基于GM(1,1)预测和虚拟机迁移的云计算负载均衡策略设计

针对云计算中心虚拟机集群负载的不均衡问题,设计了一种基于GM(1,1)预测和虚拟机迁移的负载均衡策略;首先,描述了云计算中心的负载均衡原理,介绍了经典ELB算法并总结了其缺点,然后,设计了基于GM(1,1)的虚拟机负载预测算法,能根据虚拟机的历史负载信息来预测下一时刻的负载信息,能有效克服ELB算法中仅依赖当前时刻负载而进行虚拟机的删除和增加,同时通过设定不同的阈值来实现虚拟机的增加、删除和迁移,最后,定义了基于预测机制和虚拟机迁移的负载均衡算法,能在创建虚拟机时根据用户的请求定制AMIs模板,从而提交用户请求的响应速度;在CloudSim环境下进行实验,实验结果表明文中方法能有效地实现云计算中心虚拟机集群的负载均衡,与其它方法相比,具有负载均衡高和负载均衡效率高的优点,是一种有效的云计算环境的负载均衡策略。     

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.     

基于BP神经网络的气象云资源调度系统

人工调度气象云资源会造成资源浪费。本文设计一种基于BP神经网络的气象云资源调度系统。该系统使用BP神经网络学习虚拟机负载历史数据,并对其进行预测;基于预测的虚拟机负载,设计一种面向多类资源的虚拟机非增排序策略;使用首次适应算法对排序后的虚拟机进行云资源调度。该系统在江西省气象云平台中进行了实验和功能验证。     

云计算和多维QoS环境中基于蚁群优化算法在虚拟机资源负载均衡问题中的研究

针对云计算环境中虚拟机资源负载均衡问题,并为实现云计算下虚拟机资源负载均衡高效调度以满足用户的QoS需求,提出了一种基于多维QoS实现负载均衡的虚拟机资源调度方法。首先,在云计算环境下建立多维QoS网络环境的数学模型;然后,提出一种基于蚁群算法的优化算法,用于实现云计算环境中虚拟机资源高效调度;最后,在云仿真平台CloudSim上进行仿真实验。实验结果表明,相对于其他资源调度算法,所提算法能高效解决云计算下虚拟机资源调度问题,减少虚拟机资源负载均衡离差,具有更好的性能,能完全满足云计算下和多维QoS环境下虚拟机资源负载均衡的需求。     

一种基于机器学习的虚拟机放置方法

为改善云数据中心的能耗、负载均衡性和服务等级协议(SLA)违背率,对虚拟机放置策略进行优化。基于IaaS环境,提出一种基于机器学习的虚拟机迁移调整方法。根据资源消耗的互补性和不均衡性对虚拟机进行预放置,使用深度神经网络预测物理机负载等级,并利用深度Q网络调整物理机数量。实验结果表明,该方法能够有效均衡负载分布,降低能源开销和SLA违背率。     

基于层次分析法权重和灰色服务器负载预测的云计算on-line迁移策略

为了克服云计算环境下由于实时用户任务的不确定性到来和服务器性能差异而导致的云计算环境的负载不均衡问题,提出了一种层次分析法权重获取和灰度算法预测服务器负载的云计算on-line虚拟机迁移策略;首先,设计了基于层次分析法(AHP)和灰色服务器预测的虚拟机on-line迁移模型,提出了采用层次分析法获取虚拟机各资源需求权重,然后,采用灰色模型预测下一时刻的服务器负载,采用此权值向量与各无需迁移的服务器的空闲资源向量进行加权得到加权和,将具有最小加权和的物理服务器作为迁移的目标宿主机;最后,定义了基于层次分析法权重和灰色服务器负载预测的云计算on-line迁移算法;在CloudSim环境下进行实验,结果表明文中的迁移策略使得云计算在响应用户任务时,具有任务失败次数少、SLA违约率低和迁移成功率高的优点,同时与其它方法相比,具有负载均衡程度高的优点,具有较强的可行性。     

基于节点负载评估和动态阈值的虚拟机迁移触发策略研究

针对现有的虚拟机迁移触发策略中由于负载瞬间峰谷值易导致的过度迁移问题以及触发时机不合理造成的资源浪费问题,综合考虑数据中心节点的异构性与资源配置的差异性,设计一种基于节点负载评估和动态阈值的虚拟机迁移触发策略(NLADT-MMT).由全局监测模块动态调整标准状态阈值,节点监测模块根据标准阈值和配置信息更新状态阈值,并结合负载预测实现对节点状态进行有效评估并以此判定迁移时机,达到减少虚拟机迁移次数和降低SLA违约率的目的,提高数据中心的资源利用率.仿真实验表明,该方案可以有效减少虚拟机迁移次数,降低平均SLA违约率,并提高数据中心资源的利用率.     

基于三支决策的虚拟机节能迁移策略

虚拟机迁移技术作为云计算中降低数据中心能耗的重要手段被广泛应用。结合三支决策的分、治、效模型提出一种基于三支决策的虚拟机迁移调度策略（TWD-VMM）。首先,通过建立层次阈值树搜索所有可能取到的阈值,由此以数据中心能耗为优化目标得到总能耗最低的一对阈值,从而实现三分区域,即高负载区域、中负载区域和低负载区域。其次,针对不同负载的主机采取不同的迁移策略：对于高负载主机,以主机预迁出后的多维资源均衡度和主机负载下降幅度为目标;对于低负载主机,主要考虑主机预放置后的多维资源均衡度;对于中等负载主机,如果迁移过来的虚拟机依旧满足中负载特性,则可以接受迁入。实验采用CloudSim模拟器进行,将TWD-VMM算法分别与基于阈值调度算法（TVMS）、基于虚拟机迁移节能调度算法（EEVS）、云计算中心节能调度算法（REVMS）算法在主机负载、主机多维资源利用均衡度、数据中心总能耗等方面进行比较,结果表明TWD-VMM算法在提高主机资源利用率、均衡主机负载等方面有明显效果,且能耗平均降低了27%。     

人工鱼群算法在虚拟机分配中的应用

虚拟机分配是云数据中心的一个重要任务,它实现物理机和虚拟机的映射,这对整个云数据中心中计算集群的性能,响应时间和服务质量有重要影响。需要采用一定的虚拟机分配策略来保障在同一集群中自动地完成虚拟机分配,以便达到物理机集群的负载均衡,虚拟机迁移次数最小并且节能环保等目的。提出了一种添加新型行为策略的人工鱼群算法,并将该算法成功应用于虚拟机分配问题的求解。与多种虚拟机分配算法的对比结果表明,算法能更快获得符合云数据中心多个需求的分配方案,对于其他实时性要求较高的组合优化问题同样具有应用价值。     

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。     

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。     

一种基于CPU负载平均的负载均衡算法

与传统分布式集群环境迁移进程不同,虚拟计算环境下的迁移实体是虚拟机,文章针对虚拟机粒度较大的特性,提出了一种基于虚拟机迁移的负载均衡算法。该方法用CPU预测技术避免呈下降趋势时发生不必要迁移。文章的算法采用全局平均的负载均衡策略,只有当负载差值大于一定值才触发迁移。     

云数据中心中负载均衡的虚拟机调度方法

 本文研究在主机之间迁移虚拟机来提高系统负载均衡度（包括2个方面：CPU和disk I/O）,同时尽可能地降低迁移代价。因此,目标是寻找主机和虚拟机之间尽可能优的映射方案。本文提出虚拟机的亲和力概念,并且定义了亲和力指数的计算方法,然后建立基于遗传算法的虚拟机调度模型。在这个模型中,交叉操作驱动映射方案的亲和力指数尽可能地增加,变异操作使得主机的CPU和disk I/O的差值趋于收敛。在每一代中,选择策略将亲本个体和子代个体分为一组,并选择较大适应度的个体遗传到下一代,从而使得种群不断地进化,得到最终的映射方案解空间。本文提出基于遗传算法的虚拟机均衡调度算法。该算法选取最终映射方案解空间中的最优解,做到从全局的角度考虑负载均衡问题;提前计算迁移的影响,在得到最优的迁移方案时才进行实质性迁移,从而降低了迁移代价;使用MTALB算法将多类型任务均匀地分配到虚拟机中,系统的负载均衡效果更佳。实验结果表明,就迁移代价和系统负载均衡各项具体指标而言,本文算法相比于首次适应和轮转调度算法以及NABM算法存在全面优势。在任务处理率这一关键指标上,本文算法比首次适应和轮转调度算法及NABM算法分别平均提升了25%和12%。     

基于云端协同计算架构的边缘端I/O密集型虚拟机资源分配方案

大型制造业生产车间业务流程复杂,传统固定资源配置方式将产生负载不均衡的问题。针对此问题,设计并实现了一种基于云端协同架构的边缘端I/O密集型虚拟机资源的分配算法,通过定义计算节点中每个I/O密集型虚拟机三个维度的信息计算得出I/O密集型虚拟机的优先级,并按最大优先级队列实时统一分配硬件资源。实验结果表明,该算法在应对工业机械设备高响应和高通量的要求上有较为明显的提升,为实际生产起到了优化资源配置的作用。     

Layered virtual machine migration algorithm for network resource balancing in cloud computing

Due to the increasing sizes of cloud data centers, the number of virtual machines (VMs) and applications rises quickly. The rapid growth of large scale Internet services results in unbalanced load of network resource. The bandwidth utilization rate of some physical hosts is too high, and this causes network congestion. This paper presents a layered VM migration algorithm (LVMM). At first, the algorithm will divide the cloud data center into several regions according to the bandwidth utilization rate of the hosts. Then we balance the load of network resource of each region by VM migrations, and ultimately achieve the load balance of network resource in the cloud data center. Through simulation experiments in different environments, it is proved that the LVMMalgorithm can effectively balance the load of network resource in cloud computing.     

软件定义承载网中基于负载均衡的虚拟网络重配置方法*

在软件定义承载网(Carrier-SDN)中应用网络虚拟化技术为虚拟网络请求分配资源是解决传统网络结构僵化问题的重要方法之一。针对虚拟网络初次配置产生的瓶颈节点和瓶颈链路造成的底层网络负载不均衡问题,提出一种基于负载均衡的虚拟网络重配置方法(Load Balance Virtual Network Reconfiguration,LB-VNR)。该方法着重设计了虚拟节点的迁移算法、虚拟链路的迁移算法以及重路由映射路径规划算法。仿真结果表明,所提方法在虚拟网络请求接受率、网络收益代价比和虚拟网络负载均衡性方面均具有良好的性能。     

Application type based resource allocation strategy in cloud environment

Unreasonable resource allocation may shorten the service life of physical servers and affect the stability of the cloud data center. To solve this issue, a virtual machine (VM) allocation and placement strategy based on the types of applications is proposed. According to the strategy, appropriate VM is allocated based on the type of application. And the VM is placed on the server that the available resources is sufficient enough to support the application. Meanwhile, the load balance of the server is also considered when the VM is placed. Simulations on Cloudsim platform show that the performance of load balance of the VM placement strategy proposed is much better than that of the traditional VM placement strategy. And extensive experiments on cloudstack show that the VM placement strategy proposed is much more efficient than the traditional VM placement strategy in execution.     

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.