云计算中基于能耗比例模型的虚拟机调度算法

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摘 要： 针对资源虚拟化环境中的混合型负载调度问题，提出一种基于能耗比例模型的虚拟机调度算法．该算 法利用处理器的“性能计数器”机制来评估各个虚拟机的近期能耗状态，并采用“最近最小能耗比例优先”的策略进行 调度．理论分析给出了该算法的有效性证明和相关特性．实验结果显示，当系统面对混合型负载时，基于能耗比例模型 的调度算法在“调度偏差”和“相对能效”两方面明显优于现有的虚拟机调度算法． 关键词： 云计算；虚拟机；能耗；调度算法
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0 Z8 U3 ^( k! p. k) c. S" n- s       近期报告显示［１，２］：全球数据中心在2011年的总耗 电量已达 ３兆千瓦，且以每年11.8％的速度增长，而其 资源利用率却大多小于50％［３，４］．面对高能耗与低利用 率并存的现象，如何有效控制数据中心的能耗成为一个 亟待解决的课题．云计算［５］以虚拟化技术为基础，其低 成本和安全性的特点极大地拓展了高性能计算的应用 范围［６，７］．宏观而言，虚拟化技术为云系统的能效优化 提供了有效的支持［８，９］；微观而言，虚拟化技术所引入 的额外开销也对能效优化提出了若干挑战性问题，主要 体现在：
4 a2 c' u+ @' F（１）虚拟化技术通过“分时复用”机制在不同应用程 序之间共享物理资源，从而导致虚拟机的功耗 ／能耗状 态难以量化评估［１０，１１］．
: J% N4 O0 k2 r（２）在面对“混合型负载”时，虚拟化平台的执行效 率将大打折扣，从而导致资源层的无效能耗开销增 加［１２～１４］．
（３）在面对数据密集型任务时，虚拟化存储技术在 对海量“中间数据”进行临时存储时容易出现性能瓶 颈［１５～１７］．
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虚拟机调度算法