淺談虛擬化云計(jì)算平臺(tái)的能耗管理

金秋

摘要：對(duì)于虛擬化云計(jì)算平臺(tái)而言，在運(yùn)行過(guò)程中，是以數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，來(lái)實(shí)現(xiàn)虛擬化云計(jì)算平臺(tái)的穩(wěn)定運(yùn)行。在虛擬化云計(jì)算平臺(tái)運(yùn)行過(guò)程中，其能源消耗的管理工作主要是要了解虛擬機(jī)和云計(jì)算的消耗，解決在這其中所存在的問(wèn)題，這樣才能夠?qū)ζ淠芎倪M(jìn)行合理管理。本文就先了解虛擬化云計(jì)算平臺(tái)的內(nèi)容，然后說(shuō)明在虛擬化云計(jì)算平臺(tái)能耗管理過(guò)程中所存在的問(wèn)題，最后說(shuō)明虛擬化云計(jì)算平臺(tái)的能耗管理措施，為虛擬化云計(jì)算平臺(tái)的使用提供相應(yīng)幫助。

關(guān)鍵詞：虛擬化;云計(jì)算;平臺(tái);能耗;管理

中圖分類號(hào)：TP393? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）08-0202-02

在互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展的背景下，云計(jì)算平臺(tái)水平也在不斷提升，并且將其應(yīng)用于社會(huì)的各個(gè)行業(yè)，改變著人們的生活。但是，在這過(guò)程中也應(yīng)該能夠了解到隨著虛擬化云計(jì)算平臺(tái)的不斷擴(kuò)大，其能源消耗也在不斷增加，如果沒(méi)有進(jìn)行有效管理，就會(huì)嚴(yán)重影響虛擬化云計(jì)算平臺(tái)的穩(wěn)定發(fā)展。所以需要對(duì)虛擬化云計(jì)算平臺(tái)進(jìn)行深入研究，結(jié)合虛擬化云計(jì)算平臺(tái)的實(shí)際情況采取相應(yīng)的解決措施。

1虛擬化云計(jì)算平臺(tái)內(nèi)容

1.1概念

其虛擬化的內(nèi)容就是指利用計(jì)算機(jī)來(lái)將其功能虛擬化，讓計(jì)算機(jī)能夠具備更多功能，更好地完成不同的需求，有效地提高其資源的利用效率，也為計(jì)算機(jī)的儲(chǔ)存模式發(fā)展提供具體思路[1]。從模式的角度上來(lái)看，云計(jì)算是一種多范圍的共享，能夠?yàn)榕c用戶提供訪問(wèn)、應(yīng)用等等相應(yīng)功能，在應(yīng)用云計(jì)算過(guò)程中，其主要的核心就在于虛擬化，所以就說(shuō)明云計(jì)算必須在虛擬化的平臺(tái)上進(jìn)行工作。

1.2 特點(diǎn)

虛擬化云計(jì)算平臺(tái)也是由原本的計(jì)算機(jī)發(fā)展而來(lái)，自身具有規(guī)模大的特點(diǎn)，在這其中也存在著一定的危險(xiǎn)。在不斷發(fā)展過(guò)程中，逐漸地將相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計(jì)算機(jī)進(jìn)行聯(lián)系，進(jìn)而能夠有效地形成多種類型的服務(wù)器，更好地完成社會(huì)對(duì)于計(jì)算機(jī)的需求。虛擬化技術(shù)作為云計(jì)算的核心，能夠讓用戶在使用過(guò)程中不會(huì)受到空間、時(shí)間的限制，更好地為其提供相應(yīng)服務(wù)[2]。

2 虛擬化云計(jì)算平臺(tái)的能耗管理問(wèn)題

2.1 對(duì)虛擬化管理存在難度

因?yàn)樘摂M化云計(jì)算平臺(tái)在運(yùn)行過(guò)程中必須有大量的數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，那么在這種情況下能夠?qū)τ?jì)算機(jī)硬件進(jìn)行管理，并且還能夠了解內(nèi)部的消耗情況，但是卻很難讓其各個(gè)虛擬機(jī)之間實(shí)現(xiàn)資源共享，進(jìn)而導(dǎo)致虛擬機(jī)不能夠穩(wěn)定運(yùn)行，也無(wú)法對(duì)其內(nèi)部的能耗進(jìn)行有效管理。

2.2 驅(qū)動(dòng)器故障較多

在虛擬化云計(jì)算平臺(tái)運(yùn)行過(guò)程中，其會(huì)出現(xiàn)能源消耗過(guò)大的問(wèn)題，這樣就會(huì)對(duì)導(dǎo)致虛擬化云計(jì)算平臺(tái)的服務(wù)器受到影響，數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中會(huì)浪費(fèi)大量能源，而且因?yàn)橛脩粢苍诓粩嘣黾?，這樣就使得數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)越來(lái)越多，對(duì)于相關(guān)設(shè)備的配電要求更高，會(huì)容易讓驅(qū)動(dòng)器發(fā)生故障，影響平臺(tái)的正常運(yùn)行[3]。

2.3 頻率過(guò)高導(dǎo)致高能耗

雖然虛擬化云計(jì)算平臺(tái)其具備很大的優(yōu)點(diǎn)，能夠及時(shí)地為其提供數(shù)據(jù)，而且在人們的生活、生產(chǎn)中都有所應(yīng)用。但是，隨著其規(guī)模的不斷擴(kuò)大，在這其中的服務(wù)器被反復(fù)使用，這樣就導(dǎo)致數(shù)據(jù)使用的頻率過(guò)高，進(jìn)而其能耗也就會(huì)越高。

3 虛擬化云計(jì)算平臺(tái)的能耗來(lái)源

對(duì)于虛擬化云計(jì)算平臺(tái)的能耗來(lái)說(shuō)，主要是在處理器和數(shù)據(jù)中心上存在能耗。因?yàn)槠涮幚砥髟诓粩喟l(fā)展過(guò)程中，當(dāng)前的處理器能夠很好地達(dá)到相應(yīng)的運(yùn)行速度，但是也伴隨著能源消耗的問(wèn)題。雖然通過(guò)優(yōu)化技術(shù)能夠很好地提高其硬件的使用率，但是因?yàn)槭艿揭恍┏绦蜻\(yùn)行的影響，就導(dǎo)致其能源的消耗較大[4]。而對(duì)于數(shù)據(jù)中心而言，則是因?yàn)閿?shù)據(jù)中心的規(guī)模越來(lái)越大，所以就導(dǎo)致如果改變服務(wù)器數(shù)量，就會(huì)產(chǎn)生較多能耗，而且在服務(wù)器運(yùn)行過(guò)程，還會(huì)因?yàn)殡娏渴褂眠^(guò)多而產(chǎn)生較大的浪費(fèi)。

4 虛擬化云計(jì)算平臺(tái)的能耗管理策略

4.1 能耗管理和測(cè)量

4.1.1 虛擬化云計(jì)算平臺(tái)的管理

如果想要對(duì)其虛擬化云計(jì)算平臺(tái)進(jìn)行有效管理，那么在這其中就應(yīng)該從多個(gè)方面進(jìn)行考慮[5]。第一，可以通過(guò)客戶虛擬機(jī)來(lái)對(duì)其能耗進(jìn)行管理，但是這種方法在應(yīng)用過(guò)程中有著一定的問(wèn)題，比如其虛擬機(jī)不能夠占用硬件功能，所存在的相應(yīng)資源是通過(guò)虛擬化后的資源，并且能夠讓其不同虛擬機(jī)之間實(shí)現(xiàn)共享。此外，在這其中還容易導(dǎo)致資源的性能發(fā)生改變。第二，是通過(guò)硬件的方法來(lái)對(duì)其進(jìn)行能耗進(jìn)行管理，但是這種方法在管理過(guò)程中會(huì)與相應(yīng)的虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)共享，這樣也就說(shuō)明其硬件不能夠指定為一個(gè)虛擬機(jī)進(jìn)行管理。如果采取通過(guò)總線的方法來(lái)降低寬帶，那么就無(wú)法在這其中發(fā)揮DIMM的優(yōu)勢(shì)[6]。此外，在這其中在磁盤上也存在問(wèn)題，因?yàn)榇疟P會(huì)分為幾個(gè)分區(qū)，那么就可能會(huì)出現(xiàn)不同的客戶機(jī)在同一個(gè)分區(qū)上使用。而磁盤分區(qū)如果利用時(shí)間域多路復(fù)用能耗管理，也面臨著兩個(gè)問(wèn)題，也就是在轉(zhuǎn)化資源管理過(guò)程中可以利用這種方法，也有可能會(huì)對(duì)多核平臺(tái)無(wú)法使用。所以，就應(yīng)該積極研究新型能耗調(diào)節(jié)技術(shù)，進(jìn)而來(lái)對(duì)虛擬化云計(jì)算平臺(tái)的能耗進(jìn)行有效管理。

4.1.2 能耗測(cè)量步驟

對(duì)于虛擬化云計(jì)算平臺(tái)的能耗測(cè)量有三個(gè)方法：第一，就是將其特殊資源和整體系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)系，并且在這其中能夠考慮到一些利用率較低的層次，以此為基礎(chǔ)所建立的系統(tǒng)就能夠很好地保證能耗測(cè)量的準(zhǔn)確。第二，就是利用輕量級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)對(duì)不同時(shí)間的不同資源進(jìn)行測(cè)量。第三，是利用評(píng)估的方法來(lái)了解虛擬化云計(jì)算平臺(tái)的能耗情況，通過(guò)對(duì)其計(jì)算來(lái)了解能源利用率。

4.2 能耗分析和建模

對(duì)于虛擬化云計(jì)算平臺(tái)能耗建?？梢苑譃閮煞N，分別為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)。在這其中的靜態(tài)主要是針對(duì)其虛擬化云計(jì)算平臺(tái)系統(tǒng)子部件的能耗，比如其內(nèi)存、CPU等，還能對(duì)其整體進(jìn)行建模[7]。而動(dòng)態(tài)能耗建模則是針對(duì)其虛擬化云計(jì)算平臺(tái)所應(yīng)用的場(chǎng)景進(jìn)行建模，在這其中就能夠分為服務(wù)器和在線兩種模式。對(duì)于其平臺(tái)硬件的能耗建模，主要是要保證其模型的準(zhǔn)確。正常情況下，都是利用動(dòng)態(tài)能耗模型，這樣能夠很好地了解其虛擬化云計(jì)算平臺(tái)的能耗情況，并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。

4.3 虛擬化云計(jì)算平臺(tái)的能耗管理制度

因?yàn)樘摂M化云計(jì)算平臺(tái)的能耗管理方向不同，可以將其分為虛擬化層和云計(jì)算平臺(tái)層兩類。在這其中的虛擬化層能耗管理主要是對(duì)其管理層和虛擬機(jī)層的具體內(nèi)容進(jìn)行分析，而云計(jì)算平臺(tái)的能源管理制度其應(yīng)用范圍較廣，主要是從虛擬資源管理的角度來(lái)對(duì)其云計(jì)算平臺(tái)能耗進(jìn)行管理，在這其中可以分為兩個(gè)方面。

4.3.1 VMM層能耗管理制度

在這過(guò)程中可以將其虛擬機(jī)的管理器作為一種系統(tǒng)來(lái)對(duì)其進(jìn)行操作，以便于能夠了解整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)際情況，在這過(guò)程中通過(guò)利用DVFS技術(shù)來(lái)減少其部件的能源消耗[8]。此外，還可以利用應(yīng)用程序來(lái)進(jìn)行具體操作，進(jìn)而來(lái)明確虛擬機(jī)的能源管理內(nèi)容，并明確CPU的實(shí)際使用率，調(diào)整其運(yùn)行狀態(tài)，讓其能夠保持在最佳運(yùn)行下。

4.3.2 能耗管理中間框架

對(duì)于這一內(nèi)容而言，主要是將其應(yīng)用于模塊化中，并且這種方法能夠?qū)ζ淠茉催M(jìn)行合理劃分，并記錄其中內(nèi)容。主要是以某系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行運(yùn)行，其參考與主機(jī)層子系統(tǒng)和能源了解兩個(gè)部分。

4.4 能耗管理優(yōu)化算法

對(duì)于虛擬化云計(jì)算平臺(tái)而言，其優(yōu)化算法主要分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種。在這其中的靜態(tài)又能夠分為相關(guān)性和峰值兩個(gè)類型，其相關(guān)性的算法是根據(jù)其所出現(xiàn)的現(xiàn)象，比如其中應(yīng)用程序的峰值要遠(yuǎn)大于其他時(shí)候，這種算法主要還是根據(jù)其尾部邊界來(lái)明確應(yīng)用程序的規(guī)模，并沒(méi)有將應(yīng)用程序所需要的規(guī)模來(lái)作為基礎(chǔ)，而且這種算法所考慮的則是程序之間的連續(xù)，所以就能夠保證不會(huì)在同一個(gè)服務(wù)器中出現(xiàn)兩個(gè)不同的程序，進(jìn)而來(lái)對(duì)其相關(guān)性進(jìn)行有效控制。

動(dòng)態(tài)部署算法在這其中也能夠?qū)⑵浞譃槟茉醋钚』v史感知等等不同的算法。其中的能源最小化在使用過(guò)程中沒(méi)有注重以往的配置方法，這樣就可能會(huì)因?yàn)槠渫度胼^大，而出現(xiàn)遷移。所以，在這其中一些研究人員就提出改進(jìn)的FFD算法，將其來(lái)有效的應(yīng)用于服務(wù)器中，這種算法時(shí)先利用服務(wù)器來(lái)完成相應(yīng)請(qǐng)求，然后才能夠進(jìn)行相應(yīng)計(jì)算。對(duì)于在這其中大于目標(biāo)的利用率，其應(yīng)用程序會(huì)選擇規(guī)模較小的來(lái)完成遷移。先將其添加在虛擬機(jī)中，然后再對(duì)FFD進(jìn)行運(yùn)行。如果是新的虛擬機(jī)在分配過(guò)程中和主要是利用pMaP來(lái)進(jìn)行尋找，而且還需要考慮到遷移的支出。在這樣的情況下都是利用能耗最小化部署算法，來(lái)選擇到最新的最小化能源來(lái)對(duì)其進(jìn)行部署，了解兩個(gè)部署之間所存在的不同，然后決定選擇通過(guò)對(duì)以上內(nèi)容的重復(fù)，直至沒(méi)有能耗遷移存在。

此外，一些研究人員也研究出溫度感知負(fù)載部署算法，能夠?qū)ζ湓O(shè)備冷卻所產(chǎn)生的能耗進(jìn)行控制，進(jìn)而來(lái)減少成本的支出，更好地保證硬件的穩(wěn)定運(yùn)行。通過(guò)對(duì)兩個(gè)算法內(nèi)容中其資源的檢測(cè)，將在這其中最好的資源進(jìn)行分配，這樣就能夠很好地降低其中的能耗，還能夠減少資源的數(shù)量，更好地達(dá)到對(duì)虛擬化云計(jì)算平臺(tái)能耗管理目的。

5 結(jié)語(yǔ)

總而言之，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，其應(yīng)用的范圍也在不斷擴(kuò)大，在這其中的虛擬化云計(jì)算平臺(tái)在人們的生活中作用越來(lái)越大。虛擬化云計(jì)算平臺(tái)的發(fā)展規(guī)模較大，而且有著明顯的虛擬化特點(diǎn)。但是，在不斷應(yīng)用過(guò)程中，在這其中的能耗也越來(lái)越大。所以，就應(yīng)該及時(shí)的加強(qiáng)對(duì)虛擬化云計(jì)算平臺(tái)的能耗管理，更好地推動(dòng)其虛擬化云計(jì)算平臺(tái)的穩(wěn)定發(fā)展。在發(fā)展過(guò)程中，要根據(jù)實(shí)際情況，采取科學(xué)合理的方法，并明確其中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行分析，有效的采取相應(yīng)節(jié)能措施，減少在這其中的能源消耗，更好的推動(dòng)虛擬化云計(jì)算平臺(tái)的穩(wěn)定發(fā)展，讓其有效地為社會(huì)發(fā)展所服務(wù)。

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【通聯(lián)編輯：光文玲】