دانلود پایان نامه مهندسی کامپیوتر: کاهش انرژی مصرفی در محیط ابرواره با استفاده از مهاجرت

دانشگاه شیراز

 دانشکده مهندسـی برق و کامپیوتر

بخش مهندسی و علوم کامپیوتر

 پایان­نامه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی کامپیوتر (نرم افزار)

کاهش انرژی مصرفی در محیط ابرواره با استفاده از مهاجرت

ماشین مجازی

استاد راهنما:

دکتر غلامحسین دستغیبی فرد

نام نگارنده و استاد راهنما داخل فایل اصلی موجود است

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چکیده

کاهش مصرف انرژی از جمله مهمترین مسائل روز به ویژه در بخش صنعت است. در سالهای اخیر نیازهای روز افزون بشر به سیستم‌های کامپیوتری باعث ایجاد و گسترش هر چه بیشتر مراکز داده با تعداد زیاد رایانه شده است که در مجموع مصرف برق قابل توجهی دارند. بدیهی است که در چنین شرایطی تلاش‌های زیادی در راستای کاهش مصرف برق در این مراکز از سوی متخصصین صورت گرفته است و اکنون نیز تلاش در این زمینه از اهمیت خاصی برخوردار است. یکی از روش‌های کاهش مصرف برق در مراکز داده، مهاجرت ماشین مجازی است.

در این پایان نامه با استفاده از مهاجرت ماشین مجازی یک بسته‌ی نرم افزاری طراحی و پیاده سازی شده‌است که بر اساس بار کاری هر رایانه و انتقال بار بین سیستم‌ها در قالب مهاجرت ماشین مجازی شرایطی مناسب را برای کاهش مصرف برق به وجود می آورد و با بهره گیری از آن مصرف را به میزان چشمگیری کاهش می دهد.

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                    صفحه

فصل اول: مقدمه…………………………………………………………………………………………. 1

1-1 مصرف انرژی در رایانه……………………………………………………………………………………. 2

1-2 مراکز داده و مصرف انرژی در آنها……………………………………………………………………………….. 3

1-3 مجازی سازی………………………………………………………………………………………………. 5

1-4 ساختار پایان نامه…………………………………………………………………………………………………. 7

فصل دوم: پیشینه تحقیق……………………………………………………………………………. 8

2-1 صرفه جویی در انرژی مصرفی رایانه……………………………………………………………………………… 9

2-1-1 صرفه جویی در انرژی پویا……………………………………………………………………………………. 9

2-1-2 صرفه جویی در انرژی ایستا………………………………………………………………………………. 10

2-2 صرفه جویی در انرژی مصرفی مراکز داده………………………………………………………………….. 13

2-3 صرفه جویی در انرژی با استفاده از ترکیب ماشین مجازی………………………………………. 15

فصل سوم: مدل پیشنهادی………………………………………………………………………… 19

3-1 تعاریف……………………………………………………………………………………………….. 20

3-1-1 حالت خواب………………………………………………………………………………………………………… 20

3-1-2 انتخاب و استقرار………………………………………………………………………………………………… 21

3-1-3 حدود دسته بندی………………………………………………………………………………………………. 22

3-2 طراحی و بخش‌های مدل پیشنهادی………………………………………………………………………….. 22

3-3 عملکرد مدل پیشنهادی در یک مرکز داده………………………………………………………………… 26

3-4 بخش جانبی مدل پیشنهادی………………………………………………………………………………………. 27

3-4-1 واحد جمع آوری اطلاعات…………………………………………………………………………………. 28

3-4-2 واحد ارسال اطلاعات………………………………………………………………………………………….. 30

3-4-3 واحد دریافت و اجرای دستورات……………………………………………………………………….. 30

3-5 بخش مرکزی مدل پیشنهادی…………………………………………………………………………………….. 34

3-5-1 واحد دریافت اطلاعات………………………………………………………………………………………… 34

3-5-2 واحد ذخیره اطلاعات…………………………………………………………………………………………. 35

3-5-3 واحد طبقه بندی سرورها…………………………………………………………………………………… 35

3-5-4 واحد اتخاذ تصمیم……………………………………………………………………………………………… 37

3-5-5 واحد ارسال دستورات………………………………………………………………………………………… 40

3-6 سربارهای مدل پیشنهادی……………………………………………………………………………………………. 40

فصل چهارم: پیاده سازی……………………………………………………………………………. 42

4-1 پارامترهای آزاد در نرم افزار حاصل……………………………………………………………………………. 43

4-2 مختصات پیاده سازی…………………………………………………………………………………………………… 45

4-2-1 بازه‌ی داده برداری و ارسال اطلاعات…………………………………………………………………. 45

4-2-2 انتخاب و استقرار………………………………………………………………………………………………… 45

4-2-3 حدود دسته بندی و حاشیه………………………………………………………………………………. 47

4-3 پیکر بندی سفارشی نرم افزار……………………………………………………………………………………… 47

4-4 محیط انجام آزمایش……………………………………………………………………………………………………. 49

4-5 اندازه گیری اولیه…………………………………………………………………………………………………………. 51

4-6 بارکاری استفاده شده برای آزمایش‌ها…………………………………………………………………………. 52

4-6-1 بارکاری آزمایشی…………………………………………………………………………………………………. 53

4-6-2 بارکاری واقعی……………………………………………………………………………………………………… 55

فصل پنجم: نتایج و پیشنهادها…………………………………………………………………… 57

5-1 نتایج………………………………………………………………………………………………………… 58

5-1-1 نتایج بارکاری آزمایشی……………………………………………………………………………………….. 58

5-1-2 نتایج بارکاری واقعی……………………………………………………………………………………………. 61

5-2 جمع بندی نتایج………………………………………………………………………………………………………….. 64

5-3 خلاصه و نتیجه گیری…………………………………………………………………………………………………. 65

5-4 پیشنهادها………………………………………………………………………………………………………………………. 66

فهرست منابع………………………………………………………………………………………….. 68

1-         مقدمه

در این فصل ابتدا به توضیح مصرف برق در رایانه پرداخته می‌شود. سپس مصرف انرژی در مراکز داده و در نهایت مجازی سازی شرح داده می‌شوند.

1-1-      مصرف انرژی در رایانه

مصرف برق در رایانه را می‌توان به دو بخش تقسیم نمود:

ایستا: بخشی از انرژی مصرفی رایانه است که تنها صرف روشن بودن سیستم می‌گردد و به میزان کاری که سیستم انجام می‌دهد ارتباطی ندارد. این سطح از مصرف انرژی سبب روشن و آماده به کار نگاه داشتن سیستم شده و از لحظه‌ای که سیستم روشن می‌شود مصرف می‌گردد. بخش زیادی از این انرژی در واقع اتلاف به طرق مختلف و در سطوح مختلف سخت افزار است؛ مانند نشت جریان در مدارات مجتمع[1].

پویا: بخشی از انرژی مصرفی رایانه است که صرف انجام فعالیت‌های سیستم می‌گردد و با توجه به میزان بار[2] روی بخشهای مختلف یک سیستم (مانند: پردازنده، حافظه[3]، دیسک سخت[4]، کارت گرافیکی[5] و …) متغیر است.

شاید تصور شود که مصرف حالت بیکار یک رایانه کم یا قابل چشم پوشی است زیرا این سهمی از انرژی است که در زمانی که رایانه کار مفیدی انجام نمی‌دهد مصرف می‌کند، ولی بر خلاف تصور، یک سرور هنگام بیکاری حدود60 تا 70 درصد از بیشینه‌ی توان[6] مصرفی خود را مصرف می‌کند   [Barroso, 2007] و [Fan, 2007] و [Lefurgy, 2007]. بیشینه توان مصرفی یک رایانه هنگامی است که با حداکثر توان پردازشی[7] خود کار می‌کند.

1-2-      مراکز داده و مصرف انرژی در آنها

یک مرکز داده ساختمانی است، شامل تعداد زیادی رایانه (سرور) و قطعات مورد نیاز آنها مانند سوئیچ‌های شبکه و منابع انرژی پشتیبان [Kumar, 2009].

مصرف انرژی یک مرکز داده حاصل مجموع مصرف انرژی سرورهای موجود در آن به علاوه‌ی مصرف انرژی امکانات دیگر مانند سرورهای ذخیره سازی[8] ، سیستم‌های خنک کننده، تجهیزات شبکه و … است.

نکته‌ی قابل توجه در این مورد، سهم تقریباً 50 درصدی سرورها در مصرف انرژی مرکز داده است. به بیان دیگر تنها نیمی از انرژی مصرفی یک مرکز داده صرف پردازش و پاسخ به درخواست‌ها می‌گردد و مابقی صرف موارد دیگر که مهمترین آن سیستم‌های خنک کننده هستند می‌گردد. شکل 1-1 که نمایش تفکیک انرژی مصرفی یک مرکز داده است، به خوبی گویای این مسئله است:

شکل 1-1 نمودار تفکیکی انرژی مصرفی مرکز داده [Iyengar, 2010]

در مورد میزان مصرف انرژی در مراکز داده آمارها نشان می‌دهند علاوه بر چشمگیر بودن این مقدار، روند رو به رشدی از لحاظ مقدار و سهم از مصرف کل انرژی جامعه دارد [Koomey, 2011]. شکل‌ 1-2 نمایانگر این موضوع است.

شکل 1-2 نمودار میزان(محور عمودی) و سهم (درصدهای بالای ستون‌ها) مصرف انرژی مراکز داده در سطح جهان (سمت راست) و ایالات متحده (سمت چپ) در سالهای 2000، 2005 و 2010 میلادی [Koomey, 2011].

بر اساس تحقیقات انجام شده [Barroso, 2007]  ، [Boher, 2002] ، [Rangan, 2008] و [Siegele, 2008]، متوسط بکارگیری[9]سرورها در یک مرکز داده کمتر از 30 درصد است و یک سرور تنها در 10 درصد اوقات بکارگیری نزدیک به بیشینه‌ دارد [Armbrust, 2010].

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *