收藏本站
《合肥工业大学》 2014年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

云计算环境下资源需求预测与优化配置方法研究

徐达宇  
【摘要】:云计算是一种基于互联网的新型信息资源服务系统,可以为用户提供包括基础设施、平台和应用在内的可定制弹性虚拟化资源服务。在技术进步、需求引领和服务模式创新等因素的共同驱动下,云计算得到了工业界和学术界的普遍认可,已经在现实生活中形成涵盖移动互联网、物联网等在内的新型创意产业,并以其低成本和无处不在的应用得到迅速发展,将从根本上改变人们生活的方方面面。为了满足这些多元化、海量的应用资源需求,云计算必须拥有庞大的资源集群,这些资源在地理上是分布的,类型上是异构的,并且在各自的管理域中又具有不同的资源管理策略和资源使用计价准则。资源管理是云计算的核心问题之一,其目的是利用虚拟化技术屏蔽底层资源的异构性和复杂性,使得海量分布式资源形成一个统一的巨型资源池,并在此基础上,合理运用相关资源管理方法和技术,确保资源的合理、高效的分配和使用。因此,如何实现对云计算资源的有效管理成为一个富有挑战性的研究课题。本文从云计算基础设施运营商和服务提供商的角度出发,将研究内容集中于云计算资源的优化管理方向,主要包括资源的描述、组织、发现、匹配、配置和监控等内容,着重研究了云计算资源负荷的短期动态预测方法,基于短期预测的云资源优化配置方法,以及云资源需求中长期组合预测方法。目的是通过对以上几方面内容的研究,使得云计算资源能够得到有效地组织和合理的配置,在保证资源服务质量的同时,降低数据中心能源消耗和运营成本,提升云计算基础设施运营商和服务提供商的利润,实现绿色计算,为云计算的健康、持续发展提供理论参考。 基于以上论述,本文云计算环境下资源需求预测与优化配置方法研究的主要内容有:云计算环境下资源管理问题综合研究;基于特征提取与分类的云资源负荷短期动态预测方法研究;基于云计算负荷短期动态预测的资源优化配置方法研究,以及针对云计算基础设施运营商和服务提供商中长期资源总量规划需求的云资源需求中长期组合预测方法研究。 本文的具体研究内容和创新性工作主要有以下几个方面: 首先,在总结了以往云计算资源描述格式和语言、发现架构和技术,以及动态组织、优化分配和即时监控等方面研究成果的基础上,进而阐述了云环境下资源管理所面临和需要解决的新问题,并以此构建了云环境下资源管理框架,给出了该框架在制造业背景下的应用思路。 其次,分析了云计算资源需求负荷相对于先前的网格计算、分布式计算及其它高性能计算所表现出不同特点的基础上,讨论了短期负荷预测对于云计算实现资源实时控制、保持整个系统稳定运行、降低数据中心能耗和保障云服务的QoS所起的重要作用,构建了基于资源负荷序列特征提取、分类和预测的多步骤预测方法。该方法运用定长重叠移动滑窗技术从云计算资源负荷序列中提取子序列,再分别利用基于核模糊C聚类的监督式聚类算法和基于隐形马儿科夫链的非监督式聚类算法对所提取的子序列进行特征分类,在此基础上,再使用基于遗传算法优化的Elman神经网络对云计算短期动态资源负荷进行预测,以此获得优良的预测效果。 接着,基于云计算短期负荷预测的结果,本文构建基于负荷预测的云计算资源优化配置框架,提出了一种基于资源监控和负荷预测的资源配置自适应弹性控制系统,实施主动控制与被动反应相结合的混合弹性控制的资源配置策略以实现云计算资源的有效利用;进一步地,鉴于目前云计算服务提供商所采用的单虚拟机服务单用户的资源管理模式所带来的低资源利用率问题,本文构建了一个具有五层结构的新型公有云架构,在该架构的基础上,提出了基于单虚拟机服务多用户的虚拟化资源自适应配置模式,该模式能针对不同用户提出的应用资源请求自动搜寻最优虚拟化资源,并在不影响服务质量的基础上,将不同的应用运行在同一台虚拟机上,使得云计算提供商能在保证服务质量的同时,提高云计算资源的利用效率,降低能耗。 最后,本文根据实际云计算资源管理中对资源负荷中长期预测的需求,针对云计算中长期负荷所表现出的兼具动态性和周期性这一特点,构建了基于广义模糊软集理论的云计算资源负荷组合预测模型,提出了新的基于夹角余弦的广义模糊软集相似性度量方法,将相似性度量结果与预测精度相结合来获得各单项预测模型的权重,并针对云计算环境中资源负荷所表现出的短期动态性和长期周期性特征,选用自适应神经模糊推理系统ANFIS(Adaptive Neuro FuzzyInference System)和季节性ARIMA模型SARIMA作为单项预测模型来分别处理其动态性和周期性特征,以此构建基于广义模糊软集理论的云计算资源负荷组合预测模型GFSS-ANFIS/SARIMA。
【学位授予单位】:合肥工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TP393.07

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈华友,盛昭瀚;一类基于IOWGA算子的组合预测新方法[J];管理工程学报;2005年04期
2 周平;王志鹏;刘娜;李林;刘坤;;美国政府云计算相关工作综述[J];信息技术与标准化;2011年11期
3 李伯虎;张霖;王时龙;陶飞;曹军威;姜晓丹;宋晓;柴旭东;;云制造——面向服务的网络化制造新模式[J];计算机集成制造系统;2010年01期
4 李伯虎;张霖;任磊;柴旭东;陶飞;罗永亮;王勇智;尹超;黄刚;赵欣培;;再论云制造[J];计算机集成制造系统;2011年03期
5 张霖;罗永亮;范文慧;陶飞;任磊;;云制造及相关先进制造模式分析[J];计算机集成制造系统;2011年03期
6 傅余洋子;华薇娜;;基于Web of Science数据库中云计算研究文献的计量分析[J];新世纪图书馆;2013年07期
7 冯登国;张敏;张妍;徐震;;云计算安全研究[J];软件学报;2011年01期
8 孙李红;沈继红;;基于相关系数的加权几何平均组合预测模型的性质[J];系统工程理论与实践;2009年09期
9 孙智勇;刘星;;模糊软集合理论在税收组合预测中的应用[J];系统工程理论与实践;2011年05期
10 李美娟;陈国宏;林志炳;;基于漂移度的组合预测方法研究[J];中国管理科学;2011年03期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周礼刚;陈华友;丁子千;艾全达;;基于Theil不等系数的IOWGA算子组合预测模型[J];安徽大学学报(自然科学版);2010年01期
2 郭辰;;如何化解云计算的潜在风险[J];信息安全与技术;2012年03期
3 范伟;;云计算及其安全问题探讨[J];保密科学技术;2011年10期
4 宁芝;方正;;涉密信息系统虚拟化安全初探[J];保密科学技术;2012年02期
5 卢民;;基于云计算的数字博物馆信息化建设研究[J];博物馆研究;2012年01期
6 王中;;云存储在网络视频监控中的价值[J];太原城市职业技术学院学报;2012年01期
7 顾新建;陈芨熙;纪杨建;祁国宁;彭维;;云制造中的成组技术[J];成组技术与生产现代化;2010年03期
8 杨正校;杨阳;;基于云计算的产教平台开发与研究[J];常州信息职业技术学院学报;2012年01期
9 李玮;;云计算安全问题研究与探讨[J];电信工程技术与标准化;2012年04期
10 王琴;王宝俊;;基于云计算的虚拟多媒体教室的研究与架构[J];电化教育研究;2012年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 赵维佺;李迪;;网络化运动控制系统中调度与控制协同设计的研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
2 方仕雄;李奇;;基于模糊预测控制的实时调度系统性能优化[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
3 陈景君;;基于可信计算的云计算基础设施安全集成方案[A];天津市电视技术研究会2012年年会论文集[C];2012年
4 汪云凤;李心科;;云服务环境下的服务聚合方法研究[A];2011中国仪器仪表与测控技术大会论文集[C];2011年
5 何博;田宁;;云计算技术专利初步分析及建议——基于专利统计分析的申请策略建议和基于实例评析的撰写注意事项[A];发展知识产权服务业,支撑创新型国家建设-2012年中华全国专利代理人协会年会第三届知识产权论坛论文选编(第二部分)[C];2011年
6 李伟平;林慧苹;莫同;褚伟杰;;云制造中的关键技术分析[A];全国先进制造技术高层论坛暨第九届制造业自动化与信息化技术研讨会论文集[C];2010年
7 ;Event-Triggered Feedback Scheduling of Embedded Control Systems[A];第一届建立和谐人机环境联合学术会议(HHME2005)论文集[C];2005年
8 夏锋;尹红霞;王智;孙优贤;;网络化控制系统中的实时调度理论与应用[A];2005中国控制与决策学术年会论文集(下)[C];2005年
9 David Levy;;A Reinforcement Learning based Self-optimizing QoS Controller Framework for Distributed Services[A];Proceedings of 2010 Chinese Control and Decision Conference[C];2010年
10 陈华友;胡彦;韩冰;;基于OWG算子的组合预测模型及其有效性[A];第五届中国不确定系统年会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 徐文君;面向制造的网络服务质量相关理论和关键技术研究[D];武汉理工大学;2010年
2 杨奇;高速铁路桥梁桩基础变形性状试验与工后沉降研究[D];中南大学;2011年
3 刘微微;国防工业高校科研能力动态评价方法研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
4 林云;汽车物流服务供应链体系构建与应用研究[D];重庆大学;2011年
5 朱智强;混合云服务安全若干理论与关键技术研究[D];武汉大学;2011年
6 刘兴华;飞行控制系统数字化设计技术研究[D];南京航空航天大学;2011年
7 祁凯;面向制造业ERP的企业建模研究[D];哈尔滨理工大学;2011年
8 潘丽;基于Agent的服务交易模型与协商算法研究[D];山东大学;2011年
9 王云;面向云制造的制造执行系统优化技术及其在机床生产企业中的应用[D];浙江大学;2011年
10 韦韫;基于面向服务架构的网络化协同制造资源重组优化研究[D];南京理工大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 谭泽迅;知识型企业战略性绩效评价研究[D];重庆理工大学;2010年
2 马文丽;可信云平台的远程证明[D];太原理工大学;2011年
3 葛荣亮;基于幅值恢复法的感应电动机定子电流的测试与分析[D];河北科技大学;2011年
4 朱峰;可信服务器的设计与实现[D];北京交通大学;2011年
5 曹凤艳;基于文件过滤驱动的文件监控系统研究与实现[D];南京信息工程大学;2011年
6 郭雷风;农业科研云原型系统设计与应用理论研究[D];中国农业科学院;2011年
7 肖裕洪;实时数据仓库关键技术的研究与实现[D];华南理工大学;2011年
8 张海;基于TrueTime的变采样网络控制系统研究[D];电子科技大学;2011年
9 王舒榕;基于云计算平台的安全性及信任模型研究[D];南京邮电大学;2011年
10 陈杰;基于组态与PLC控制的实时操作系统研究[D];杭州电子科技大学;2009年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈华友,赵佳宝,刘春林;基于灰色关联度的组合预测模型的性质[J];东南大学学报(自然科学版);2004年01期
2 陈华友,刘春林;基于L_1范数的加权几何平均组合预测模型的性质[J];东南大学学报(自然科学版);2004年04期
3 刘泽双;闫付强;;基于遗传算法的就业需求量组合预测模型[J];系统工程;2009年08期
4 刘和东;薛跃;;基于产品服务系统的绿色供应链研究[J];工业技术经济;2007年07期
5 黄岩,张国春,王其藩,朱道立;一种新的计算组合预测权重的方法[J];管理工程学报;2001年02期
6 严隽琪;数字化与网络化制造[J];工业工程与管理;2000年01期
7 刘维明;;云计算ABC[J];才智;2011年30期
8 叶飞,孙东川,朱怀意;网络经济时代的敏捷虚拟企业与自组织理论[J];华南理工大学学报(社会科学版);2003年01期
9 张洁,高亮,李培根;敏捷企业的组织模型[J];华中科技大学学报;2001年09期
10 唐小我,曾勇;组合预测误差校正模型的应用分析[J];管理科学学报;2002年06期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 梁占东;面向领导者认知的敏捷制造战略模型研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
2 王正成;网络化制造资源集成平台若干关键技术研究与应用[D];浙江大学;2009年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 胡晖,杨华,胡斌;人工神经网络在电力系统短期负荷预测中的应用[J];湖南大学学报(自然科学版);2004年05期
2 赵志英 ,万加桔;基于分段灰色模型的负荷预测方法[J];微计算机信息;2005年23期
3 王吉权;;修正指数曲线在电力负荷预测中的应用[J];计算机工程;2006年18期
4 李兵;崔春艳;付佳;;基于支持向量机的负荷非线性组合预测研究[J];电子技术;2009年05期
5 徐延生;张为;;人工神经网络在电力系统短期负荷预测中的应用[J];内江科技;2009年08期
6 高海龙;张国立;;改进遗传神经网络及其在负荷预测中的应用[J];华北电力大学学报(自然科学版);2009年05期
7 高海龙;张国立;;基于遗传神经网络的负荷预测方法[J];微计算机信息;2009年25期
8 黄闻娟;;远程集中抄表系统的拓展应用探讨[J];供用电;2010年05期
9 苏宁;;MATLAB软件在电力负荷预测中的应用[J];华北电力技术;2007年08期
10 戴宪滨;冉伟;;基于超短期负荷预测技术的电压无功控制策略探讨[J];沈阳工程学院学报(自然科学版);2007年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 高峰;张川;徐晖;周佃民;翟桥柱;管晓宏;;大型用电企业负荷预测校正方法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
2 吴冰;张筱慧;;基于模糊数与多指标灰靶决策理论的小区负荷预测[A];中国农业工程学会电气信息与自动化专业委员会、中国电机工程学会农村电气化分会科技与教育专委会2010年学术年会论文摘要[C];2010年
3 刘森离;孙丽云;;电力弹性系数与电力需求预测[A];2006年云南电力技术论坛优秀论文集[C];2006年
4 任海刚;晋欣桥;李晓峰;常晓珂;邵渊;;VAV系统的负荷预测[A];上海市制冷学会二○○一年学术年会论文集[C];2001年
5 韦碧琳;;对河池供电局负荷预测工作的探讨[A];广西电机工程学会第七届青年学术交流会论文集[C];2002年
6 杨自强;陆亚俊;;利用神经网络预测空调负荷[A];全国暖通空调制冷1998年学术年会论文集(2)[C];1998年
7 吴立增;苑津莎;张铁峰;;基于MIS的中长期配电网负荷预测系统研究与实现[A];全国电工理论与新技术学术年会(CTEE'2001)论文集[C];2001年
8 张雪峰;;配网规划中负荷预测方法[A];2008年云南电力技术论坛论文集[C];2008年
9 姜晗;;电力需求侧负荷预测的算法[A];2005中国电机工程学会电力系统自动化专委会全国供用电管理自动化学术交流暨供用电管理自动化学科组第二届年会论文集[C];2005年
10 李忻贤;;浅谈电力负荷预测[A];山东电机工程学会第四届供电专业学术交流会论文集[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 郭洪敏;重视清洁能源上网 呵护一方碧水蓝天[N];国家电网报;2009年
2 通讯员 施战辽 楼玲俊;机制科学 管理精细[N];中国电力报;2011年
3 蔡家友;兴供多措并举迎峰度夏[N];黔西南日报;2008年
4 杨萌;五管齐下备战夏峰[N];临汾日报;2006年
5 罗郑明;陕西公司积极应对负荷高峰[N];国家电网报;2007年
6 记者 李素锋 通讯员 赵忠利;我市供电部门 全力以赴做好抗旱保电工作[N];临汾日报;2009年
7 记者焦军利;河北灌溉负荷预测近300万千瓦[N];中国电力报;2009年
8 吴明;陕西公司加强负荷预测保障有序供电[N];国家电网报;2010年
9 程玲 王希波;提高负荷预测准确率[N];国家电网报;2010年
10 仝晨章 刘国栋 蒿峰 翟志明 远德亮;岁末三首聚电网[N];华北电力报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 任海军;基于智能计算的配电网负荷预测方法研究[D];重庆大学;2010年
2 张昀;电力系统短期负荷智能化预测方法[D];重庆大学;2011年
3 覃光华;人工神经网络技术及其应用[D];四川大学;2003年
4 石磊;基于负荷预测在线修正的冰蓄冷空调系统优化运行研究[D];西安建筑科技大学;2002年
5 徐达宇;云计算环境下资源需求预测与优化配置方法研究[D];合肥工业大学;2014年
6 苏胜新;电力系统若干关键技术研究及应用[D];华中科技大学;2005年
7 耿光飞;地区电网无功优化控制的研究[D];中国农业大学;2003年
8 赵敏;基于混沌理论的电力推进船舶电力负荷预测[D];大连海事大学;2008年
9 谷志红;促进节能和可再生能源电力发展的绿色电价研究[D];华北电力大学(北京);2009年
10 李刚;水火电系统短期节能发电调度研究与应用[D];大连理工大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 黄珊;配电网规划的回归分析负荷预测方法研究[D];湖南大学;2010年
2 常莉;城市配电网负荷预测研究[D];太原理工大学;2000年
3 杨海晶;城市电网运行智能决策支持系统的图形平台和负荷预测[D];郑州大学;2003年
4 李莺;基于负控的用电运营管理平台的研制[D];华北电力大学;2001年
5 唐良艳;电力系统负荷特性分析与负荷预测研究[D];华南理工大学;2010年
6 张文哲;电力系统短时负荷预测模型研究[D];重庆大学;2004年
7 赵风松;综合规划方法在静海县城关地区10kV电网中的应用[D];天津大学;2010年
8 徐胜军;配电监控系统及负荷预测[D];西安建筑科技大学;2003年
9 王晓东;城网综合负荷预测方法的研究与工程应用[D];天津大学;2004年
10 张秋芳;琶州—员村地区电网规划研究[D];华南理工大学;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026