基于SDN的数据中心节能方法研究

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随着IT业的高速发展,对大型云服务的需求不断提升,大量数据的计算、处理、存储已成为不可逆转的趋势。为了满足这些要求,数据中心规模不断扩大,能量消耗自然也成倍增长。巨大的能量消耗无疑增加了额外的经济花销,降低了数据中心网络性能,同时带来了环境保护问题。因此,数据中心节能问题成为了当今的研究热点。软件定义网络(SDN)将网络设备数据面和控制面分离开来,具有集中管控、灵活、可编程的特点,因此在许多场合得到广泛应用。本文在研究基于SDN的数据中心节能方法时,充分利用了SDN网络的特征,集中管控网络流量,实时监控数据中心资源利用率,优化虚拟机调度方法。目前SDN数据中心的节能方法研究通常分为网络流量汇聚和虚拟机合并调度,前者着重降低网络能耗,后者则通过关闭空闲服务器节能。然而网络能耗和服务器能耗均是数据中心能耗的重要组成,所以只有两者同时考虑才能达到最佳节能效果。本文从时间维度出发,全局考虑了虚拟机初始创建阶段、动态迁移阶段和网络路由阶段的数据中心节能方法。首先对数据中心能耗模型进行了分析研究,以此为基础,设计了节能策略整体框架,提出了路由感知的能量最佳适应算法(RAEBF)。在通过虚拟机合并降低服务器能耗的同时,利用独占式路由算法调度虚拟机间的通信流量,优化网络能耗。虚拟机动态迁移则保证了数据中心的服务质量,提高了资源利用率,避免了低资源利用率服务器的能量消耗。最后,运用CloudSimSDN云仿真平台验证了RAEBF算法在降低能耗方面的优越性,证明了虚拟机动态迁移有效保证了服务器的工作性能和资源的高利用率。
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