کاهش انرژی مصرفی در محیط ابرواره با استفاده از مهاجرت ماشین مجازی

کاهش مصرف انرژی از جمله مهمترین مسائل روز به ویژه در بخش صنعت است. در سالهای اخیر نیازهای روز افزون بشر به سیستم‌های کامپیوتری باعث ایجاد و گسترش هر چه بیشتر مراکز داده با تعداد زیاد رایانه شده است که در مجموع مصرف برق قابل توجهی دارند. بدیهی است که در چنین شرایطی تلاش‌های زیادی در راستای کاهش مصرف برق در این مراکز از سوی متخصصین صورت گرفته است و اکنون نیز تلاش در این زمینه از اهمیت خاصی برخوردار است. یکی از روش‌های کاهش مصرف برق در مراکز داده، مهاجرت ماشین مجازی است.

در این پایان نامه با استفاده از مهاجرت ماشین مجازی یک بسته‌ی نرم افزاری طراحی و پیاده سازی شده‌است که بر اساس بار کاری هر رایانه و انتقال بار بین سیستم‌ها در قالب مهاجرت ماشین مجازی شرایطی مناسب را برای کاهش مصرف برق به وجود می آورد و با بهره گیری از آن مصرف را به میزان چشمگیری کاهش می دهد.

        فهرست مطالب

فصل اول: مقدمه....................................................................................................... 1

1-1 مصرف انرژی در رایانه.................................................................................................................... 2

 1-2 مراکز داده و مصرف انرژی در آنها............................................................................................ 3

1-3 مجازی سازی.................................................................................................................................... 5

1-4 ساختار پایان نامه............................................................................................................................. 7

فصل دوم: پیشینه تحقیق........................................................................................ 8

2-1 صرفه جویی در انرژی مصرفی رایانه.......................................................................................... 9

2-1-1 صرفه جویی در انرژی پویا................................................................................................. 9

2-1-2 صرفه جویی در انرژی ایستا........................................................................................... 10

2-2 صرفه جویی در انرژی مصرفی مراکز داده............................................................................. 13

2-3 صرفه جویی در انرژی با استفاده از ترکیب ماشین مجازی.............................................. 15

فصل سوم: مدل پیشنهادی.................................................................................... 19

3-1 تعاریف............................................................................................................................................. 20

3-1-1 حالت خواب........................................................................................................................ 20

3-1-2 انتخاب و استقرار............................................................................................................... 21

3-1-3 حدود دسته بندی............................................................................................................. 22

3-2 طراحی و بخش‌های مدل پیشنهادی...................................................................................... 22

3-3 عملکرد مدل پیشنهادی در یک مرکز داده........................................................................... 26

3-4 بخش جانبی مدل پیشنهادی.................................................................................................... 27

3-4-1 واحد جمع آوری اطلاعات.............................................................................................. 28

3-4-2 واحد ارسال اطلاعات........................................................................................................ 30

3-4-3 واحد دریافت و اجرای دستورات................................................................................... 30

3-5 بخش مرکزی مدل پیشنهادی.................................................................................................. 34

3-5-1 واحد دریافت اطلاعات...................................................................................................... 34

3-5-2 واحد ذخیره اطلاعات....................................................................................................... 35

3-5-3 واحد طبقه بندی سرورها................................................................................................ 35

3-5-4 واحد اتخاذ تصمیم............................................................................................................ 37

3-5-5 واحد ارسال دستورات...................................................................................................... 40

3-6 سربارهای مدل پیشنهادی.......................................................................................................... 40

فصل چهارم: پیاده سازی........................................................................................ 42

4-1 پارامترهای آزاد در نرم افزار حاصل........................................................................................ 43

4-2 مختصات پیاده سازی.................................................................................................................. 45

4-2-1 بازه‌ی داده برداری و ارسال اطلاعات............................................................................ 45

4-2-2 انتخاب و استقرار............................................................................................................... 45

4-2-3 حدود دسته بندی و حاشیه........................................................................................... 47

4-3 پیکر بندی سفارشی نرم افزار................................................................................................... 47

4-4 محیط انجام آزمایش................................................................................................................... 49

4-5 اندازه گیری اولیه......................................................................................................................... 51

4-6 بارکاری استفاده شده برای آزمایش‌ها..................................................................................... 52

4-6-1 بارکاری آزمایشی................................................................................................................ 53

4-6-2 بارکاری واقعی..................................................................................................................... 55

فصل پنجم: نتایج و پیشنهادها.............................................................................. 57

5-1 نتایج................................................................................................................................................. 58

5-1-1 نتایج بارکاری آزمایشی..................................................................................................... 58

5-1-2 نتایج بارکاری واقعی.......................................................................................................... 61

5-2 جمع بندی نتایج.......................................................................................................................... 64

5-3 خلاصه و نتیجه گیری................................................................................................................ 65

5-4 پیشنهادها........................................................................................................................................ 66

فهرست منابع........................................................................................................ 68

فهرست جدول‌ها

جدول ‏4‑1 مقادیر پارمترهای در پیکربندی‌های نرم افزار 48

جدول ‏4‑2 مشخصات سخت افزار آزمایش.... 50

جدول ‏4‑3  تعداد و مشخصات ماشین‌های مجازی.. 50

جدول ‏4‑4  اندازه‌گیری دستی توان مصرفی سرور در حالات مختلف... 51

جدول ‏4‑5 مقادیر سربارهای انرژی عملیات پایه. 52

جدول ‏5‑1 آمار فعالیت‌های بسته‌ی هدف بارکاری آزمایشی.. 60

جدول ‏5‑2 آمار فعالیت‌های بسته‌ی هدف بارکاری واقعی.. 63

جدول ‏5‑3 خلاصه‌ی نتایج.. 64

فهرست شکل‌ها

شکل ‏1‑1 نمودار تفکیکی انرژی مصرفی مرکز داده 3

شکل ‏1‑2 نمودار میزان و سهم مصرف انرژی مراکز داده 4

شکل ‏1‑3 نمایی از مهاجرت ماشین مجازی.. 6

شکل ‏2‑1 نمودار تفکیکی مصرف قطعات مختلف یک سرور 12

شکل ‏3‑1 شمای منطقی مدل پیشنهادی.. 25

شکل ‏3‑2 ارتباط اجزاء بخش جانبی.. 28

شکل ‏4‑1 بار کاری آزمایشی.. 54

شکل ‏4‑2  بارکاری واقعی.. 55

شکل ‏5‑1 تعداد گره‌های روشن محیط با بارکاری آزمایشی.. 59

شکل ‏5‑2 توان مصرفی محیط با بارکاری آزمایشی.. 60

شکل ‏5‑3  میزان مصرف انرژی برای بارکاری آزمایشی.. 61

شکل ‏5‑4 تعداد گره‌های روشن محیط با بارکاری واقعی.. 62

شکل ‏5‑5 توان مصرفی محیط با بارکاری واقعی.. 62

شکل ‏5‑6 میزان مصرف انرژی برای بارکاری واقعی.. 63