基于负载预测的虚拟机动态调度算法研究与实现

在云计算系统中为了实现负载均衡和资源的高效利用,需要在虚拟机粒度上对云计算系统进行调度,通过热迁移技术将虚拟机从高负载物理节点迁移到低负载物理节点。把负载预测技术和虚拟机动态调度技术相结合,提出了LFS算法,通过虚拟机历史负载数据对虚拟机未来的负载变化情况进行预测,然后根据预测结果对虚拟机进行调度,能够有效地避免云计算系统中高负载物理节点出现,实现负载均衡,提高资源使用率。     

基于动态调整阈值的虚拟机迁移算法

针对当前数据中心服务器能耗优化和虚拟机迁移时机合理性问题,提出一种基于动态调整阈值（DAT）的虚拟机迁移算法。该算法首先通过统计分析物理机历史负载数据动态地调整虚拟机迁移的阈值门限,然后通过延时触发和预测物理机的负载趋势确定虚拟机迁移时机。最后将该算法应用到实验室搭建的数据中心平台上进行实验验证,结果表明基于DAT的虚拟机迁移算法比静态阈值法关闭的物理机数量更多,云数据中心能耗更低。基于DAT的虚拟机迁移算法能根据物理机的负载变化动态迁移虚拟机,达到提高物理机资源利用率、降低数据中心能耗、提高虚拟机迁移效率的目的。     

基于贪心算法的容器云资源低能耗部署方法

将容器云平台资源整体能耗最低作为目标,设计基于贪心算法的容器云资源低能耗部署方法。在物理主机与虚拟机对应、虚拟机与容器对应等约束条件下,结合静态和动态两个部分构建容器云资源能耗模型。通过资源虚拟化与去除冗余两个步骤,得到容器云资源的整合结果。检测物理机负载状态,确定虚拟机迁移源物理机和目标物理机,利用贪心算法均衡调度容器云资源负载,最终通过容器云资源编排重组,实现容器云资源低能耗部署。通过与传统部署方法的对比得出结论：在优化设计部署方法下,容器云资源的利用率和负载均衡度得到明显提升,能量损耗明显下降。     

基于虚拟机动态迁移的负载均衡策略

针对数据中心由于异构节点资源利用率不均衡导致的负载均衡问题,本文提出了一种基于动态阈值的迁移时机判决算法与基于负载类型感知的选择算法相结合的虚拟机动态迁移选择策略.该策略先通过监控全局负载度与高低负载节点占比动态调整状态阈值,并结合负载评估值判断迁移时机;再分析虚拟机负载类型,依据虚拟机与节点资源的依赖度、虚拟机当前内存带宽比和虚拟机贡献度选择待迁移虚拟机,并根据虚拟机与目的节点的资源匹配度与迁移代价选择目的节点,实现对高负载与低负载节点的虚拟机动态调整,从而优化节点资源配置问题.实验结果表明,该策略可以有效减少虚拟机迁移次数并保证数据中心服务质量,最终改善数据中心的负载均衡能力.     

Xen虚拟机资源调度优化算法

针对Xen虚拟化平台中虚拟机资源分配不合理的问题,提出了两种资源调度优化算法,即细粒度优化算法和粗粒度优化算法.细粒度优化算法主要解决单个物理节点上虚拟机资源分配不合理问题,能够根据物理节点上运行的各虚拟机的资源利用情况来调整资源分配量,适当增加利用率较高的虚拟机的资源,减少资源利用率低的虚拟机的资源,从而优化资源分配,提高资源利用效率,避免不必要的虚拟机迁移.粗粒度优化算法是针对集群中多个物理节点之间虚拟机负载不均衡问题而提出的.该算法结合粒子群优化技术,选择将集群系统中热点物理机上的部分虚拟机迁移到最适合的冷点物理机上,从而避免高载物理机宕机.实验结果表明,这两种资源调度优化算法能够有效解决虚拟机资源分配不合理的问题,具有较好的适用性和应用前景.     

能耗感知下云资源三支粒度调度策略研究

云资源调度是云数据中心的一种重要节能方式。然而,实际云平台中,受单一物理机资源限制,存在虚拟机资源竞争和利用率低的问题。对此,通过分析虚拟机负载相似性及资源占有度问题,提出一种基于三支决策的能耗感知虚拟机迁移策略。首先,在虚拟机迁移过程中,设计云资源的三支划分策略,并使用K-means算法在划分区域选择待迁移的虚拟机序列;其次,依据虚拟机与物理机的负载相似度,获取虚拟机放置顺序;最后,依托CloudSimPlus云仿真平台验证了所提方法的有效性。实验结果表明,所提方法能够有效降低云能耗,实现资源充分利用。     

面向高校教学云服务的虚拟机动态调度方法

随着教学信息化的不断深化,高校云平台越来越普及,但是实际应用中资源利用率仍然较低,核心问题在于当前的虚拟机调度机制未考虑高校教学应用的特征,从而导致负载不均和资源浪费。为了解决这一问题,从高校教学应用需求出发,提出了一种虚拟机动态调度算法(CRS),定义了课程虚拟机模型和物理机负载模型,并实现了基于OpenStack开源云平台的可对虚拟机进行动态调度的校园云平台。实验表明,提出的虚拟机动态调度方法达到了降低能耗及实现负载均衡的目标。     

云环境下面向能耗降低的资源负载均衡方法

为降低大规模云数据中心的能量消耗,并在一定程度上实现资源负载均衡,提出一种基于虚拟机迁移的方法LBES。该方法综合考虑多种资源负载情况以及群聚冲突等问题,对虚拟机迁移过程的3个关键步骤进行分析,给出相应的策略,并在云模拟器中得到实现。实验结果表明,在物理节点负载分布严重不平衡的情况下,该方法比其他算法的性能更优。     

基于资源权重最大资源利用率的动态资源调度算法

对于在云环境下虚拟机放置问题,资源调度管理是其中一项关键技术,因而提出了一种基于最大综合利用率为标准的动态资源调度算法。首先,在云系统调度中心缓存用户的资源请求,将此请求当做一个任务,然后利用负载均衡调度算法,调度中心针对不同任务来分配适当的物理机,最后在物理机上建立虚拟等待队列,充分考虑云系统中计算资源权重比,利用基于权重最大资源利用率的算法进行虚拟机配置。仿真实验结果证明,该算法可以实现有效负载均衡,并在保证一定的QoS的情况下,能有效提高系统的综合利用率。     

虚拟机迁移中一种新的物理主机异常状态检测算法

提出了一种新的物理主机异常状态检测算法PHSDA(Physical host status anomalous detection algorithm)。PHSDA算法包括两个阶段;在超负载检测中,采用一种迭代权重线性回归方法来预测物理资源的使用效率情况;在低负载检测中,利用多维物理资源的均方根来确定其资源使用阈值下限,避免异常状态的物理主机数量的增加; PHSDA检测算法配合迁移过程中后续的虚拟机选择策略和虚拟机放置策略,就可以形成一个全新的虚拟机迁移模型PHSDA-MMT-BFD。以CloudSim模拟器作为PHSDA的仿真环境。经PHSDA策略优化过后的新虚拟机迁移实验表明：比近几年的BenchMark迁移模型比较起来,可以很好的降低云数据中心的能量消耗,虚拟机迁移次数减少,云服务质量明显提高。     

面向多目标的云计算资源调度算法

在传统的虚拟机资源调度中,仅仅考虑当前负载,对虚拟机历史数据没有充分考虑,在处理云计算资源调度的时候出现负载失衡的状况,为了解决上述问题,本文提出了基于启发式遗传算法的资源调度算法,满足多目标规划的情况下实现云计算资源的调度.算法在为用户提供服务的同时充分考虑虚拟机的各种开销和因素,使提供云计算资源的服务器达到负载均衡.对目前的负载情况和历史数据进行分析,经过搜索和计算,计算得到同时满足负载变化数据约束和最小动态迁移开销的最好的云计算资源调度方案.最后,通过仿真实验,对算法进行验证,通过引入负载变化率和平均负载距离二个性能参数来比较和衡量虚拟机负载.实验数据证明,所提出的算法具有很好的全局收敛性和资源利用率,有效解决在资源调度中出现负载失衡和较大动态迁移开销的问题,因此,算法是可行和有效的.     

Towards an adaptive human-centric computing resource management framework based on resource prediction and multi-objective genetic algorithm

The complexity, scale and dynamic of data source in the human-centric computing bring great challenges to maintainers. It is problem to be solved that how to reduce manual intervention in large scale human-centric computing, such as cloud computing resource management so that system can automatically manage according to configuration strategies. To address the problem, a resource management framework based on resource prediction and multi-objective optimization genetic algorithm resource allocation (RPMGA-RMF) was proposed. It searches for optimal load cluster as training sample based on load similarity. The neural network (NN) algorithm was used to predict resource load. Meanwhile, the model also built virtual machine migration request in accordance with obtained predicted load value. The multi-objective genetic algorithm (GA) based on hybrid group encoding algorithm was introduced for virtual machine (VM) resource management, so as to provide optimal VM migration strategy, thus achieving adaptive optimization configuration management of resource. Experimental resource based on CloudSim platform shows that the RPMGA-RMF can decrease VM migration times while reduce physical node simultaneously. The system energy consumption can be reduced and load balancing can be achieved either.     

基于模糊动态阈值机制的能效虚拟机合并决策方法

动态虚拟机合并是云数据中心改善功耗和资源利用率的有效方法,但负载变化使数据中心较难维持服务等级协议SLA和最优能效.针对该问题,提出一种模糊动态阈值方法对虚拟机合并过程进行决策,在动态负载环境下实现最小化的虚拟机迁移量.该算法利用模糊推理系统动态调整主机资源利用阈值,使得超载主机上的虚拟机迁移大幅降低,并可以满足服务等...     

密码云中基于熵权评价的虚拟密码机调度方法

针对密码云系统的负载均衡问题,提出了一种基于熵权评价的虚拟密码机调度方法（VSMEWE）。为提高密码服务质量、高效利用密码运算资源,以云密码机的CPU、内存、网络带宽和密码卡吞吐带宽等资源的利用率为主要指标评价云密码机的资源状态,根据云密码机的综合评价值比较结果,得出虚拟密码机的迁移选择方案。实验结果表明,所提算法与Entropy算法和Baseline算法相比,具有全局性和时效性,提高了系统负载均衡效果,执行效率也分别提高了6.8%和22.7%。     

基于轮换策略的异构云资源分配算法

云计算以其按需索取、按需付费、无需预先投资的优势给用户带来极大的便利,然而静态、单一的云计算环境容易成为网络攻击的目标,给用户带来较大的安全风险。动态的虚拟机部署策略和异构的云基础设施在提升云计算环境安全性的同时会降低资源利用率。提出一种针对虚拟机轮换时的资源分配算法,将不同类型的资源抽象成维度不同的向量,并通过求解装箱问题实现资源分配中的负载平衡,同时为每个虚拟机设定驻留时间,对当前服务器的负载状态进行轮换以提升虚拟机的安全性。实验结果表明,资源动态分配算法在提高虚拟机安全性能的同时,能够减小轮换带来的负载波动。     

基于虚拟化技术的私有云计算平台设计

为提高分布式集群系统的硬件资源利用率,避免闲置设备造成的经济损失,结合虚拟化技术,提出了一种基于多种框架技术的私有云平台实现方案.该方案整合底层硬件资源,实现了对资源的按需分割、动态分配及动态迁移,并针对传统的虚拟机部署方法中的负载不均衡问题,提出了基于动态分配决策的虚拟机部署机制,该策略根据虚拟机资源的特点,结合现有物理节点的负载情况,对虚拟机进行了动态部署.最后设计实现了灵活性强、可扩展性能好的私有云计算服务平台,以石油勘探中的傅里叶有限差分叠前深度偏移为测试用例进行了应用测试,证明了私有云平台的可行性和有效性,并对虚拟机的部署机制进行了测试.实验结果表明,动态分配决策能够在部署大量虚拟机的同时,较好地保持私有云平台的负载平衡.     

基于LP&GR算法的多优先级虚拟机迁移策略研究*

如何对云计算中心的虚拟机(Virtual machine,VM)资源进行合理分配是近年来研究的一个热点问题。针对这一问题,本文提出了一种基于负载预测和灰色关联度(Load Prediction and Gray Relational,LP&GR)的虚拟机资源分配算法,通过预测虚拟机的负载状态防止虚拟机发生过载,并建立了基于虚拟机负载评价函数的决策分配模型。同时为虚拟机的迁移队列设置了多个优先级,结合了抢占式与非抢占式的执行策略,保证了虚拟机的有序迁移,并提高资源利用率。实验结果表明,结合多优先级的LP&GR算法同比其他算法能够有效实现云中心的负载均衡。