عنوان پایان‌نامه
ذخیره سازی انرژی آگاه در مراکز داده
- رشته تحصیلی
- مهندسی کامپیوتر -نرم افزار
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 63450;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E- 2459
- تاریخ دفاع
- ۲۸ اردیبهشت ۱۳۹۳
- دانشجو
- نوید فرهادی
- استاد راهنما
- احمد خونساری
- چکیده
- کاهش مصرف انرژی یکی از چالش‌های اساسی در مراکز داده است. دو تکنیک مهم برای کاهش مصرف انرژی در مراکز داده عبارتند از تجمیع ماشین‌های مجازی در سرورهای فیزیکی و مدیریت پویای توان برای خاموشی سرورهای فیزیکی در زمان بیکاری. تکنیک مدیریت پویای توان، با خاموش کردن سرور و یا یکی از مولفه‌های آن در زمان بیکاری، قابلیت کاهش میزان قابل توجهی از مصرف انرژی سرورهایی با بهره‌وری پایین را دارد. این تکنیک می‌تواند بر روی تمام سرور و یا یکی از مولفه‌های آن مانند حافظه دیسک اعمال شود. در میان مولفه‌های مختلف مرکز داده، ذخیره‌سازی یکی از بزرگترین مصرف‌کنندگان انرژی است. در این پایان‌نامه، یک الگوریتم جایگزینی حافظه نهان ارائه کرده‌ایم که با بهره‌گیری از تکنیک مدیریت پویای توان و اعمال آن بر روی دیسک‌های سیستم ذخیره‌سازی، مصرف انرژی و در عین حال میانگین زمان پاسخ درخواست‌ها را کاهش می‌دهد. روش ارائه شده با سربار زمانی و حافظه‌ای کمتری نسبت به روش‌های مشابه به این هدف می‌رسد. علاوه بر این، مدیریت پویای توان و مدل‌سازی این روش با استفاده از تئوری صف بررسی شده است. در این مدل، پارامتر آستانه زمانی قبل از خاموشی به عنوان یکی از پارامترهای مهم این تکنیک که در مصرف انرژی و زمان پاسخ موثر است، تعریف شده است. همچنین در این پایان‌نامه، یک نمونه از مسئله تجمیع ماشین‌های مجازی در هنگام جای‌گذاری اولیه با در نظر گرفتن ترافیک شبکه‌ای بین ماشین‌های مجازی بررسی شده است. همچنین، با توجه به NP-Complete بودن حل بهینه این مسئله، یک الگوریتم تخمینی برای کاهش هزینه ترافیکی و تاخیر ارتباط ماشین‌های مجازی، و همچنین، تجمیع آن‌ها و کاهش مصرف انرژی ارائه شده است. نتایج شبیه‌سازی قابلیت کاربرد روش‌های ارائه شده در سیستم‌های واقعی و همچنین بهبود در معیارهای ذکر شده را نشان می‌دهد.
- Abstract
- Reducing energy consumption is one of the most important challenges in data centers. Two important techniques for reducing energy consumption of data center systems are: consolidation of virtual machines in physical servers and dynamic power management for sleeping servers in idle state. Dynamic power management, can reduce significat amount of energy consumption of data center systems with low utilization, by sleeping the entire server or one of its components in idle times. Among different components of data centers, storage is one of the largest energy consumers. In this thesis, we propose a novel randomized cache replacement algorithm that reduces energy consumption, and also average response time of disk storage systems. The proposed method achieves these goals with less time and space overhead compared to the previous approaches. Moreover, an abstract model is described to express any system or component utilizing DPM in terms of its characteristics. In this model, time threshold for transitioning down to sleep mode is defined to more energy conserving. Using this model, two major performance metrics including average response time of requests and energy consumption of the system can be estimated. We provide a queue-based model to compute the energy consumption and the average response time for the given parameters. Also, in this thesis, we discuss problem of virtual machines consolidation in placement by considering network traffic among them. Moreover, by considering the fact that this problem is NP-Complete, an approximation algorithm is presented for reducing traffic cost of virtual machines, and also, consolidation of VMs to reduce energy consumption. The simulation results verify the applicability of the proposed methods in the real-world scenarios. Keywords: Data Center, Energy Consumption, Response Time, Queuing Theory, Virtual Machine Placement, Storage System.
