面向云計算中心效能優化的負載平衡方法

向 沖

（湖北郵電規劃設計有限公司 信息咨詢研究院，武漢 430023）

企業服務器運行期間，應盡可能節約電能資源，以此降低運行成本，優化服務質量。目前，云計算中心服務系統大范圍應用，為取得云計算中心效能優化的良好效果，應用負載平衡方法具有必要性和重要性，這對虛擬化技術高效利用、效能優化有積極作用。由此可見，這一論題探究的現實意義較顯著，論題探究如下。

1 虛擬化技術簡介

云計算中心為企業提供便利的同時，存在能耗浪費現象，對此，研究人員提出相關補救措施，通過運用先進技術以及先進方法盡可能實現節能目的，其中，虛擬化技術通過負載整合，完成能耗管理目的。

虛擬化技術產生于上世紀七十年代，云計算思想提出后，該技術被研究學者高度關注，同時，虛擬設備大量上市。數據中心利用這一技術，能夠大大提高資源利用率，取得資源管理的良好效果，最終減少能耗成本。虛擬化技術性能指標表現為整體遷移時間、應用程序性能、停機時間三方面，常見遷移方式有兩種，分別為動態遷移和靜態遷移。虛擬化技術合理運用，是順應數據中心發展的基本表現，同時，能夠優化企業組織結構，確保資源遷移工作滿足實際需要，針對能源高效管理、合理配置，實現效能優化的目的。下文具體探究效能優化框架以及具體方法[1]。

2 負載平衡方法探究

2.1 系統框架

負載平衡框架位置在虛擬化技術數據中心，系統框架如圖1所示，它主要受系統主機操控，聽從系統主機調度，同時，傳遞相應的遷移信息。分析系統可知，系統守護進程包括兩個，分別為全局式和主機式，前者通過網絡信息設備完成通信任務，同時，全過程操控主機守護進程，在這一過程中，虛擬監視設備負責信息獲取和信息提交，最終能夠實現數據中心信息的全面掌控。后者主要在特權虛擬機應用層發揮應用作用，在分析虛擬機內存利用情況的基礎上，間接掌握虛擬設備負載。與此同時，這一進程在能耗獲取、反饋等方面發揮積極作用，以此為依據掌握相關數據，并將數據信息提交于全局守護進程。

圖1 負載平衡系統框架

負載平衡系統框架在子系統任務細分的基礎上，合理配置虛擬機資源，充分發揮虛擬機設備利用率，與此同時，及時預測負載信息，針對性制定遷移方案，根據信息提示完成資源分配任務，從整體優化主機服務質量[2]。

2.2 遷移策略

負載平衡框架應用后，根據能耗特點提出合理的節能對策，其中，DVFS技術在調節處理器頻率和電壓的基礎上適當調整功耗。CMOS電路功耗特征總結為數據中心總功率能耗比為為了避免服務質量受到影響，通過定理證明的方式分析處理器頻率與功率間的變化，在此期間，優選適合的資源分配法，保證數據中心穩定、有序運行。此外，運用虛擬機優化遷移算法驗證虛擬機遷移目的，同時，為遷移操作是否持續推進提供依據。

2.3 系統仿真

計算機技術發展的過程中，系統仿真技術隨之出現，系統仿真以相關理論為基礎，以計算機設備為工具，借助模型仿真實驗進行系統分析，在這一過程中，總結專家研究經驗，最終得出合理決策。仿真技術類型多樣，它具有離散性、連續性等特點，仿真虛擬機不同于虛擬機。云計算仿真軟件支持云計算研發工作，并且在云計算資源調用、管理方法發揮輔助作用，負責資源監測、設備映射、信息交互、模擬調度。除此之外，還能客觀判斷云計算服務，該仿真軟件發揮服務優勢的同時，會遇到資源分配、負載處理等問題，因此，借助這一表達式估計功率，最終通過調整處理器頻率電壓，實現能源節約目的。

2.4 仿真實驗及評估

仿真實驗開始時，提供相應的數據中心，主機數量為八個，主機內存為9GBm，處理器數量為一個，處理能力為3100MIPS，最大功率為255W。設定遷移周期為78s，每間隔78s檢查遷移需求。其中，仿真工具提供兩種策略，分別為無遷移策略和DVFS策略，前者利用模塊提高動態調頻技術利用率，完成電壓調節目的，但不支持虛擬機遷移；后者配合應用虛擬機分配策略，支持虛擬機遷移。本文提出效能優化策略，三種策略對比可知，效能優化策略能耗最低，為5.88能耗/kWh，遷移數為216；無遷移策略為7.81能耗/kWh，無遷移；DVFS策略為6.96能耗/kWh，遷移數為2641。從中能夠看出，效能優化策略具有良好的節能效果，雖然DVFS策略節能效果較良好，但該策略實用性較差[3]。

3 結束語

綜上所述，云計算中心負載平衡方法具有良好的節能效果，該方法在優化服務質量、提升服務性能的基礎上，實現節能目標，這對云計算中心有序運行有推動作用。與此同時，還能大范圍推廣負載平衡方法，為理論研究人員提供支持。本文在理論介紹的基礎上，通過系統框架、遷移策略、系統仿真、仿真實驗及評估來探究負載平衡方法，這對虛擬化技術高效運用，云計算中心系統優化有積極影響。