机科学与技术
学生:张倩 指导老师:朱敏

[摘要]云计算(Cloud Computing)是一种全新的IT服务模式,它将软件、平台、基础设施服务化,使用户无论何时何地,只需要接入互联网即可像使用水、电、汽、油一样按需取用、按量付费云中软硬件资源。

IaaS(Infrastructure as a Service)是云计算的三大服务模式之一,它将基础设施(CPU、内存、存储等)服务化,具有成本低、灵活性好、可靠性高等优点。同时,IaaS云平台中虚拟机调度主要存在以下不足:

第一,负载不均。随机虚拟机请求数量的增加,各个节点服务器的负载会随着动态改变,出现负载不均的问题,负载不均会影响系统的可用性和可靠性;
第二,高能耗。环境保护组织向世界提出绿色节能的倡导,而IaaS云平台的数据中心消耗着大量电能,节能减排效果并不理想。

针对以上问题,论文以诺基亚西门子云平台实际环境为基础,以IaaS云平台中虚拟机调度算法为研究目标,以负载均衡和节能调度为主线,分别提出了两种解决方法:基于负载率排序的轮转调度算法和虚拟机资源池节能方案。同时,论文最后综合考虑负载均衡和节能,提出一种基于布局的虚拟机调度算法。

围绕以上方法,论文首先抽象出IaaS云平台架构模型和虚拟机调度模型,分析了虚拟机调度特点,对比了IaaS云平台中现有的虚拟机调度算法,进而在以下方面开展具体研究工作,并取得创新成果如下:
1.在负载均衡方面,提出一种基于负载率排序的轮转调度算法。
该算法在传统轮转调度算法基础上,引入负载率因子并生成有序的节点负载表,将虚拟机请求依次调度到排序后的节点服务器上。实验结果表明,该算法可解决IaaS云平台中虚拟机规格不一致以及节点服务器异构引起的负载不均衡问题,且实现简单。

2.在节能调度方面,提出一种基于随机规划的节能方案。
该方案针对ISSA云平台中虚拟机需求资源的不确定性,结合随机规划思想,建立节能模型,在确定虚拟机资源池中处于工作状态的节点服务器数量时,将上述模型的最优解作为初始化依据。

3.综合考虑负载均衡、节能等要素,提出一种基于布局的虚拟机调度算法。
该算法按照基于随机规划的节能方案对节点服务器处于工作状态的数量进行初始化设置,并通过当前节点服务器的负载状态对下一步的决策进行布局,保证在最恰当的时机,选择最合适的方式优化虚拟机的调度。实验结果表明,该算法在负载均衡和节能方面均取得较好效果,并且从总体来看,虚拟机请求响应时间并没有大幅增加。

4.搭建开源IaaS云平台Eucalytpts。
采用KickStart工具自动化搭建Eucalyptus云平台,将本文提出的改进调度算法引入该平台,通过分析各个节点服务器的负载状态,验证了改进算法的有效性。

最后,对本文工作进行总结,指出论文主要工作及研究意义;同时提出论文研究工作中仍然存在的部分问题,为下一步研究工作指明方向。

[关键词]:基础设施即服务;虚拟机调度;负载均衡;节能
[成果出处]:计算机学院视觉计算实验室(www.scuvis.org

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