Luận án: Tiết kiệm năng lượng mạng SDN trong điện toán đám mây - Trần Mạnh Nam
Luận án TS: Tối ưu năng lượng điện toán đám mây bằng mạng SDN. Nghiên cứu, đề xuất giải pháp tiết kiệm hiệu quả.
Luan An
Luận án tiến sĩ
Năm xuất bản
Số trang
114
Thời gian đọc
18 phút
Lượt xem
1
Lượt tải
0
Phí lưu trữ
40 Point
Tổng quan nhanh
- Chủ đề:
- Tiết kiệm năng lượng với SDN trong Đám Mây Xanh
- Số trang:
- 114 trang
- Trường:
- Đại học Bách khoa Hà Nội
- Chuyên ngành:
- Telecommunications Engineering
- Tác giả:
- Trần Mạnh Nam
- Năm:
- 2018
Tóm tắt nội dung luận án
I.Tiết kiệm năng lượng với SDN trong Đám Mây Xanh
Điện toán đám mây đang phát triển mạnh mẽ, nhưng đi kèm với thách thức lớn về tiêu thụ năng lượng. Các trung tâm dữ liệu hiện đại tiêu thụ một lượng lớn điện năng, gây ra chi phí vận hành cao và tác động tiêu cực đến môi trường. Nhu cầu cấp thiết là tìm kiếm các giải pháp tối ưu hóa năng lượng mạng để xây dựng điện toán đám mây xanh. Mạng định nghĩa phần mềm (SDN) nổi lên như một công nghệ then chốt, cung cấp khả năng kiểm soát và quản lý mạng linh hoạt. SDN giúp tách biệt mặt phẳng điều khiển và mặt phẳng dữ liệu, cho phép quản lý năng lượng thông minh hơn và điều chỉnh tài nguyên động. Nghiên cứu này tập trung vào việc khai thác tiềm năng của SDN để nâng cao hiệu quả năng lượng trung tâm dữ liệu, giải quyết các vấn đề lãng phí năng lượng khi tải thấp và tối ưu hóa việc phân bổ tài nguyên đám mây.
1.1. Tổng quan tiêu thụ năng lượng đám mây
Sự phát triển nhanh chóng của điện toán đám mây đã kéo theo mức tiêu thụ năng lượng khổng lồ. Các trung tâm dữ liệu, xương sống của hạ tầng đám mây, là những cơ sở tiêu tốn nhiều điện năng. Điều này không chỉ làm tăng chi phí vận hành mà còn gây áp lực lớn lên môi trường. Hiệu quả năng lượng trung tâm dữ liệu trở thành ưu tiên hàng đầu. Nhiều hệ thống hoạt động 24/7, nhưng thường xuyên ở mức tải thấp. Điều này dẫn đến lãng phí năng lượng đáng kể. Việc tìm kiếm các phương pháp hiệu quả để giảm thiểu mức tiêu thụ năng lượng là rất quan trọng. Mục tiêu là hướng tới một môi trường điện toán đám mây xanh hơn và bền vững hơn.
1.2. Công nghệ SDN và lợi ích năng lượng
Mạng định nghĩa phần mềm (SDN) cung cấp một cách tiếp cận mới để quản lý mạng. SDN tách biệt mặt phẳng điều khiển khỏi mặt phẳng dữ liệu. Điều này cho phép quản lý năng lượng thông minh và tập trung. Bộ điều khiển SDN có khả năng hiển thị toàn diện về mạng. Nó đưa ra các quyết định tối ưu hóa năng lượng. Giao thức OpenFlow là một API quan trọng, cho phép bộ điều khiển SDN tương tác với các thiết bị mạng. Công nghệ này hỗ trợ điều chỉnh tài nguyên động. Nó cũng cho phép chuyển các thiết bị không cần thiết sang chế độ ngủ. SDN mang lại tính linh hoạt cao và khả năng lập trình mạng. Điều này mở ra cơ hội lớn để tối ưu hóa năng lượng mạng và thúc đẩy điện toán đám mây xanh.
1.3. Thách thức hiệu quả năng lượng mạng
Việc đạt được hiệu quả năng lượng trong môi trường đám mây gặp nhiều thách thức. Các mạng trung tâm dữ liệu thường được thiết kế để hoạt động liên tục, dẫn đến lãng phí năng lượng khi tải thấp. Quản lý năng lượng thông minh đòi hỏi sự phối hợp chặt chẽ giữa các thành phần mạng và máy chủ. Cần có các phương pháp hiệu quả để phân bổ tài nguyên đám mây, đảm bảo rằng tài nguyên được sử dụng tối ưu. Thách thức khác là tích hợp công nghệ SDN vào hạ tầng hiện có. Cần phát triển các giải pháp mới để tận dụng khả năng của SDN. Mục tiêu cuối cùng là tạo ra một mạng định nghĩa phần mềm tự động điều chỉnh. Điều này giúp giảm tổng mức tiêu thụ năng lượng. Việc này đòi hỏi nghiên cứu và phát triển liên tục.
II.Mạng trung tâm dữ liệu hiệu quả năng lượng SDN
Nghiên cứu tập trung vào việc thiết kế các phương pháp mới nhằm nâng cao hiệu quả năng lượng trung tâm dữ liệu bằng công nghệ SDN. Một hệ thống kiểm soát năng lượng tập trung được đề xuất. Hệ thống này giúp giám sát và điều chỉnh mức tiêu thụ điện năng của các thiết bị mạng. Các thuật toán định tuyến nhận biết năng lượng cũng được phát triển. Chúng ưu tiên các tuyến đường có mức tiêu thụ điện thấp. Điều này giúp tối ưu hóa năng lượng mạng. Việc xây dựng một trung tâm dữ liệu xanh thông qua SDN là mục tiêu chính. Hệ thống này kết hợp cả quản lý năng lượng máy chủ và mạng. Nó hỗ trợ cân bằng tải động và di chuyển máy ảo thông minh. Các giải pháp này đóng góp đáng kể vào việc giảm thiểu lãng phí năng lượng trong môi trường đám mây.
2.1. Hệ thống kiểm soát năng lượng mạng
Một hệ thống kiểm soát năng lượng tập trung được đề xuất. Hệ thống này dựa trên công nghệ SDN. Nó có khả năng giám sát mức tiêu thụ điện của từng thiết bị mạng. Bộ điều khiển SDN đóng vai trò trung tâm. Nó thu thập dữ liệu và đưa ra quyết định tối ưu. Các hành động bao gồm tắt các cổng không sử dụng. Hoặc chuyển các thiết bị không hoạt động sang chế độ năng lượng thấp. Mục tiêu là tối đa hóa hiệu quả năng lượng trung tâm dữ liệu. Hệ thống quản lý năng lượng thông minh này giúp giảm thiểu lãng phí điện năng. Nó đồng thời duy trì hiệu suất cần thiết của mạng. Việc triển khai hệ thống này hỗ trợ mục tiêu điện toán đám mây xanh.
2.2. Định tuyến nhận biết năng lượng
Các thuật toán định tuyến nhận biết năng lượng được phát triển. Thuật toán này xem xét mức tiêu thụ điện năng của các liên kết và thiết bị mạng. Mục tiêu là tìm ra các đường dẫn dữ liệu tối ưu. Các đường dẫn này có tổng mức tiêu thụ năng lượng thấp nhất. Bộ điều khiển SDN tính toán và cấu hình các tuyến đường này. Điều này giúp tối ưu hóa năng lượng mạng. Bằng cách chuyển lưu lượng từ các thiết bị kém hiệu quả. Hoặc tắt các liên kết không cần thiết. Phương pháp này giảm thiểu lãng phí năng lượng. Nó cũng nâng cao hiệu quả hoạt động. Định tuyến nhận biết năng lượng là một phần quan trọng của quản lý năng lượng thông minh trong trung tâm dữ liệu.
2.3. Trung tâm dữ liệu xanh tập trung
Một trung tâm dữ liệu xanh được xây dựng dựa trên hệ thống kiểm soát năng lượng tập trung. Hệ thống này quản lý năng lượng cho cả mạng và máy chủ. Công nghệ SDN cho phép quản lý năng lượng thông minh toàn diện. Giải pháp này tích hợp các cơ chế cân bằng tải động cho máy chủ. Nó cũng kết hợp các chính sách tiết kiệm năng lượng mạng. Sự phối hợp giữa các thành phần giúp tối đa hóa hiệu quả năng lượng tổng thể. Thuật toán di chuyển máy ảo nhận biết cấu trúc liên kết cũng được áp dụng. Điều này giúp hợp nhất tải trên ít máy chủ hơn. Từ đó tắt các máy chủ không cần thiết. Mục tiêu là đạt được một môi trường điện toán đám mây xanh bền vững.
III.Ảo hóa mạng SDN tối ưu năng lượng đám mây
Ảo hóa mạng là một kỹ thuật mạnh mẽ để tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên trong điện toán đám mây. Nghiên cứu này khám phá cách SDN có thể tăng cường hiệu quả năng lượng của ảo hóa mạng. Một hệ thống ảo hóa mạng dựa trên SDN được xây dựng. Nó cho phép tạo ra các mạng ảo trên cùng một hạ tầng vật lý. Bộ điều khiển SDN quản lý việc ánh xạ tài nguyên. Điều này giúp tối ưu hóa năng lượng mạng. Các chiến lược nhúng mạng ảo (VNE) hiệu quả năng lượng cũng được phát triển. Chúng xem xét chi phí năng lượng khi ánh xạ các mạng ảo. Các thuật toán VNE cụ thể được giới thiệu. Mục tiêu là giảm thiểu tổng năng lượng tiêu thụ. Việc này mang lại sự linh hoạt và khả năng phân bổ tài nguyên đám mây một cách thông minh.
3.1. Xây dựng hệ thống ảo hóa mạng SDN
Một hệ thống ảo hóa mạng dựa trên SDN được thiết kế và triển khai. Hệ thống này cho phép tạo nhiều mạng ảo độc lập. Các mạng ảo này chạy trên cùng một hạ tầng vật lý. Bộ điều khiển SDN quản lý việc ánh xạ tài nguyên mạng ảo lên tài nguyên vật lý. Điều này giúp tối ưu hóa năng lượng mạng. Giao thức OpenFlow được sử dụng để cấu hình các luồng dữ liệu. Điều này mang lại tính linh hoạt cao trong việc phân bổ tài nguyên đám mây. Ảo hóa mạng giúp tăng cường hiệu quả sử dụng hạ tầng. Nó cũng giảm thiểu lãng phí năng lượng do tài nguyên không được sử dụng hiệu quả.
3.2. Chiến lược nhúng mạng ảo hiệu quả
Các chiến lược nhúng mạng ảo (VNE) mới được phát triển. Các chiến lược này tập trung vào hiệu quả năng lượng. Chúng tìm cách ánh xạ các mạng ảo lên hạ tầng vật lý một cách tối ưu. Mục tiêu là giảm thiểu tổng năng lượng tiêu thụ. Các thuật toán VNE xem xét các yếu tố thời gian và chi phí năng lượng của các liên kết và nút. Chiến lược nhúng tối ưu sẽ tránh sử dụng các tài nguyên tốn năng lượng. Nó ưu tiên các đường dẫn hiệu quả nhất. Điều này giúp tối ưu hóa năng lượng mạng một cách đáng kể. Kết quả là giảm lượng điện năng tiêu thụ mà vẫn đảm bảo hiệu suất dịch vụ.
3.3. Thuật toán VNE tiết kiệm năng lượng
Các thuật toán VNE cụ thể được giới thiệu để tiết kiệm năng lượng. Một thuật toán tính toán hệ số chi phí năng lượng cho dung lượng. Thuật toán này giúp định lượng chi phí năng lượng của từng tài nguyên. Các thuật toán khác tập trung vào việc ánh xạ các nút ảo và liên kết ảo. Mục tiêu là tìm ra cấu hình ánh xạ tối ưu nhất. Cấu hình này đảm bảo hiệu suất và giảm thiểu tiêu thụ năng lượng. Bộ điều khiển SDN thực hiện các thuật toán này. Nó sử dụng thông tin trạng thái mạng thời gian thực. Điều này cho phép phân bổ tài nguyên đám mây một cách thông minh và linh hoạt.
IV.Quản lý năng lượng thông minh trung tâm dữ liệu ảo
Ảo hóa trung tâm dữ liệu (VDC) là một công nghệ then chốt để quản lý linh hoạt tài nguyên đám mây. Nghiên cứu này đi sâu vào việc áp dụng VDC để đạt được quản lý năng lượng thông minh. Các công nghệ VDC, bao gồm ảo hóa máy chủ và mạng, được khám phá. Di chuyển máy ảo (VM migration) nhận biết năng lượng được xem xét. Kỹ thuật này giúp hợp nhất các máy chủ và tắt thiết bị không hoạt động. Một mô hình chi tiết về trung tâm dữ liệu và mức tiêu thụ năng lượng của nó được xây dựng. Bài toán tối ưu hóa năng lượng được công thức hóa. Cuối cùng, một kiến trúc VDC mới được đề xuất. Kiến trúc này tích hợp các thuật toán nhúng VDC và di chuyển máy ảo. Mục tiêu là cải thiện hiệu quả năng lượng trung tâm dữ liệu và tối ưu hóa phân bổ tài nguyên đám mây.
4.1. Công nghệ DC ảo và di chuyển máy ảo
Các công nghệ trung tâm dữ liệu ảo (VDC) cho phép ảo hóa toàn bộ trung tâm dữ liệu. Điều này bao gồm tài nguyên tính toán, lưu trữ và mạng. Kỹ thuật di chuyển máy ảo (VM migration) là rất quan trọng. Nó giúp hợp nhất các máy ảo vào ít máy chủ vật lý hơn. Từ đó tắt các máy chủ không tải. Di chuyển máy ảo cần được thực hiện thông minh. Nó phải nhận biết mức tiêu thụ năng lượng. Điều này đảm bảo giảm thiểu điện năng tiêu thụ. Công nghệ VDC hỗ trợ quản lý năng lượng thông minh. Nó cho phép phân bổ tài nguyên đám mây một cách linh hoạt. Việc này đóng góp vào mục tiêu hiệu quả năng lượng trung tâm dữ liệu.
4.2. Mô hình hóa và tối ưu năng lượng DC
Một mô hình chi tiết về trung tâm dữ liệu được xây dựng. Mô hình này bao gồm các thành phần mạng và máy chủ. Nó cũng mô hình hóa mức tiêu thụ năng lượng của từng thành phần. Dựa trên mô hình này, bài toán tối ưu hóa năng lượng được công thức hóa. Mục tiêu là giảm thiểu tổng năng lượng tiêu thụ của trung tâm dữ liệu. Bài toán này xem xét các ràng buộc về tài nguyên. Nó cũng tính đến yêu cầu về hiệu suất dịch vụ. Mô hình hóa chính xác là cần thiết. Nó giúp đưa ra các quyết định quản lý năng lượng thông minh. Điều này cải thiện đáng kể hiệu quả năng lượng trung tâm dữ liệu.
4.3. Kiến trúc VDC nhận biết năng lượng
Một kiến trúc VDC mới được đề xuất. Kiến trúc này được thiết kế để nhận biết năng lượng. Nó tích hợp các thuật toán nhúng VDC. Các thuật toán này tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên vật lý. Chúng cũng kết hợp các thuật toán di chuyển máy ảo. Mục tiêu là giảm thiểu mức tiêu thụ điện năng tổng thể. Kiến trúc này cho phép cân bằng tải động hiệu quả. Nó hỗ trợ hợp nhất máy chủ. Điều này đảm bảo hiệu quả năng lượng trung tâm dữ liệu được tối đa hóa. Các thuật toán này hoạt động cùng nhau. Chúng tối ưu hóa phân bổ tài nguyên đám mây. Đồng thời giảm tác động môi trường của các hoạt động điện toán đám mây.
Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung
Tải đầy đủ (114 trang)Trích đoạn nội dung luận án
Tải xuống để đọc toàn bộMINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY TRAN MANH NAM CÁC PHƯƠNG PHÁP TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ MẠNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG PHẦN MỀM TRONG MÔI TRƯỜNG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY SDN-BASED ENERGY-EFFICIENT NETWORKING IN CLOUD COMPUTING ENVIRONMENTS DOCTORAL THESIS OF TELECOMMUNICATIONS ENGINEERING HANOI - 2018 MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY TRAN MANH NAM CÁC PHƯƠNG PHÁP TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ MẠNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG PHẦN MỀM TRONG MÔI TRƯỜNG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY SDN-BASED ENERGY-EFFICIENT NETWORKING IN CLOUD COMPUTING ENVIRONMENTS Specialization: Telecommunications Engineering Code No: 62520208 DOCTORAL THESIS OF TELECOMMUNICATIONS ENGINEERING Supervisor: Assoc. Nguyen Huu Thanh HANOI - 2018 PREFACE I hereby assure that the results presented in this dissertation are my work under the guidance of my supervisor. The data and results presented in the dissertation are completely honest and have not been disclosed in any previous works. The references have been fully cited and in accordance with the regulations.
Tôi xin cam đoan các kết quả trình bày trong luận án là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự hướng dẫn của giáo viên hướng dẫn. Các số liệu, kết quả trình bày trong luận án là hoàn toàn trung thực và chưa được công bố trong bất kỳ công trình nào trước đây. Các kết quả sử dụng tham khảo đều đã được trích dẫn đầy đủ theo đúng quy định. Hà Nội, Ngày 19 tháng 01 năm 2018 Tác giả Trần Mạnh Nam ii ACKNOWLEDGEMENTS First and foremost, I would like to thank my advisor, Associate Prof.
Nguyen Huu Thanh, for providing an excellent researching atmosphere, for his valuable comments, constant support and motivation. His guidance helped me in all the time and also in writing this dissertation. I could not have thought of having a better advisor and mentor for my PhD. Moreover, I would like to thank Associate Prof.
Pham Ngoc Nam, Dr. Truong Thu Huong for their advices and feedbacks, also for many educational and inspiring discussions. My sincere gratitude goes to the members (present and former) of the Future Internet Lab, School of `Electronics and Telecommunications, Hanoi University of Science and Technology. Without their support and friendship it would have been difficult for me to complete my PhD studies.
Finally, I would like to express my deepest gratitude to my family. They are always supporting me and encouraging me with their best wishes, standing by me throughout my life. Hanoi, 19th Jan 2018 iii CONTENTS LIST OF FIGURES. viii LIST OF TABLES.
AN OVERVIEW OF ENERGY-EFFICIENT APPROACHES IN CLOUD COMPUTING ENVIRONMENTS .1 Cloud Computing Services and Infrastructures .2 Energy consumption problems .2 An Overview of Energy-Efficient Approaches.1 Energy consumption characteristics .2 Energy-Efficient Approaches' Classification .3 Software-defined Networking (SDN) technology .2 SDN Southbound API - OpenFlow Protocol .4 Difficulties on Network Energy Efficiency and Motivations .1 Proposing an energy-aware and flexible data center network that is based on the SDN technology.2 Proposing energy-efficient approaches in a network virtualization for cloud environments.3 Proposing an energy-aware data center virtualization for cloud environments. SDN-BASED ENERGY-AWARE DATA CENTER NETWORK 16 2.1 DCN technique and architecture .2 Power-Control System of a DC Network .1 Energy modeling of a network .2 The Diagram of the Power-Control System .3 Energy-Aware Routing based on Power Profile of Devices in Data Center Networks using SDN.1 Energy-Aware Routing and Topology Optimization Algorithm.4 Green Data Center using centralized Power-control of the Network and servers .1 Extended Power-Control System .3 Topology-aware VM migration algorithm .4 VM Migration cost and Power modeling of a Server. ENERGY-EFFICIENT NETWORK VIRTUALIZATION FOR CLOUD ENVIRONMENTS.1 Network Virtualization and Virtual Network Embedding .2 Constructing Energy-Aware SDN-based Network Virtualization System 51 3.3 Modeling and Problem Formulation .2 Objective and Constraints .3 Time-based Embedding Strategies .4 Energy-efficient VNE algorithms .1 Energy-cost Coefficient of Capacity .2 Virtual Node Mapping algorithms .3 Virtual Link Mapping (VLiM) Algorithm. AN ENERGY-AWARE DATA CENTER VIRTUALIZATION FOR CLOUD ENVIRONMENTS.1 Virtual DC Technologies .1 Virtual data center embedding .2 Virtual machine migration and server consolidation .1 Data Center Modeling .2 Energy Modeling of DC Components .3 Energy-Efficient Problem Formulation .4 A New Concept for VDC Embedding .1 Energy-aware VDC architecture.2 Energy-aware VDC embedding algorithm .3 Joint VDC Embedding and VM Migration Algorithms.
CONCLUSION AND FUTURE WORK .2 Future research directions. 93 LIST OF PUBLICATIONS. 96 v ABBREVIATIONS APCI Advanced Configuration & Power Interface APEX Capital expenditure ASIC Application specific integrated circuits BAU Business-as-usual BFS Breadth-first Search CAPEX Capital Expenditure DC Data center DCN Data center network D-ITG Distributed internet traffic generator EA-NV Energy-aware network virtualization EA-VDC Energy-aware Virtual Data Center ECO Eco sustainable FM Full migration FPGA Field programmable gate arrays GH GreenHead HEA-E Heuristic Energy-aware VDC Embedding HEE Heuristic energy-efficient IaaS Infrastructure-as-a-service ICT Information and communication technologies ISP Internet service provider MoA Migrate on arrival MST Minimum spanning tree NaaS Network-as-a-service NFV Network function virtualization NV Network virtualization OLD OpenDayLight OPEX Operating expenses PaaS Platform-as-a-service PCS Power-Control System PM Partial migration POD Optimized data centers PSnEP Power scaling and energy-profile-aware RMD-EE Reducing middle node energy efficiency SaaS Software-as-a-service SDSN Software-Defined Substrate Network SN SecondNet vi SNMP Simple network management protocol TCAM Ternary content-addressable memory VDC Virtual data center VDCE Virtual data center embedding VLiM Virtual link mapping VM Virtual Machine VmM Virtual machine mapping VNE Virtual network embedding VNoM Virtual node mapping VNR Virtual network requests vii LIST OF FIGURES Figure 1.1: Estimate of the global carbon footprint of ICT (including PCs, telcos’ networks and devices, printers and datacenters) [15].2: Energy consumption estimation for the European telcos’ network infrastructures in the”Business-As-Usual” (BAU) and in the Eco-sustainable (ECO) scenarios, and cumulative energy savings between the two scenarios [16].5: OpenFlow controller and switches.2: Three-tier DCN Architecture [45] .3: Fat-tree DCN Topology .4: Dcell DCN Architecture [53] .5: BCube DCN Architecture [54] .6: Fat-tree architecture with k = 4 .7: Diagram of the ElasticTree system [57] .8: Energy – Utilization relation of a network [58] .9: Power-control System of a Network .10: Fat-tree topology with Minimum Spanning Tree .11: Power Scaling Algorithm .12: Power Scaling and Energy-Profile-Aware - PSnEP algorithm (Proposed Algorithm 1). The flowchart describes the process between Edge and Aggregation switches .13: use-case with PSnEP algorithm in a DCN .14: PSnEP vs Power scaling (PS) with k=6 Fat-tree, mix scenario .15: Energy-saving level ratio of the PSnEP algorithm to the PS algorithm in different sizes .16: Extended Power-Control system (Ext-PCS) .18: First-fit Migration [67] Algorithm .19: Topology-Aware Placement Algorithm .20: K=8, comparison with full mesh scenario .21: K=16, comparison with full mesh scenario .22: K=8, comparison with Honeyguide .23: K=16, comparison with Honeyguide .1: FlowVisor – Hypervisor-like Network Layer [71] .2: Example of a virtual network on top of a physical network .3: Energy-Aware Network Virtualization system’s Diagram .4: Online VNE mapping method .5: Online using Time Window method.6: The GUI of an Energy-aware network virtualization platform.8: AR – Online using Time Windows .9: Percentage of Power Consumption to Full State in Online Strategy .10 Percentage of Power Consumption to Full State in OuTW Strategy .11: Comparison of comsumed energy between Online and OuTW strategies .12: Comparison of acceptance ratio between Online and OuTW strategies .1: Traditional cloud service provider vs NaaS .2: Embedding virtual data center requests on a physical data center .3: Virtual data center embedding - Static mapping; .4: Virtual data center embedding - Dynamic mapping .5: Energy proportional property of energy-aware data centers .6: Energy-Aware VDC Architecture .7: VDC Embedding Flowchart .8: Flowchart of Partial Migration (PM) .9: Migration on Arrival .10: Fluctuation of system utilization (SecondNet).11: DC Utilization per Load .12: Acceptance Ratio per VM .13: Acceptance Ratio per VDC.14: Total power consumption of the physical DC .15: Average consumed power per serving VDC.16: Number of migrations for different strategies .17: Comparison of embedding - migration strategies .18: Different embedding-magrition strategies: (a) GreenHead, (b) SecondNet, (c) Partial Migration, (d) Migration on Arrival, (e) Full Migration.
91 LIST OF TABLES Table 1.1: The Internet’s users in the world [1] .2: Estimated power consumption sources in a generic platform of IP router .3: Classification of energy-efficient approaches of the future Internet [4] .1: Power Summary For A 48-Port Pronto 3240 .2: Energy consumption of NetFPGA-Based OpenFlow Switch .3: Energy-saving ratio of PSnEP to Power scaling algorithm in different topology’s sizes.5: Power profile of server Dell PowerEdge R710.1: Virtual Network Embedding Terminology .2: Acceptance ratio and power consumption of the system under different window size in OuTW.1: Standard deviation of system utilization. Overview of Network Energy Efficiency in Cloud Computing Environments The advances in Cloud Computing services as well as Information and Communication Technologies (ICT) in the last decades have massively influenced economy and societies around the world. The Internet infrastructure and services are growing day by day and play a considerable role in all aspects including business, education as well as entertainment. In the last four years, the percentage of people using Internet witnesses an annual growth of 3.5%, from 39% world population’s percentage in Dec-2013 to 51.
To support the demand of cloud network infrastructure and Internet services in the rapid growth of users, it is necessary for the Internet providers to have a large number of devices, complex design and architecture that have the capacity to perform increasingly number of operations for a scalability. Consequently, many huge cloud infrastructures have been employed by Telcos, Internet Service Providers (ISPs) and enterprises for the exploded demand of various applications and data cloud-services such as YouTube, Dropbox, e-learning, cloud office etc. To meet the requirements of these booming services all around the world, cloud network infrastructures have been built up in a very large scale, even geographically distributed data centers with a huge number of network devices and servers. In addition, the maintenance of the systems with high availability and reliability level requires a notable redundancy of devices such as routers, switches, links etc.
As a result, having such a large infrastructure consumes a huge volume of energy, which leads to consequent environmental and economic issues: - Environmentally, the amount of energy consumption and carbon footprint of the ITC-sector is remarkable. The manufacture of ICT equipment is estimated its use and disposal account for 2% of global CO2 emissions, which is equivalent to the contributions from the aviation industry [2]. The networking devices and components estimate around 37% of the total ICT carbon emission [3]; - Economically, the huge consumed power leads to the costs sustained by the providers/operators to keep the network up and running at the desired service level and their need to counterbalance ever-increasing cost of energy. Although network energy efficiency has recently attracted much attention from communities [4], there are still many issues in realization of the energy-efficient network including inflexibility and the lack of an energy-aware network.
The main difficulties of the network energy efficiency as well as its research motivations are shortly described as follows: - Inflexible network: first, one important point the network in cloud data centers (DC) nowadays is the inflexibility issue. For changing the processing algorithm and the control plane of a network, its administrators should carefully re-design, 1 re-configure and migrate the network for a long time. In many cases, there is a technical challenge for an administrator to apply new approaches and evaluate their efficiency. Consequently, the flexible and programmable network is strictly necessary.
Secondly, there are difficulties in evaluating the energy-saving levels of new energy-efficient approaches in a network due to the lack of the centralized power-control system. This system allows administrators and developers to monitor, control and managing the working states as well as power consumption of all network devices in real-time. - Energy-aware networking for virtualization technologies in cloud environments: cloud computing has emerged in the last few years as a promising paradigm that facilitates such new service models as Infrastructure-as-a-Service (IaaS), Storage- as-a-Service (SaaS), Platform-as-a-Service (PaaS), Network-as-a-Service (NaaS).
Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ
Trích dẫn luận án này
Trần Mạnh Nam (2018). Tiết kiệm năng lượng mạng SDN trong điện toán đám mây [Luận án tiến sĩ, Hanoi University of Science and Technology]. LuanAn.net. https://luanan.net/tai-lieu-khac/tiet-kiem-nang-luong-mang-sdn-dien-toan-dam-may
Câu hỏi thường gặp
Luận án "Tiết kiệm năng lượng mạng SDN trong điện toán đám mây" nghiên cứu về vấn đề gì?
Luận án TS: Tối ưu năng lượng điện toán đám mây bằng mạng SDN. Nghiên cứu, đề xuất giải pháp tiết kiệm hiệu quả.
Luận án "Tiết kiệm năng lượng mạng SDN trong điện toán đám mây" được bảo vệ tại trường nào?
Luận án này được bảo vệ tại Hanoi University of Science and Technology. Năm bảo vệ: 2018.
Luận án "Tiết kiệm năng lượng mạng SDN trong điện toán đám mây" thuộc chuyên ngành gì?
Luận án "Tiết kiệm năng lượng mạng SDN trong điện toán đám mây" thuộc chuyên ngành Telecommunications Engineering. Danh mục: Tài liệu khác.
Luận án "Tiết kiệm năng lượng mạng SDN trong điện toán đám mây" có bao nhiêu trang?
Luận án "Tiết kiệm năng lượng mạng SDN trong điện toán đám mây" có 114 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.
Cách tải luận án "Tiết kiệm năng lượng mạng SDN trong điện toán đám mây" về máy như thế nào?
Để tải luận án về máy, bạn nhấn nút "Tải xuống ngay" trên trang này, sau đó hoàn tất thanh toán phí lưu trữ. File sẽ được tải xuống ngay sau khi thanh toán thành công. Hỗ trợ qua Zalo: 0559 297 239.