دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر

پایان نامه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی کامپیوتر(نرم افزار)

ادغام پویای ماشین­های مجازی در مراکز داده

به کوشش

علی اصغر رحمانیان کوشککی

استاد راهنما

دکتر غلامحسین دستغیبی فرد

شهریور ۱۳۹۳

به نام خدا

ادغام پویای ماشین­های مجازی در مراکز داده

به وسیله­:

علی اصغر رحمانیان کوشککی

پایان نامه

ارائه شده به تحصیلات تکمیلی دانشگاه به عنوان بخشی

از فعالیت­های تحصیلی لازم برای اخذ درجه کارشناسی ارشد

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

در رشته:

مهندسی کامپیوتر- نرم افزار

از دانشگاه شیراز

شیراز

جمهوری اسلامی ایران

ارزیابی شده توسط کمیته پایان نامه با درجه: عالی

دکتر غلامحسین دستغیبی فرد، دانشیار بخش مهندسی و علوم کامپیوتر(راهنما)…………………………………….

دکتر فرشاد خونجوش، استادیار بخش مهندسی و علوم کامپیوتر(مشاور)…………………………………………………..

دکتر مصطفی فخراحمد، استادیار بخش مهندسی و علوم کامپیوتر(داور)…………………………………………………..

شهریور ۹۳

اظهار نامه

اینجانب علی­اصغر رحمانیان کوشککی(۹۱۳۰۲۰۰) دانشجوی رشته مهندسی کامپیوتر گرایش نرم­افزار دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر اظهار می­کنم که این پایان نامه حاصل پژوهش خودم بوده و در جاهایی که از منابع علمی دیگر استفاده شده است، نشانی دقیق و مشخصات کامل آن ذکر شده است. همچنین اینجانب اظهار می­کنم که تحقیق و موضوع پایان نامه­ام تکراری نبوده و تعهد می­نمایم که بدون مجوز دانشگاه دستاورد­های حاصل شده را منتشر ننموده و یا در اختیار غیره قرار ندهم. کلیه حقوق این اثر مطابق با آیین نامه مالکیت فکری و معنوی متعلق به دانشگاه شیراز است.

تقدیم به مادرم:

مادرم،

آنکه آفتاب مهرش در آستانه قلبم، همچنان پابرجاست و هرگز غروب نخواهد ­کند.

سپاسگزاری

اینجانب بر خود واجب می­دانم که از حمایت­های بی دریغ استاد راهنمای ارجمندم، جناب دکتر غلامحسین دستغیبی­فرد و همچنین استاد مشاور جناب دکتر فرشاد خونجوش که در طول انجام پروژه همواره مشوق و حامی من بوده ­اند؛ و از جناب آقای عباس حرّی نیز که در طول پروژه همراه من بوده و راهنمایی­ها و همکاری­های ایشان بسیار بهره برده­ام کمال تشکر و قدردانی را به جا آورم. همچنین از اعضای خانواده­ام که همیشه مشوّق من بوده ­اند نیز بسیار سپاسگزارم.

چکیده

امروزه برای پیاده سازی رایانش ابری از مراکز داده ای بزرگ استفاده می­ کنند. مراکز داده­ای بزرگ از صدها میزبان محاسباتی و ده­ها سوئیچ و سایر تجهیزات شبکه تشکیل شده است که روزانه انرژی زیادی مصرف می­ کنند بطوریکه پیش بینی می­ شود که مصرف انرژی مراکز داده در سال ۲۰۲۰ به ۱۳۹٫۸ تراوات در ساعت خواهد رسید. روش های مختلفی چون مدیریت ایستا و پویای ماشین­های مجازی و سیستم تنظیم خودکار فرکانس پردازنده برای کاهش انرژی ارائه شده است. در این پایان نامه برای کاهش انرژی مراکز داده دو الگوریتم مدیریت پویای ماشین­های مجازی و مدیریت سلسله مراتبی مراکز داده پیشنهاد شده است که نسبت به روش های قبلی، انرژی مصرفی میزبانان و سوئیچ­ها و میزان تخطی ازSLA را کاهش داده است.

کلمات کلیدی: رایانش ابری، مرکز داده، ادغام پویای ماشین­ مجازی

فهرست مطالب

فصل اول پیشگفتار ۲

۱-۱- مقدمه ۳

۱-۲- ادغام پویای ماشین های مجازی در راستای مصرف کارآمد انرژی ۴

۱-۳- اهداف رساله ۷

۱-۴- ساختار پایان نامه ۷

فصل دوم مبانی نظری تحقیق و کارهای پیشین ۸

۲-۱- مقدمه ۹

۲-۲- راهکارهای ارائه شده در مدیریتِ کارآمد توان و انرژی ۹

۲-۳- زمان بندی ماشین های مجازی با آگاهی از توان الکتریکی و گرما ۱۲

۲-۴- روش های اکتشافیِ آگاه از انرژی در تخصیص منابع ۱۳

۲-۵- پشتیبانی نیازمندیهای امنیتی برای مدیریت منابع در محیط رایانش ابری ۱۸

۲-۶- زمانبند شبکه آگاه و انرژی کارای مراکز داده ۱۹

۲-۷- زمانبند قفسه آگاه در مراکز داده ۱۹

فصل سوم الگوریتم های پیشنهادی ۲۱

۳-۱- پیش گفتار ۲۲

۳-۲- ترکیب پویای ماشینهای مجازی به منظورکاهش مصرف انرژی با در نظر گرفتن توافقات سطح سرویس ۲۲

۳-۲-۱- ارتباط بین بهره وری پردازنده و حافظه اصلی ۲۴

۳-۲-۲- شناسایی میزبانان فروبار ۲۵

۳-۲-۳- جایگذاری ماشینهای مجازی ۲۶

۳-۲-۴- انتخاب ماشینهای مجازی ۲۹

۳-۲-۵- تشخیص میزبانان فرابار ۳۰

۳-۳- الگوریتم پیشنهادی مدیریت سلسله مراتبی مراکز داده با در نظر گرفتن معماری مراکز داده و تجهیزات شبکه ۳۰

۳-۳-۱- تشریح مسئله ۳۱

۳-۳-۲- توسعه شبیه ساز CloudSim 35

۳-۳-۳- الگوریتمهای ارائه شده برای معماری موجود ۳۵

فصل چهارم پیاده سازی و ارزیابی الگوریتمهایپیشنهادی ۴۱

۴-۱- مقدمه ۴۲

۴-۲- شبیه ساز CloudSim 42

۴-۳- بستر آزمایشی ۴۲

۴-۳-۱- بارکاری ۴۳

۴-۴- نتایج ترکیب پویای ماشینهای مجازی به منظورکاهش مصرف انرژی با در نظر گرفتن توافقات سطح سرویس ۴۳

۴-۵- کارهای آینده ۵۰

مراجع و منابع ۵۱

فهرست شکل ها

شکل۱-۱ میزان مصرف انرژی مراکز داده جهان از سال ۲۰۰۰ تا ۲۰۱۰ ۳

شکل ۱-۲ نگاه سیستم از بالا به پایین ۶

شکل ۲-۱ طبقه بندی سطح بالای مدیریت توان و انرژی الکتریکی ۹

شکل ۳-۱ نمودار جریان روش ارائه شده ۲۳

شکل ۳-۲ میزان وابستگی بهره وری پردازنده و حافظه اصلی ماشینهای مجازی ۲۵

شکل ۳-۳ یک مرکز داده ای سه لایه ۳۲

شکل ۳-۴ انرژی مصرفی درون یک مرکز داده ۳۴

شکل ۳-۵ هزینه ماهیانه یک مرکز داده ۳۴

شکل ۳-۶ شناسایی میزبانان، قفسه­ها و مراکز داده کوچک فروبار ۳۷

شکل ۳-۷ جایگذاری سلسله مراتبی VMها ۴۰

شکل ۴-۱ مصرف انرژی ۴۵

شکل ۴-۲ تخطی از توافقات سطح سرویس ۴۵

شکل ۴-۳ تعداد کوچ ماشینهای مجازی ۴۶

شکل ۴-۴ تعداد خاموش شدن میزبانان ۴۶

شکل ۴-۵ میزان تخطی از توافقات سطح سرویس بر اساس میزبانان فعال ۴۷

شکل ۴-۶ میزان مصرف انرژی ­سوئیچ ها ۴۸

فهرست جداول

جدول ۳-۱ تجهیزات اساسی درون مرکز داده ۳۲

جدول ۳-۲ سهم مصرف انرژی تجهیزات بر اساس نحوه توزیع انرژی مصرفی ۳۳

جدول ۴-۱ مشخصات سخت افزاری میزبانان ۴۲