جایابی ماشین های مجازی در سیستم های ابری با استفاده از قابلیتهای ماشین یادگیر

3حسین مرشدلو 2 ، محمدرضا میبدی، 1 نیره رسولی

n.rasouli@qiau.ac.ir ، دانشگاه آزاد اسالمی قزویندانشكده مهندسي برق، رايانه و فناوري اطالعات 1aut.ac.ir@{mmeybody ,morshedlou}دانشكده مهندسي كامپيوتر و فناوري اطالعات، دانشگاه صنعتي اميركبير 3و2

چکیده

روش

نتیجه

مراجع

  [1] R. Buyya, A Beloglazov “ Energy-Efficient Management of Data Center Resources for Cloud Computing: A Vision, Architectural Elements, and Open Challenges“July 12-15, 2010.[2] A.Beloglazov, R.Buyya, ”Energy Efficient Resource Management in Virtualized Cloud Data Centers“ 10th IEEE/ACM International Conference, 2010. [3]  R. Buyya, R.Ranjan, R. N. Calheiros. “Modeling and Simulation of Scalable Cloud Computing Environments and the CloudSim Toolkit: Challenges and Opportunities”. pp.1-8, 2008 [4] Park KS, Pai VS. CoMon: a mostly-scalable monitoring system for PlanetLab. ACM SIGOPS Operating Systems Review 2006; 40(1):74. 

اتومات&ا ي&ک گ&ره ف&يزيکي در مراک&ز )ال&ف( ه&ر داده اب&ر اس&ت ک&ه ي&ادگيري آن پ&ذيرش و ي&ا ع&دم گ&ره ب&ه مب&دا گ&ره از مج&ازي ماش&ين پ&ذيرش مقص&د اس&ت. ه&ر اتومات&اي ي&ادگير دو عم&ل دارد ک&ه در ي&ک زم&ان فق&ط يکي از آن دو عم&ل فع&ال اس&ت. ب&ا توج&ه ب&ه م&يزان اس&تفاده از پردازن&ده

از دي&د رياض&ي، چن&د وض&عیت تعري&ف ک&رده ايم. مع&ادل ب&ا ي&ک ح&الت وض&عیت ه&اه&ر ک&دام از اين

)ب( [ مي باش&&د. 3در ی&&ک زنج&&يره م&&ارکوف ]ب&راي ي&ادگيري ي&ک پ&ارامتر، از اتومات&اي ي&ادگير ب&ا مجموع&ه اعم&ال پيوس&ته به&ره گرفت&ه ایم و ب&ا میزب&ان ی&ک ی&افتن احتم&ال اتومات&ا اين کم&ک گیرن&ده ب&راي تم&امي ماش&ينهاي مج&ازي مس&تقر بر روي يک ميزبان کم کار را تخمين مي زنيم.

مقدمه

ارزیابی

فن&اوری ه&ای در س&ال ه&ای اخ&یر، زیرس&اخت ت&وان ب&رای تقاض&ا وج&ود ب&دلیل اطالع&ات

ه&ای ک&اربردی ب&ه محاس&باتی م&ورد نی&از برنام&هداده مراک&ز و هس&تند رش&د ح&ال در س&رعت ان&واع ميزب&&ان اب&ر محاس&&بات در پیش&&رفته

باش&ند. مختلفی از برنام&ه ه&ای ک&اربردی میهزين&ه ه&ای ب&االی ان&رژی و همچ&نين مس&اله گ&از داده مراک&ز اين از حاص&ل ای گلخان&ه ه&ای ب&زرگ یکی از مس&ائل ب&ا اهمیت در ط&راحی و

مراک&ز می این دلي&ل س&اخت ب&ه همين باش&د. ک&اهش مص&رف ب&رای کارام&د ارائ&ه روش&هايی م&ورد بس&يار داده مراک&ز اين توس&ط ان&رژی توج&ه محقق&ان می باش&د. در اين مقال&ه س&عی قابلیته&ای از اس&تفاده ب&ا ت&ا اس&ت گردی&ده تخص&يص ب&رای جدی&د روش&ي ي&ادگير اتومات&ای پوي&ای ماش&ين ه&ای مج&ازی در اين مراک&ز داده، جهت ک&اهش م&يزان مص&رف ان&رژی ارائ&ه گ&ردد. پوي&ای ماش&ين ای&ده مه&اجرت از این روش در گ&ره ک&ردن خ&اموش همچ&نین و مج&ازی ه&ای

ه&ای غ&ير فع&ال به&ره گرفت&ه ش&ده اس&ت. ب&رای بارک&اری از ن&&یز پيش&&نهادی روش ارزي&&ابی گردي&ده اس&تفاده واقعي دني&ای در مختل&ف از شبيه س&ازي ه&ا نش&ان نت&ايج حاص&ل اس&ت. دهن&ده ك&ارايي ب&االی روش پيش&نهادی مي باش&د

اي مص&رف ان&رژی ک&ه ب&ه م&یزان قاب&ل مالحظ&هاین در ح&الی اس&ت ک&ه را ک&اهش داده اس&ت. ک&ارايي سيس&تم ت&ا ح&د قاب&ل مالحظ&ه ای حف&ظ

شده است.

اتومات&اي تقوي&تي، ي&ادگيري ابزاره&ای از يكي ي&ادگير تص&ادفي اس&ت ك&ه در اين مقال&ه از آن در ي&ادگيري اس&تفاده ش&ده اس&ت. اتومات&ای راس&تای ی&ادگیر در رویک&رد ارائ&ه ش&ده در دو بخش مختل&ف م&ورد اس&تفاده ق&رار گرفت&ه اس&ت: ال&ف( بعن&وان ب&ا ي&ادگير آتوماتاه&اي از اي از ش&بکه ای مولف&ه اتومات&ا ه&ر آن در ک&ه اعم&ال از متن&اهی تع&داد ب( کن&د. مي گ&يري تص&ميم ديگ&ران از مس&تقل ب&رای ي&ادگیری مق&دار بهین&ه ی&ک پ&ارامتر پیوس&ته ک&ه ک&ه ی&ادگیر اتومات&ای از خاص&ی ن&وع از آن در تش&کیل پیوس&ته ب&ازه ی&ک را آن اعم&ال مجموع&ه

می دهد.

شبیه از شبيه سازي پروسه CloudSimساز در ی&ک . به&ره گرفت&ه ش&ده اس&ت]3[ داش&تن ب&رای

ص&ورت س&ازیهای ش&بیه در مناس&ب، ارزی&ابی گرفت&ه از ب&ار ک&اری ی&ک سیس&تم واقعی اس&تفاده گردی&ده اس&ت. داده ه&ای مرب&وط ب&ه این بارک&اری

ک&ه زیرس&اختی ب&رای نظ&ارت ]4[از پ&روژه کوم&ونپلنتلب می مرک&ز باش&د، گرفت&ه ش&ده اس&ت. ب&ر

-داده ش&&بیه س&&ازی ش&&ده در این مقال&&ه دارای باش&د و س&رویس گ&ره ف&یزیکی ن&اهمگن می800

دهی ب&&ه درخواس&&تهای ک&&اربر)ان( نیازمن&&د آن ن&اهمگن 1059اس&ت ک&ه تع&داد مج&ازی ماش&ین

مختل&ف ماش&ینهای روی ب&ر و گردی&ده ایج&اد موجود قرار داده شوند.

دو سیاس&ت جهت انتخ&اب ماش&ین مج&ازی ب&رای [، ک&ه از آنه&ا ب&رای انتخ&اب ماش&ين1مه&اجرت ]

ه&&&ای فرس&&&تنده در مج&&&ازی از روی ميزب&&&انه&ای اس&تفاده مي&انگين و اس&تفاده بيش وض&عيت

ایم، از ح&د اس&تفاده ک&رده ب&ه ش&رح زي&ر هس&تند: : (MM)( ب&&&ه ح&&&داقل رس&&&اندن مه&&&اجرت1)

مه&&اجرت ح&&داقل تع&&داد ماش&&ین ه&&ای مج&&ازی، برای به حداقل رساندن سربار مهاجرت؛

: مه&اجرت تع&داد الزم (RC)( انتخ&اب تص&ادفی2)از ماش&ین ه&ای مج&ازی، ک&ه آنه&ا را ب&ر اس&اس ی&ک متغ&یر تص&ادفی ب&ا توزی&ع یکن&واخت بس&ته بن&دی

اند. شدهروش پیش&نهادی در اين مقال&ه را ب&ا رويکرده&ای جای&ابی ماش&ینهای مج&ازی ب&ا هم مقايس&ه ک&رده

س&ازی رويکرده&ا را ب&رای پاس&خگویی . پي&ادهایمبه&تر و انتخ&اب ماش&ين مج&ازیي ک&ه مه&اجرت آن دو ب&ا باش&د داش&ته کم&تری س&ربار و مناس&ب سياس&ت انتخ&اب ماش&ين مج&ازی ک&ه ش&رح داديم،

ايم. نمودهترکيبفرک&انس ، DVFSال&ف( سياس&ت و ولت&اژ ک&ه

آن از فعلی اس&تفاده ب&ه توج&ه ب&ا را پردازن&ده کن&د. می اقتباس&ي این رویک&رد تنظیم از هيچ

تخص&يص ماش&ين مج&ازي را در زم&ان اج&را اعم&ال .نمي کند

از ، (ST) ب( سياس&ت حدآس&تانه تنه&ا اس&تفاده حدآس&تانه زی&ر در را اس&تفاده ک&ه ی&ک پردازن&ده

نماید. مقداری ثابت است حفظ میحدآس&&&تانه ، (IQR)پ( سیاس&&&ت می&&&ان چ&&&ارکی

تطبيقي است. یک مقداراستفاده آن

ج&دول زی&ر نت&ايج در س&ازیها ش&بیه از حاص&ل نش&ان داده ش&ده اس&ت. ب&ا توج&ه ب&ه این نت&ایج

ه&&ای روش پیش&&نهادی در مقایس&&ه ب&&ا سیاس&&تم&&یزان مص&&رف ديگ&&ر ک&&اهش قاب&&ل ت&&وجهی در

ان&رژی داش&ته و ب&ا توج&ه ب&ه اينک&ه ک&اهش مص&رف ان&&رژي را باي&&د ب&&ا پ&&رداخت هزين&&ه نقض تواف&&ق نام&ه س&طح س&رويس پ&رداخت ، نقض تواف&ق نام&ه

ه&ای ديگ&ر روش پيش&نهادي نس&بت ب&ه سیاس&تبیش&تر اس&ت ام&ا مي ت&وان در سيس&تم ه&ايي ک&ه مس&اله تواف&ق نام&ه س&طح س&رويس بس&يار حي&اتي

نيست از اين روش بهره برد.

 

با توج&ه ب&ه اينک&ه مه&اجرت ی&ک پروس&ه هزین&ه ب&ر ه&&ا در کن&&ار باش&&د ک&&اهش تع&&داد مه&&اجرت می

ه&ای ف&یزیکی بیش&تر ب&اعث خ&اموش ک&ردن گ&رهگردی&ده اس&ت ت&ا روش پیش&نهادی از عملک&رد به&تر و بس&&یار مناس&&بی نس&&بت ب&&ه دیگ&&ر روش&&های

1موج&ود برخ&وردار باش&د. اين نت&ایج در نم&ودار نشان داده شده است.

و 1نم&ودار مه&اجرت تع&داد جهت از رویکرده&ا مقایس&ه میزبان های خاموش

در اس&&تفاده م&&ورد پیش&&رفته داده مراک&&ز از مختلفی ان&واع ميزب&ان اب&ری محاس&بات ه&ا برنام&ه این هس&تند. ک&اربردی ه&ای برنام&ه ممکن اس&ت تنه&ا ب&رای چن&د ثاني&ه و ی&ا ب&رای دوره ه&ای ط&والنی ت&ر از زم&ان، در مراک&ز داده اج&را

در گذش&ته ک&ارایی ب&اال بعن&وان اص&لی ت&رین .ش&وندمعی&ار در ط&راحی مراک&ز داده م&ورد توج&ه ب&وده اس&&ت و م&&یزان مص&&رف ان&&رژی این مراک&&ز از اهمیت چن&&دانی برخ&&وردار نب&&وده اس&&ت. ام&&ا ام&روزه ب&ا توج&ه ب&ه اهمیت من&ابع ان&رژی در س&طح جه&ان م&یزان مص&رف ان&رژی ن&یز بعن&وان یکی از معیاره&ای مهم م&ورد توج&ه ق&رار گرفت&ه اس&ت. مراک&&ز داده موج&&ود ب&&ه ط&&ور متوس&&ط مص&&رف

و ] 1[دن&& خ&&انوار دار25000ان&&رژیی مع&&ادل ب&&ا عالوه ب&&ر هزین&&ه ه&&ای عملی&&اتی ف&&وق، مص&&رف ب&&االی ان&&رژی منج&&ر ب&&ه اف&&زایش دم&&ا و ک&&اهش ق&&ابلیت اطمین&&ان و ط&&ول عم&&ر من&&ابع س&&خت اف&&زاری خواه&&د ش&&د. این مس&&اله ب&&دلیل تولی&&د

ک&&ه منج&&ر ب&&ه تولی&&د CO2م&&یزان قاب&&ل مالحظهگازه&&ای گلخان&&ه ای می ش&&ود از جنب&&ه زیس&&ت

. ]2[محیطی ن&یز م&ورد توج&ه ق&رار گرفت&ه اس&تمص&رف ان&رژی توس&ط ی&ک گ&ره محاس&باتی در مراک&&ز داده ش&&امل مص&&رف توس&&ط پردازن&&ده،

-من&&ابع ذخ&&یره س&&ازی و تجه&&یزات ش&&بکه می باش&&د. در مقایس&&ه ب&&ا س&&ایر من&&ابع سیس&&تم، پردازن&ده مق&دار بیش&تری از ان&رژی را مص&رف

جدی&د . ]1[می کن&د روش&ي مقال&ه اين در مبت&نی ب&ر اتومات&ای ي&ادگير ب&رای تخص&يص پوي&ای داده، جهت اين مراک&ز ماش&ين ه&ای مج&ازی در ک&اهش م&يزان مص&رف ان&رژی ارائ&ه گردي&ده اس&ت ک&ه در آن از مه&اجرت پوي&ای ماش&ينهای مج&ازی و خ&اموش ک&ردن گ&ره ه&ای غ&ير فع&ال به&ره گرفت&ه

روش پيش&نهادي ب&ر خالف الگ&وریتم ش&ده اس&ت.اس&تفاده راهکاره&اي مکاش&فه اي از ه&اي قبلي از اس&تفاده ب&ا مي کن&د س&عي بلک&ه نمي کن&د؛ قابلیته&ای اتومات&اي ي&ادگير، عم&ل جاي&ابي ماش&ين در پیش&نهادی روش ده&د. انج&ام را مج&ازي

زیرس&اخت مج&ازی ش&رایط ماش&ینهای و ه&ا ن&اهمگن ب&ه ط&ور م&وثر عم&ل می کن&د و ني&از ب&ه

برنام&ه درم&ورد دانش&ی ک&ه هیچ ک&اربردی ه&ای شوند، ندارد.-روی ماشینهای مجازی اجرا می

ه&&ای در این مقال&&ه ب&&رای جای&&ابی ماش&&ینمج&&ازی در مراک&&ز داده روش&&ی مبت&&نی ب&&ر آتومات&ای ی&ادگیر ارائ&ه گردی&د ک&ه ب&ا به&ره گ&یری

ه&ای از مه&اجرت پوی&ا و خ&اموش ک&ردن گ&رهخ&&الی ش&&ده توانس&&ته اس&&ت م&&یزان قاب&&ل مالحظ&ه ای از مص&رف ان&رژی را ک&اهش ده&د و ب&&دین گون&&ه در کن&&ار حف&&ظ کیفیت س&&رویس س&بب ک&اهش تولی&د گرم&ا و گازه&ای گلخان&ه ای گ&&&ردد. روش پیش&&&نهادی در سيس&&&تم ه&&&ای

ه&ای ب&االیی برخ&وردار ب&وده ن&اهمگن از ق&ابلیتو ب&&ا توج&&ه ب&&ه م&&اهيت تص&&ادفي در دس&&ترس

ه&ای ف&يزيکي در بس&تر اب&ر و ب&ه ب&ودن گ&ره ه&&&ای توزي&ع منظ&&&ور دس&&&تيابي ب&&&ه وي&&&ژگي

ش&&دگی، محلي ب&&ودن ارتباط&&ات، دارا ب&&ودن مي توان&د مناس&ب و راه ي&ادگيري توزي&ع ش&ده

.گشا باشد

سیاست مصرف انرژی

گرههایخاموش

مهاجرت

SLA Vio

DVFS 803.19% 457 - -ST 130.12% 1296 24279 11.88

IQR 125.52% 1278 26515 11.77رویکرد

پیشنهادی25.68% 803 1418 14.69