虚拟化云计算平台的能耗管理

陈俊茹

摘要：对于虚拟化云计算平台的能耗管理的研究，其目的在于更深入的了解虚拟机和云计算平台的能耗管理挑战，从而进一步解决其能耗管理所存在的问题。高能耗的数据中心一度成为被解决的重点，如此便急需一种先进的科学技术或平台为人类所用，而虚拟化技术和云计算模式凭借自身超强的实力和过硬的优点出现在人类现实生活、工作和生产中，虚拟化技术和云计算模式以其特有的魅力飞速迅猛的发展，由于其具有较高的资源利用率等优点，使虚拟化技术和云计算技术广泛应用于日渐发展的信息时代中，该文简要概括了虚拟化云计算平台的能耗管理问题并对其进行深入分析。

关键词：虚拟化；云计算平台；能耗管理

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）21-0018-02

随着世界经济文化的日益发展，信息化时代的来临，数据中心的高能耗问题日渐成为一个应当被重点关注的问题。当虚拟化云计算平台在计算机的频繁使用中诞生，诸多人类能够使用到的信息逐渐被存放于云端，给计算机能耗的管理问题带来十分困难的挑战。高能耗问题的存在主要显示于两方面，数据中心的能耗和处理区的能耗，由于计算机的频繁使用，使数据中心所运用到的范围日益扩张，过量的消耗能量不断体现在服务器数量日益增多上，由于服务器之间的利用率过于低下，从而使更多的有效电能被浪费，而在人类共同使用计算机的同时，处理器的高效运转，也带来了高能耗问题。但是，虚拟化技术的迅猛发展为高耗能问题提供了诸多新的解决问题的对策。

1 虚拟化云计算平台的能耗测量

1） 虚拟云计算平台的概念

虚拟化涉及的范围十分宽广，包括服务器虚拟化与存储虚拟化。在服务器虚拟化过程中，需要将一台物理计算机的服务器分化出来，将其虚拟成为多个不同的虚化虚拟机器，在更上一级的操作系统和软件看来，所分化出来的各虚拟机是相对独立所存在的服务器，但处于领导地位的不属于其中任何一台虚化虚拟机，而是属于被分化出虚拟化虚拟机的主物理机的计算机。在虚拟化逐渐被人类所熟知的前提下，其所存在的不同场合标志其所具有的不同意义。云计算则是通过对互联网的计算方式，按照计算机主机与虚拟机的需要，将通过计算所获得的有效资源和信息传输给计算机或其他设备[1]。

2） 虚拟化云计算平台的管理问题

计算机管理方面操作显现出的良好的方便性是由虚拟化技术提供的，当虚拟化数据中心需要维护时，可以将虚化虚拟机转移到其他的服务器，重要的是不需要终止计算机的应用程序，虽然此法显现出优越的方便性，但同时也为资金的解决带来麻烦，数据中心网络增加了对宽带的求购，由此便需要应用更高性能的设备来满足计算机的需求。另外，引进虚拟化技术，不仅可以改变计算机数据中心某些自动化的决策，同时也可以使计算机耗能问题得到有效控制。需要选购最新并且具有硬件虚拟化支持的处理器，同时，由于同一台计算机主机上可能同时运行数以千计任务的虚拟机，所以在硬件设施的选择上，其要求明显更加严格。上述由数据中心的高能耗产生的问题，是对虚拟化云计算机平台管理的重大挑战[2]。

3） 虚拟机的能耗管理挑战

虚拟化技术在给数据中心带来解决对策的同时，也为能耗管理带来新的挑战。首先，由于在虚拟化平台中，虚拟和物理两种资源是不存在同一性的，所以，客户机器所观察到的虚拟资源与物理资源是不相同的。因此，将客户虚拟机中的能耗问题进行有效管理和控制是十分重要的问题；其次，在计算机网络数据中心，伴随着人类对网络的追求日趋增多，导致计算机平台不断出现网络更新和数据故障等问题。而由于虚拟机有其自身特有的特点，所以不仅可以实现对客户虚拟机的能耗管理，同时也可以对虚拟机的能耗管理进行操作，另外，可以通过硬件能耗管理机制完成对单独存在的虚拟机的降能耗处理，实际上，提出的解决对策依然存在局限性。由于信息是硬件资源被虚拟后，同时由各虚拟机共享的，因此对于硬件的降能耗管理问题不能够被机器直接运用，会导致其他的虚拟机无法正常运行；利用硬件能耗管理机制中，由于硬件能耗管理策略被多个客户虚拟机共享，所以部件不可以被用来进行能耗管理操作，综合看来，两套解决方案都存在不合理的因素，有局限性，因而研究出能将“软”和“硬”同时结合到一起的能耗调节技术的方案，是十分必要的[3]。

4） 计算机虚拟机的能耗测量

在虚拟化云计算机平台中，能耗使用过程中的可视性是十分重要的。随着信息化的发展，可视信息能够自动发现能耗管理中的问题并加以解决，由此便需要考虑一个十分重要的问题，即虚拟机的能耗测量问题，因为在计算机时代，计算机中心相对于能耗管理问题存在诸多需求，当前众多新研究出的计算机服务器都为能耗的测量提供了保障，而过时的计算机处理器也存在相应的解决策略，可以使用功耗分布单元通过电源测试系统能耗，但此解决办法不包括在虚拟化的环境中，虚拟机能耗无法直接测量[4]。

在云计算系统中心，通常情况下，为了确定虚拟化计算机的耗能状况，会采取预算当前计算机虚拟器内存的利用率来决定。但遗憾的是，由于无法精准的预算当前计算机虚拟器内存的使用情况，因此无法测量出根据测量出计算机内存的利用率。由于云计算数据中心存在各种类型的负载，并且都有资源需求和动态变化，所以想要在云计算数据中心获得精准的虚拟机的能耗并不是一件容易的事情。另外，需要采用新的技术观察虚拟机能耗的原因在于，管理计算机数据的工作人员无法预测知晓虚拟机里的内容，更无法改变其行为轨道。

5） 对虚拟机能耗问题的分析

在虚拟化计算力网络平台中，大部分的在线能耗监控都建立在物理节点基础上，采用计算机平台以外的功耗计量器，对计算机主机的能耗进行管理，并为计算机主机提供系统以内的能耗，并非按照计算机的能耗问题，而对能量消耗进行统计，由此导致能耗管理的精准度极低，为此，为了更进一步的对能耗管理进行精准的测量，可以认真开发资源和能耗轮廓分析法，虚拟机能耗轮廓分析法，可以自动分析每台计算机下属虚拟机的能耗问题。计算机领域的专家学者为了考虑能耗的优化问题，在软件程序上对相应的能耗轮廓进行深度分析，并为其他学者提供有价值的信息，通过对虚拟化云计算平台服务器整合场景的能耗进行能耗轮廓分析，从而开发出一个新模型来预测评估整合场景下所应用程序的持久能耗[5]。

2 计算机平台的能耗管理机制

1） 计算机平台能耗管理机制的概要

随着科学技术的不断发展，虚拟化云计算平台也在不断的向前发展，在发展过程中出现的问题便随之而来，由于虚拟化云计算平台使用的大大增加，导致云计算网络需要不断地更新配置，而虚拟化云计算平台同时在能耗的管理层面面临更多新的挑战，因此，为了加强计算机平台需要对能耗管理机制进行不断的开发。在计算机平台管理中，需要将虚拟化云计算平台的能耗管理分离成两种管理机制，并根据相应的管理机制管辖范围的不同，使其管理不同的层面，并积极支持分析计算机管理层及其内部更深入的管理层面[6]。

2）对虚拟化层的能耗管理

在计算机平台虚拟化的能耗管理中，虚拟机管理器可以进行参与计算机平台的能耗管理问题，其方式简要分为两种，第一种是计算机管理平台中的虚拟机可以对整个计算机系统进行全程监控，此时的计算机平台下的虚拟机作为操作系统参与管理行程。第二种则是通过计算机平台下虚拟机的能耗管理的操作方式不同，将其所有的操作完整的展现到计算机硬件能耗状态上，此时的计算机平台下的虚拟机作为运作系统维持原系统所存有的资源。虚拟机管理器层的重要特征是对虚拟机在线转移的支持，通过虚拟机的转移可以对动态虚拟机进行能耗感知的整合，从而达到节能的要求，并且只有物理主机之间可以互相转移，离线转移需要使用暂停的办法将虚拟机从主机转移到另一台主机上，对重要信息进行复制后，逐渐恢复虚拟机的运行。

3）计算机云计算层的能耗管理问题

计算机平台中的云计算层的能耗管理实际上是对计算机平台下的虚拟机能耗管理进行操作的功能。计算机云计算层通过其能耗管理机制的问题，为其他平台提供统一有效的管理方法，进而达到其在计算机虚拟机内的能耗管理操作目的。云平台层允许硬伸缩、软伸缩和整合等形式对虚拟机进行能耗管理。硬伸缩的功能需要依靠计算机虚拟层所拥有的信息，其平台和设备不同，硬伸缩所反映出的能力随之不同，当然规则也会自行判断状态是否会轻易改变。在硬伸缩无法通过计算机虚拟层提供的信息做出正确反馈时，软伸缩便被重视，软伸缩管理器通过对计算机虚拟机的属性进行深入渗透，并加以整合修改，从而模拟出新的可能需要的性能属性，如果计算机处理器停止工作，软伸缩的功能会发挥的更细致，同时可以降低能耗的使用率，促进可持续发展。云计算平台层的管理机制最优的观点是可以针对不同性能原因，选择最佳的平台进行降节能降耗操作[7]。

4）计算机虚拟机性能与能耗的分析

虚拟化云计算平台的能耗管理问题是存在节能效果的，其所使用的节能方法是将正在使用的服务器进行统一，从而改善服务器过度耗能的问题。但在对服务器进行统一时需要对计算机性能与能耗进行深入分析，并对其权衡利弊。因为计算机处理器随时处在变化之中，所以在对计算机软件整合统一时，不仅要考虑服务器整合的能耗和性能权衡，对资源进行重置的开销问题也在考虑范围之内[8]。

3 结束语

随着世界的不断发展，人类已由电气时代逐渐进入科技发达的网络信息时代，在当今以网络信息为潮流的时代中，计算机领域迅速的崛起，并不断地更新主题、创新发展，虚拟化云计算平台的使用更是逐渐频繁，因此，对虚拟化云计算平台的能耗管理技术进行深入的分析，对各行业领域的发张都有一定的引导作用，并能够不断促进人类社会朝着更先进的信息时代发展。

参考文献：

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[3] 丛明.基于云计算软件平台架构设计探究[J].辽宁师专学报：自然科学版，2015，10（1）：49-50.

[4] 魏振春，朱赛，卫星，等.基于服务模式切换的数据中心能耗最小化问题研究[J].合肥工业大学学报：自然科学版，2015，9（6）：752-758.

[5] 王笑帝，张云勇，刘镝，等.云计算虚拟化安全技术研究[J].电信科学，2015，3（6）：8-12.

[6] 韦柬.“云计算”在中职学校教育教学中的应用探索[J].信息与电脑：理论版，2015，5（9）：129-130.

[7] 孙韩林，王忠民.基于云平台的计算机实践教学系统研究[J].计算机教育，2015，11（13）：67-71.

[8] 黄启虎，刘丽苹，周文.基于云计算的IMS网络架构研究[J].通讯世界，2015，8（11）：102-103.