可靠性感知下的虛擬數(shù)據(jù)中心映射算法

　　在云計算時代，隨著社會對計算需求的不斷擴大，數(shù)據(jù)中心的規(guī)模也在迅速變大。但是，在龐大的數(shù)據(jù)中心背后，其資源的平均利用率卻相對較低，大部分設(shè)備空閑，給數(shù)據(jù)中心增加了巨大的能耗負(fù)擔(dān)。目前，數(shù)據(jù)中心中使用虛擬化技術(shù)，可以有效提高數(shù)據(jù)中心資源利用率。在這種新趨勢下，每個租戶的資源請求可抽象為一組虛擬機（ Virtual Machine，VM）構(gòu)成的虛擬數(shù)據(jù)中心（Virtual Data Center，VDC），每個VM對應(yīng)一定的計算資源（包括CPU、內(nèi)存以及硬盤等）；同時為了傳遞數(shù)據(jù)和中間文件，VM之間需要建立具有帶寬保障的通信鏈路，以滿足VM之間的通信需求。由于VM放置與VM間通信帶寬的路由的緊耦合，使得把VDC映射到數(shù)據(jù)中心的這個過程變得非常復(fù)雜。

　　虛擬網(wǎng)絡(luò)（ Virtual Network．VN）映射問題與VDC映射問題很類似，在VN映射上已有許多研究，但VDC映射的研究還較少。VDC映射與VN映射不同的是：在映射VN時，每個物理服務(wù)器上只能映射一個VM，而映射VDC時，每個物理服務(wù)器上可以同時映射多個VM。因此現(xiàn)有的VN映射算法并不能直接用于解決VDC映射問題。

　　Guo等提出昀SecondNet算法解決了VDC映射的帶寬保障問題，它可以在一定程度上提高數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的利用率；但是由于SecondNet算法在一個服務(wù)器上只能映射一個VM，所以網(wǎng)絡(luò)資源利用率仍然較低，VM之間的帶寬需求會造成數(shù)據(jù)中心帶寬的巨大消耗。Fuerst等提出的LOCO算法利用對VM進行自動分組的方式來提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率。與SecondNet算法相比，LOCO算法提高了數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的利用率和VDC的映射成功率；但是由于LOCO算法把VDC中的VM盡可能合并映射，所以VDC的可靠性無法得到保障。Luo等提出的2EM算法首次以節(jié)能為目標(biāo)來進行VDC映射。2EM算法對LOCO算法進行了優(yōu)化，使得能關(guān)閉的空閑服務(wù)器和鏈路盡可能多；但是2EM也是把VM盡可能合并映射，所以VDC的可靠性也無法保障。

　　從前面分析可知，現(xiàn)有的VDC映射算法還未涉及可靠性問題。本文提出一個可靠性感知的VDC（ Reliability-Aware　Virtual Data Center，RAVDC）映射算法來解決可靠性感知下的VDC映射問題。RAVDC算法會首先保證VDC的可靠性需求，然后以減少帶寬消耗和降低能耗為主要目標(biāo)進行VDC映射。