虛擬化云計算平臺能耗管理分析

江蘇省無錫汽車工程中等專業學校 劉 赟

虛擬化云計算平臺能耗管理分析

江蘇省無錫汽車工程中等專業學校 劉 赟

隨著網絡技術快速發展，人們就需要擁有一種產品、平臺或者是技術為其提供服務，這種平臺還需要滿足人們相關要求。自然，虛擬化計算平臺應該是人們最好的選擇。因這種平臺是以數據作為核心的信息化平臺，能夠為生產與生活提供技術與平臺上的支持。但是從應用來看，這種平臺在應用中存在新的問題，尤其能耗管理是相關人士探究的重要課題。本文闡述了虛擬化云計算平臺概念及特征，分析了能耗管理的基本理念，并從該平臺能耗管理現狀中探析存在的問題，有針對性提出加強能耗管理措施建議。

虛擬化云計算；平臺；能耗管理

1.前言

隨著信息技術快速發展，計算機網絡技術給人們的生活與工作帶來了巨大的便利，不斷改變著人們的工作與生活方式，實現了有效利用平臺資源。但是從虛擬化云計算平臺應用來看，這種平臺在帶來便利同時也消耗大量能源，對該平臺發展造成影響，因此為促進該平臺得到更好發展，就必須要加強能耗管理。在這種形勢下，虛擬化云計算平臺的能耗管理具有現實意義。

2.虛擬化云計算平臺的概述及能耗管理理念

2.1概念及特征

（1）概念；所謂虛擬化就是把虛擬化技術使用到計算機中，把該計算機虛擬為其他許多具備邏輯性計算機，從而實現了不同操作系統之應用，最大化發揮資源的利用率，迅速擴大了計算機的硬件容量，對簡化軟件進行重組與配置，為計算機的數據資源及存儲資源等提供了有效的邏輯視圖。而且云計算屬于一種計算機共享池，這種計算模式就是依照使用量進行付費的共享模式，可以給用戶提供訪問、網絡、應用軟件及服務器等等，實現了快速利用資源。而虛擬化是云計算技術的核心，必須要通過虛擬化平臺構建云計算。

（2）特征；虛擬化云計算平臺就是從原有計算機基礎發展出來的，具有虛擬化、規模較大及潛在危險的特征。該平臺就是把新型網絡技術融入到原有計算機基礎中去，從而形成眾多服務器。不但包含了谷歌等原有服務器，還把微軟、IBM及亞馬遜等各種服務器應用起來，從而實現強大的計算能力與超大規模；該平臺的核心技術即為云計算，自然虛擬化就成為基本特征，用戶使用過程時，不被地理位置所約束，其他任何終端都可以通過虛擬化進入該平臺，從中獲得相應的信息與服務；因虛擬化云計算平臺請求的服務內容，都是云計算中的云服務，因此該服務內容不但會實現用戶計算服務，還會存儲計算的數據，自然給用戶個人信息帶來風險。

2.2能耗管理

（1）虛擬化層的能耗管理；虛擬化層能耗管理劃分成兩種模式，首先是把虛擬層當成一個操作系統，對具體系統性能評估檢測，結合DVFS技術逐漸縮減系統內部各部件耗能；另一種方式就是依托具體管理應用程序信息的能耗，把虛擬層耗能情況通過硬件能耗情況映射出來。換而言之，通過虛擬層把電源接口與高配置硬件能耗管理系統，采用監控CPU使用頻率監控系統功率狀態，從而形成一個命令系統、獨立的平臺，依據整體消耗功率的變化曲線，實時調節硬件所處功率狀態，降低了能耗。

（2）能耗管理的基本理念；管理云計算平臺能耗就是通過軟硬伸縮與整合實現，修改Hypervisor調度屬性達到最佳運行狀態，并在多個資源上軟伸縮多個虛擬層，就能有效降低能耗。

（3）權衡平臺性能和能耗；在實際運行過程中，性能始終和能耗掛鉤，因此就要權衡性能和能耗間的關系，尋找二者間的動態平衡，這種平衡也是管理虛擬化平臺能耗的手段。系統負載也會隨用戶及任務不同而發生變化，所以權衡性能和能耗同時，還必須要考慮到資源重置對開銷與收益產生的影響。例如負載發生很快變化時，主動去損失部分的性能可能比去出發一個遷移更為合理，否則就會在還未完成該遷移時觸發到下一個遷移，逐漸擴大能耗。

3.虛擬云計算平臺的能耗管理分析

前面分析了能耗管理的理念及權衡性能與能耗，體現出了管理平臺能耗的重要性。因此從能耗管理現狀分析存在的不足，才能夠有針對性提出強化能耗管理的措施。

3.1存在的問題

從能耗管理現狀來看，虛擬云計算平臺在能耗管理中還存在各種問題，主要體現在如下幾個方面：

（1）極難實現內部虛擬機能耗管理；該平臺在運行過程中就必須要依賴計算機網絡數據，在管理計算機硬件能耗時，雖然能夠管理單獨虛擬機的能耗，但因硬件降能管理極難被機器利用，自然也就極難實現內部各虛擬機間的共享。所以就會造成其他虛擬機不能給正常進行運轉與運行，乃至被許多用戶所操作，極難真正實現降低平臺產生的能耗。

（2）數據中心存在高能耗，導致驅動器易發生故障；平臺運行過程中，數據中心極易出現高能耗現象，造成云計算平臺服務器表現集群現象，而且傳輸設備也極易消耗大量的能源。因使用平臺的人數逐漸增多，自然云計算數據中心規模不斷增大，制冷需求及配電需求都在不斷增高，也就不斷提高數據中心驅動器的故障率，缺乏了可靠性。

（3）使用頻率較高，易產生大量能耗；虛擬化云計算平臺擁有絕對優勢，被生產與生活中大量應用。而且用戶數量與規模不斷擴大，許多服務器與傳輸設備都被重負使用，讓平臺上大量服務于數據運算均重復進行，自然平臺使用也較為頻繁，引發大量的能耗問題。

3.2加強平臺能耗管理的措施

要加強云計算平臺中的能耗管理，應該經過哦固件相應的能耗測量系統與監控系統，獲得能耗數據后再建模，分析消耗能量的情況，從而使用技能技術。例如采用服務等級協議，從而實現了能耗管理。

（1）實時監控平臺能耗；要實現實時監控平臺的能耗，就必須要構建相應能耗模型，把計算機運行過程中一些特定類型資源的利用率，和計算機整體系統的能耗有效連接起來。對各種輕量級監控工具聯合起來，測量平臺中虛擬機的利用資源情況，按照測量結果，測量虛擬化云計算平臺的總能耗：Eserver=Eidle+Ecpu+Emem+Edisk+Enet

（2）分析能量消耗情況；平臺中的能量消耗分成了動態能量消耗及靜態消耗。靜態消耗主要包含了虛擬機、CPU及內存等平臺上各種系統部件；而動態消耗包含了在線遷移及服務器整合消耗等等。對CPU能量消耗的建模是：Ecpu=αcpuμcpu+γcpu，虛擬機能耗就是：Ecpu.A=αcpuμcpu.A。通過記錄計算機的處理器，就能夠把這個平臺中內存能耗模型作為：Emem（T）=αmemNLLC（T）+γmem；系統整體的能耗模型是：P｛cpu，cache｝=a1+a2pcpu+a3pcache。

（3）使用技能技術加強能耗管理；節能技術成為國際問題，自然平臺也要高度重視技能技術。平臺技能技術主要劃分成兩種，就是靜態和動態兩種技能技術。靜態節能技術就是設計平臺系統與部件過程中，采用電路層的節能技術管理能耗的方法；動態節能技術就是安裝智能管理軟件模式，實現了能耗管理。就在通過這兩種節能技術，依據云計算平臺的能耗實況，有針對性選擇合適的能耗管理措施。

4.結束語

一直以來，虛擬化云計算的平臺都具備虛擬化、規模大等各種顯著特征，如今被生產與生活中大量應用，但是隨著人數與使用范圍不斷擴大，該平臺存在的高能耗問題也凸顯出來。就需要從能耗管理現狀入手，分析管理過程中存在的問題，從而加強管理平臺能耗，采取有效措施監控能耗及分析能耗，并且要選擇合適的節能技術，加強對云計算平臺能耗的管理。

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