36、多层云计算系统在服务级别协议下的利润最大化资源分配

多层云计算系统在服务级别协议下的利润最大化资源分配

1. 引言

随着信息技术在个人和公共层面的渗透，对计算能力的需求不断增加。在个人层面，在线银行、电子商务、软件即服务（SaaS）和社交网络等产生了大量多样化的工作负载。同时，公共组织和私人企业的计算和信息处理需求也在迅速增长。

这种对计算资源的巨大需求需要一个可扩展且可靠的信息技术（IT）基础设施，包括服务器、存储、网络带宽、物理基础设施、电网和大量的资金和运营成本。数据中心是当今IT基础设施的核心，其应用领域广泛，但面临着电力消耗的重大挑战。

1.1 数据中心面临的挑战

• 能源消耗 ：数据中心的能源消耗不断增加，2010年在美国占总电力消耗的2%，且很快将与其他能源密集型行业相当。
• 峰值功率 ：数据中心对电网的峰值负载巨大，且随着高端服务器的出货量增加而上升。
• 环境影响 ：数据中心的二氧化碳排放量估计为1.162亿公吨，需要减少碳排放以避免环境破坏。
• 资源过度配置 ：数据中心的大部分电力消耗是由于资源过度配置导致的，需要优化资源配置以减少能源消耗。
• 系统级电源管理 ：数据中心的电源管理面临诸多挑战，包括电力可用性限制、物理基础设施成本高、峰值功率控制、分布式电力消耗和电力与性能的权衡。

1.2 虚拟化技术的作用

虚拟化技术为提高数据中心的能源效率提供了新