بخشی از مقاله
چکیده
رایانش ابری یکی از فنآوریهای جدید است که امروزه توسط اکثر کشورها در حال توسعه میباشد. یکی از مسائل مهم در این فنآوری مراکز داده میباشد. مراکز دادهی رایانش ابری با مراکز دادهی سنتی تفاوتهای زیادی دارد، در مراکز دادهی رایانش ابری از مجازیسازی و مهاجرت ماشینهای مجازی استفاده شده است، در این مراکز داده از الگوریتمهای مختلفی جهت کاهش مصرف انرژی استفاده شده است، چون پیاده-سازی الگوریتمها بر روی مراکز دادهای واقعی مشکل میباشد، بنابراین این الگوریتمها بر روی نرمافزار شبیهساز کلود سیم، شبیهسازی شده است. نتیجهی شبیهسازی نشان داد که با تعریف تعداد مناسبی از ماشینهای مجازی، میزبانها و کارها میتوان به یک حالت ثابتی از مصرف انرژی رسید و انرژی مصرفی را کاهش داد.
کلمات کلیدی: مراکز داده، مهاجرت، ماشینهای مجازی، مصرف انرژی، کلود سیم، میزبانها.
-1 مقدمه:
رایانش ابری یکی از فنآوریهای است که بهسرعت در حال گسترش جهت فراهم کردن خدمات فنآوری اطلاعات بهصورت همگانی برای کاربران میباشد. مراکز دادهای مجازی شده در مقیاس بزرگ برای تعیین این نیازمندیها ایجادشدهاند. مراکز دادهای مقدار زیادی از انرژی را برای دادن خدمات مؤثر و قابلاطمینان به کاربران عرضه میکنند. چون مصرف انرژی بهای خدمات به کاربران را افزایش داده و همچنین باعث تولید مقدار زیادی از دیاکسید کربن میشود؛ بنابراین مصرف انرژی در مراکز داده یکی از چالشهای مهم در دنیای فنآوری اطلاعات میباشد.[1]طبق[1] مصرف انرژی از سال 2000 تا 2011 دو برابر شده است؛ و در ایالاتمتحده حدود 61 بیلیون کیلووات انرژی مصرفشده که نزدیک به 4.5 بیلیون دلار هزینه داشته است.
یکی از تفاوتهای مهم مراکز دادهی رایانش ابری با مراکز دادهی سنتی این است که در این مراکز از مجازیسازی به طور گسترده بر روی ماشینهای فیزیکی استفاده شده است که این باعث کاهش مصرف انرژی و افزایش بهرهوری پردازنده میشود.[2]یکی از تفاوتهای مهم و کلیدی در مراکز دادهی رایانش ابری استفاده از مجازیسازی در این مراکز میباشد. با استفاده از این فن کاربران به منابع بهصورت اشتراکی دست خواهند یافت که این عمل باعث صرفهجویی در منابع و مصرف انرژی خواهد شد. در این روش به هر کاربر یک ماشین مجازی - - VM اختصاص داده میشود که مانند یک ماشین واقعی عمل میکند.در ادامه این مقاله بخش 2، کارهای انجامشده در موضوع مورد نظر را بیان میکند. بخش 3 راهکار پیشنهادی مورد نظر میباشد و در بخش 4 نتیجهگیری و کارهای آینده بحث خواهد شد.
-2 کارهای مرتبط
کارهای زیادی در مورد مدیریت منابع انرژی آگاه انجام شده است که هدف آنها بهبود مصرف انرژی میباشد. در مراکز دادهای رایانش ابری چندین کار انجامشده به شرح زیر میباشد.در [3] چالشها و نیازمندیهای زیرساختهای مراکز دادهای رایانش ابری مورد بررسی قرار گرفته است. در این مقاله یک معماری برای مراکز دادهای راینش ابری طرح شده است. سپس یک نمونه خطی بین مصرف انرژی و بهرهوری Cpu مطابق فرمول - 1 - بیان شده است.چون بهرهوری Cpu در طول مدتزمان تغییر میکند، بنابراین فرمول مصرف انرژی مطابق فرمول - 2 - خواهد شد.در فرمولهای بیانشده K کسری از توان مصرفشده بهوسیلهی سرویسدهندههای بیکار میباشد که نزدیک به 70 درصد در نظر میگیرند. Pmax بیشترین توان مصرفشده میباشد، وقتی که سرویسدهندهها بطورکامل بهرهوری دارند،که معمولاً 250 وات در نظر گرفته میشود. U بهرهوری پردازندهی مرکزی میباشد.
در این مقاله یک معماری برای مراکز دادهای رایانش ابری طبق شکل - - 1 طراحی شده است.در پایان این مقاله روشهای DVFS و NPA و MM و ST با استفاده از نرمافزار کلود سیم مورد مقایسه و ارزیابی قرارگرفتهاند.در [2] الگوریتمهای مختلفی برای کاهش مصرف انرژی در مراکز دادهای انجام شده است. این الگوریتمها بیشتر بر روی چگونگی تخصیص ماشینهای مجازی و جایگذاری آنها میباشند.در[4] با ارائهی یک الگوریتم پویای مهاجرت ماشینهای مجازی و استفاده از سازگاری آستانهی مصرف انرژی سعی در کاهش مصرف انرژی ماشینهای مجازی کرده است. این کار با استفاده از شبیهساز کلود سیم بر روی الگوریتمهای مختلفی شبیهسازی شده و نتایج نشان از کاهش مصرف انرژی را میدهد.
در [5] یک چارچوب کاری جدید برای رایانش ابری سبز ارائه شده است. در این چارچوب مدیریت و زمانبندی ماشینهای مجازی یکی از اصول اساسی برای کاهش مصرف انرژی در نظر گرفته شده است. مولف شیوه اصلی خود را در کاهش مصرف انرژی، خاموش کردن ماشینهای فیزیکی کمبار و مهاجرت ماشینهای مجازی بر روی ماشینهای فیزیکی دیگر در نظر گرفته است.این چارچوب مطابق شکل - 2 - میباشد.در [6] در هر قالب زمانی جایگذاری ماشینهای مجازی برای کاهش مصرف انرژی و افزایش کارایی بهینه شده است. در این کار مؤلف از یک روش ابتکاری استفاده کرده است و در آن نقض ارائهی سرویس را در نظر نگرفته است.از مزایای کار ما این است که ما بدون نیاز به برنامهنویسی زیاد و فقط با تغییرات در قسمتهای از برنامه نوشتهشده توانستیم انرژی مصرفی را به حالت پایدار برسانیم.
معایب روشهای قبلی این است که در تعیین تعداد ماشینهای مجازی و میزبانها دقت لازم به عمل نیامده است؛ که این عمل باعث مصرف انرژی زیاد و روشن بودن تعداد زیادی از میزبانها خواهد شد.در[7] مولف با بیان اینکه انرژی مصرفی و انتشار ردپای کربن بوسیلهی زیرساختهای ابر یک رابطهی محیطی خاصی با هم دارند، رایانش ابری با استفاده از مجازیسازی و تلفیق تراکم کار میتواند مراکز دادهی سنتی را برای استفاده مؤثر از انرژی را به کار بگیرد. همچنین مولف بیان کرده که طبق تحقیقات انجام شده رایانش ابری باعث کاهش ردپای کربن میشود، به صورتی که در سازمانهای کوچک کاهش 90 درصدی انتشار کربن را در استفاده از منابع ابر بیان میکند و در سازمانهای بزرگ 30 الی 60 درصد و در سازمانهای متوسط 60 الی 90 درصد بیان میکند. در این تحقیق مؤلف چگونگی کار سرویسهای ابری مانند: Saas1،Paas 2 و Iaas3 را شرح داده و سپس ویژگیهای رایانش ابری سبز را بیان کرده
