周家棟

摘要：大數(shù)據(jù)已經(jīng)為人們的生活帶來了很多的改變，云計算的熱度可以說是蒸蒸日上，因為云計算是信息技術(shù)領(lǐng)域中非常重要的技術(shù)，所以云計算可以不斷地推動信息產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展，并且能夠促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)的全面快速發(fā)展。而虛擬機(jī)技術(shù)是云計算的重要基礎(chǔ)，其為云計算的發(fā)展提供了很大的幫助。筆者在這篇文章中詳細(xì)地介紹虛擬機(jī)技術(shù)以及云計算的研究方向和具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù);虛擬機(jī)技術(shù);云計算;應(yīng)用;探究

中圖分類號：TP393? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）08-0178-02

虛擬機(jī)技術(shù)對于云計算的發(fā)展是至關(guān)重要的，是幫助云計算實現(xiàn)自身價值的重要技術(shù)，比如，IaaS架構(gòu)，是云計算資源池的核心構(gòu)想。虛擬機(jī)技術(shù)的作用是對云計算的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的管理，特別是要管理好關(guān)于負(fù)載均衡的資源。同時，虛擬機(jī)的動態(tài)遷移技術(shù)又占據(jù)著虛擬機(jī)技術(shù)的重要地位。

1 虛擬機(jī)動態(tài)遷移技術(shù)

虛擬機(jī)的動態(tài)遷移技術(shù)可以提高云計算的效率，同時，其能夠與多任務(wù)部署方法進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，這樣便可以更好地分析處理大數(shù)據(jù)。筆者在此提出一種節(jié)能感知的動態(tài)遷移技術(shù)，并提供這種技術(shù)的核心理念、方法過程以及測驗分析。

2節(jié)能感知虛擬機(jī)的動態(tài)遷移的位置選擇策略PS-ABC

2.1系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案

如圖1所示，其體現(xiàn)出云計算當(dāng)中的虛擬機(jī)動態(tài)遷移系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，其具體說明了用于位置遷移的控制器PS-ABC的位置以及實體之間的復(fù)雜關(guān)系。在一個時間段中，虛擬機(jī)的動態(tài)遷移的信號請示會傳遞到監(jiān)控器中，并且虛擬機(jī)的動態(tài)遷移請示會根據(jù)可用計算資源的變化而變化。當(dāng)一個時間段結(jié)束的時候，監(jiān)控器把所接收到的請示傳遞到控制器當(dāng)中。接下來，控制器通過研究分析所得出的方案以及有效的信息合成放置的方法。再然后，控制器會向遷移控制器提供放置的方法，控制器便會控制虛擬機(jī)的動態(tài)遷移。最后，虛擬機(jī)會被遷移到目標(biāo)主機(jī)上。

2.2解的表示

為了得到一種方法，其可以找到一個時間段中收集的等待遷移的虛擬機(jī)的目標(biāo)主機(jī)，而這種方法是依靠人工蜂群算法的。首先面臨的問題就是如何表示解，它直接反映了問題域以及人工蜂群算法中的食物源之間的關(guān)系。在使用依賴人工蜂群算法的方法的過程中，食物源代表了解決一個特定問題的具體辦法。在整個過程中，m個物理主機(jī)要接受n個虛擬機(jī)，所以，所提出的問題是一個n維的問題，也就要求食物源被劃分為n維解向量。同時，每一個獨立的維度都存在一個小于等于m的正整數(shù)集合，而這個集合就成了可供選擇的位置編號，而向量解就等同于食物源，此外，多維向量在數(shù)學(xué)中有著特定的表示方法，所以可以用數(shù)學(xué)符號表示等待遷移的虛擬機(jī)的目標(biāo)主機(jī)的編號。

2.3 PS-ABC的工作理念

PS-ABC方法是一種虛擬機(jī)動態(tài)遷移的一種策略，其比較新穎且啟發(fā)性高，可以選擇虛擬機(jī)動態(tài)遷移的目標(biāo)位置。PS-ABC方法是在改進(jìn)版的人工蜂群的基礎(chǔ)上，提出了均勻隨機(jī)初始化的理念，以便能夠改善食物來源的初始化進(jìn)程，最終PS-ABC方法便具備搜索全部內(nèi)容的能力。除此之外，PS-ABC方法利用二分搜索理念，以便減少雇傭蜂產(chǎn)生候選食物位置所需要的時間，最終使搜索效率變得更高。與此同時，PS-ABC方法充分利用玻爾茲曼選擇策略的優(yōu)勢來幫助跟隨蜂實現(xiàn)概率選擇，這樣能夠使PS-ABC方法具備自我適應(yīng)的能力，以便適時地調(diào)整壓力，這樣可以提高探索全局的能力以及后期的局部收斂能力。最后，筆者使PS-ABC方法吸收貝葉斯理論的精華之處，這樣就能夠提高系統(tǒng)的準(zhǔn)確度。

3 PS-ABC的實驗與分析

通過實驗研究提出了關(guān)于PS-ABC方法的性質(zhì)以及工作效率，本文通過Cloud Sim toolkit 事件驅(qū)動模擬器模擬了動態(tài)的云計算平臺。Cloud Sim框架可以計算出系統(tǒng)所消耗的能源，而它的計算就是在Cloud Sim平臺是進(jìn)行的。利用這個平臺，本文把PS-ABC方法、隨機(jī)遷移策略、基于遺傳算法的最優(yōu)化遷移策略這三者放在能耗以及無效虛擬機(jī)遷移次數(shù)方面進(jìn)行了詳細(xì)的比較分析。本文從以下三個方面測驗了PS-ABC的性能，并且有實驗結(jié)果得出PS-ABC能夠提升云計算平臺的性能。

3.1實驗背景

通過模擬云平臺建立一個動態(tài)云資源池，其中含有了大量的各種各樣的物理主機(jī)。并且通過Cloud Sim平臺安排了幾十輪虛擬機(jī)動態(tài)遷移的請求工作，同時，每一輪都包含了15個主機(jī)不同且資源不同的遷移請求。

3.2 PS-ABC、隨機(jī)遷移策略以及基于遺傳算法的最優(yōu)化遷移策略在所消耗的電能的量方面的比較

實驗分別布置了PS-ABC、隨機(jī)遷移策略以及基于遺傳算法的最優(yōu)化遷移策略的模擬云計算平臺，并且通過它們各自所消耗的能量來證明PS-ABC方法是十分節(jié)能的。在本實驗過程中，設(shè)定一個時間段為400秒，一小時當(dāng)中均勻分布著各個批次的遷移事件，其中包含了9個時間段。除此之外，主機(jī)資源每隔半個小時都會變化一次。

部署 PS-ABC的云計算平臺在一周當(dāng)中所消耗的電能最少，除此之外，在兩周的時間內(nèi)，部署 PS-ABC的云計算平臺所消耗的電能的增量是最少的，但是，隨機(jī)遷移策略在兩周內(nèi)的電能增量有著明顯的增加。而出現(xiàn)這種情況的原因就是隨機(jī)遷移策略對云環(huán)境的變化的適應(yīng)能力不強，于是便有可能選擇不合適的目標(biāo)主機(jī)，所以就會增大能源消耗。而且，隨著時間的逐漸推移，能源消耗的差別也會越來越大。盡管遺傳算法被人們廣泛運用，但是，相較于PS-ABC，遺傳算法的編碼以及解碼都要根據(jù)不同的個體做出相應(yīng)的改變，也就是說，遺傳算法僅僅適用于處理規(guī)模比較小的問題。根據(jù)算法以及處理過程可以發(fā)現(xiàn)，PS-ABC的性能比遺傳算法要好，所以，PS-ABC能夠更好地節(jié)省電能。

3.3虛擬機(jī)遷移事件的失敗率

實驗通過Cloud Sim調(diào)度主機(jī)故障以及主機(jī)關(guān)閉來進(jìn)行動態(tài)主機(jī)失去作用的模擬，由于被選擇的主機(jī)無法對虛擬機(jī)的遷移請求做出回應(yīng)，所以上述事件會導(dǎo)致虛擬機(jī)遷移的失敗。這次試驗是比較PS-ABC、隨機(jī)遷移策略以及遺傳算法的虛擬機(jī)遷移失敗數(shù)量與虛擬機(jī)動態(tài)遷移請求數(shù)量之間的關(guān)系。根據(jù)對比可以看出來，部署隨機(jī)遷移策略以及遺傳算法的云計算平臺的虛擬機(jī)動態(tài)遷移的失敗的數(shù)量會隨著動態(tài)遷移請求的增加而增加，因為在整個過程當(dāng)中，很多內(nèi)存數(shù)據(jù)是過時的，所以云計算平臺不能根據(jù)環(huán)境的變化而做出適當(dāng)?shù)母淖?。而PS-ABC方法中融合了玻爾茲曼選擇策略和貝葉斯定理，所以其做出反應(yīng)所需要的時間比較短，對動態(tài)云的適應(yīng)能力很強，并且PS-ABC可在極短的時間內(nèi)找到可供使用的主機(jī)，并且該主機(jī)能夠提供動態(tài)遷移所需要的資源。正如上文所闡述的，PS-ABC可以幫助虛擬機(jī)的動態(tài)遷移，并且，在整個過程中所消耗的能量都是非常少的。

3.4遺傳算法（GA）與PS-ABC各自的加速效果

在這個實驗當(dāng)中，可以根據(jù)增加的處理器的數(shù)目來估算GA與PS-ABC的加速比，且加速比的公式可以表示為：

公式當(dāng)中的T1指的是算法在處理器條件下的執(zhí)行時間，Tp指的是在數(shù)目為p的處理器是處理工作負(fù)載所需要的時間。所以，加速比Sq可以表示程序進(jìn)行并行的性能以及效應(yīng)。根據(jù)對比，PS-ABC以及GA的加速比都會隨著處理器數(shù)目的增加而增加，并且GA的加速比在任何時刻都是小于PS-ABC的加速比的，并且PS-ABC的加速比的圖像近似符合線性函數(shù)的圖像。對于PS-ABC而言，在邏輯的層面上，其可以把整個搜索空間劃分為多個獨立的子空間。同時，這些子空間分別對應(yīng)著自己的搜索程序，并且執(zhí)行者自己的搜索工作，接著，雇傭蜂共享大量的信息資源。GA的機(jī)制比較適合集中處理，而PS-ABC可以進(jìn)行并行處理，從這些特點就可以看出來，PS-ABC的測試性能要比GA的性能好得多。此外，PS-ABC的工作性能將會在處理大數(shù)據(jù)的時候充分地體現(xiàn)出來。

4結(jié)語

PS-ABC可以減少系統(tǒng)的能源損耗以及提高服務(wù)性能的穩(wěn)定程度，除此之外，PS-ABC還能夠確保虛擬機(jī)動態(tài)遷移的性能良好。最終，各項結(jié)果都證明了PS-ABC有能力配合虛擬機(jī)的動態(tài)遷移，從而提高大數(shù)據(jù)的分析處理水平。

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【通聯(lián)編輯：光文玲】