I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   8 ,   No .   5 Octo b e r   2 0 1 8 ,   p p .   3 8 90 ~3 901   I SS N:  2 0 8 8 - 8708 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v8 i 5 . p p 3 8 90 - 3 901          3890       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s co r e . co m/ jo u r n a ls /in d ex . p h p / I JE C E   Energ y - Aw a re Adaptiv e F o ur T hr esho lds Techni qu e f o O pti m a Virt ua M a chine P la ce m e nt       A.   R.   M o ha za biy eh 1 K H .   A m i riza deh 2   1 De p a rtme n o f   Co m p u ter E n g in e e rin g ,   Bu sh e h r   Bra n c h ,   Isla m ic  Az a d   Un iv e rsity ,   Bu sh e h r   , Ira n   2 De p a rtme n o f   Co m p u ter E n g in e e rin g ,   G a r m sa Bra n c h ,   Isla m ic  Az a d   Un iv e rsity ,   G a r m sa r,   Ira n       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Feb   1 5 ,   2 0 1 8   R ev i s ed   Ma y   1 7 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   Ma y   2 4 ,   2 0 1 8     W it h   th e   in c re a sin g   e x p a n sio n   o f   c lo u d   d a ta  c e n ters   a n d   th e   d e m a n d   f o c lo u d   se rv ice s,  o n e   o f   th e   m a jo p ro b lem fa c in g   th e se   d a ta  c e n ters   is  th e   in c re a sin g   g ro w th   in   e n e rg y   c o n su m p ti o n   " .   In   t h is  p a p e r,   w e   p ro p o se   a   m e th o d   t o   b a lan c e   th e   b u rd e n   o f   v irt u a m a c h in e   re so u rc e in   o r d e to   re d u c e   e n e rg y   c o n su m p ti o n .   T h e   p ro p o se d   tec h n iq u e   is  b a se d   o n   a   f o u r - a d a p ti v e   th re sh o l d   m o d e to   re d u c e   e n e rg y   c o n su m p ti o n   in   p h y sic a s e rv e rs  a n d   m in i m ize   S LA  v io latio n   in   c lo u d   d a ta  c e n ters .   Ba se d   o n   th e   p ro p o se d   tec h n iq u e ,   h o sts  w il b e   g ro u p e d   i n to   f iv e   c lu ste rs:  h o sts  w it h   lo w   lo a d ,   h o sts   w it h   a   li g h l o a d ,   h o sts  w it h   a   m id d le  l o a d ,   h o sts  w it h   h ig h   l o a d   a n d   f in a ll y ,   h o sts  w it h   a   h e a v y   lo a d .   V irt u a m a c h in e a re   tran s f e rre d   f ro m   th e   h o st  w it h   h ig h   l o a d   a n d   h e a v y   lo a d   to   t h e   h o sts  w it h   li g h l o a d .   A lso ,   t h e   VMs  o n   lo w   h o sts  w il b e   m i g ra ted   to   th e   h o sts  w it h   m id d le  lo a d ,   w h il e   th e   h o st  w it h   a   li g h lo a d   a n d   h o sts  w it h   m id d le  lo a d   re m a in   u n c h a n g e d .   T h e   v a l u e o f   th e   th re sh o l d a re   o b tain e d   o n   th e   b a sis  o f   th e   m a th e m a ti c a m o d e li n g   a p p ro a c h   a n d   th e   - M e a n Clu ste rin g   Alg o rit h m   is  u se d   f o c lu ste rin g   o f   h o sts.   Ex p e rime n tal  re su lt s sh o w   th a a p p ly in g   th e   p ro p o se d   tec h n i q u e   w il im p ro v e   th e   lo a d   b a lan c in g   a n d   re d u c e   th e   n u m b e o f   V M   m ig ra ti o n   a n d   re d u c e   e n e rg y   c o n su m p ti o n .   K ey w o r d :   A d ap tiv f o u r - t h r es h o ld   C lo u d   co m p u tin g   D y n a m ic  v ir t u aliza tio n   E n er g y   e f f icie n c y   SLA   Ag r ee m en t   Co p y rig h ©   2 0 1 8   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   A .   R .   Mo h az ab i y e h ,   Dep ar t m en t o f   C o m p u ter   E n g i n ee r in g ,     I s la m ic  A za d   U n iv er s it y ,     B u s h e h r ,   I r an .   E m ail: a lire za m o h az ab ie @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N     C lo u d   co m p u t in g   is   m o d el  b ased   o n   lar g co m p u ter   n et w o r k s ,   s u c h   as  t h I n ter n e t,  w h ic h   p r o v id es   n e w   m o d el  f o r   th s u p p l y ,   u s an d   d eliv er y   o f   I T   s er v ices  an d   o th er   co m p u tatio n al  r eso u r ce s   f o r   th u s o f   th I n ter n e t.  C lo u d   co m p u ti n g   is   n o w   m o r f o cu s ed ,   b ec a u s p eo p le  ca n   ac ce s s   r eso u r ce s   in   s i m p le  w a y .   C lo u d   co m p u tin g ,   u n l ik p r ev io u s   ex a m p le s ,   o f f er s   in f r astr u ctu r a s   s er v ice  ( I aa S),   d atab ase  as  s er v ic e   ( P aa S),   an d   s o f t w ar as a   s er v i ce   ( SaaS)   [ 1 ] [ 2 ] .   C lo u d   co m p u t in g   h a s   e m er g e d   as  d is tin ct  w a y   to   lease  I T   in f r astru ct u r f o r   ev er y d a y   u s i n   th e   s h o r ter m .   De s p ite  clo u d   co m p u ti n g ,   co m p a n ies   ca n   h a v e   h i g h   ca p ac it y   at  th e   s a m ti m w i th o u h a v in g   to   in v e s in   n e w   i n f r a s tr u ct u r e,   t r ain in g   n o v ice  p er s o n n el,   o r   li ce n s i n g   n e w   s o f t w ar e.   C lo u d   co m p u ti n g   o f f er s   a   s p ec ial  ad v a n tag e   f o r   s m al an d   m ed iu m - s ized   b u s i n es s es  wh o   w an to   co m p letel y   o u ts o u r ce   th eir   d ata  ce n ter   in f r astru ct u r e,   o r   co m p an ie s   t h at  w a n to   lo ad   th e ir   ca p ac ity   w it h o u t   i m p o s i n g   h ig h   co s t   o f   co n s u m i n g   lar g e   d ata  ce n ter s .   T h p r o b lem   o f   h i g h   e n er g y   c o n s u m p tio n   in   clo u d   d ata  ce n t er s   h as  b ec o m s er io u s   p r o b le m   d u to   lar g e - s ca le  co n s tr u ct io n ,   a n d   o n   th o t h e r   h a n d ,   s u ch   d ata  ce n ter s   t h at  co n s u m lar g a m o u n ts   o f   elec tr ica l   en er g y   w il r esu lt  i n   h ig h   e n er g y   co n s u m p tio n   an d   ca r b o n   d io x id e m is s io n s .   T h g lo b al  d ata  ce n ter 's   co n s u m p tio n   o f   2 0 1 3   w as   r ep o r ted   to   b o v er   4 . 3 5   GW   i n   2 0 1 3 ,   w it h   a n   a n n u a g r o w th   r ate  o f   1 5 %.  T h e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       E n erg y - A w a r A d a p tive  F o u r   Th r esh o ld s   Tech n iq u fo r   Op t ima l V ir tu a l Ma ch in …  ( A .   R .   Mo h a z a b iyeh )   3891   is s u o f   h i g h   p o w er   co n s u m p t io n   o f   d ata  ce n ter s   h a s   ca u s ed   p r o b lem s   s u ch   a s   en er g y   d is s ip atio n ,   lo w   R e tu r n   o n   I n v e s t m en t ( R OI ) , s y s te m   i n s tab ili t y   a n d   m o r ca r b o n   d io x id e m i s s io n s [ 3 ] ,   [ 4 ] .   Of   co u r s e,   m o s t   h o s ts   in   d ata  ce n ter s   ar e   in   lo w   C P u s a g e.   B ar r o s o   an d   Ho lzle    p er f o r m e d   s u r v e y   o v er   h alf   y ea r   an d   f o u n d   th at  m o s h o s t s   in   d ata  ce n ter s   o p er ate  at  l o w er   th an   5 0 C P u tili za tio n   [ 5 ] .   B o h r er   an d   co lleag u es  ex a m i n ed   th p r o b lem   o f   h ig h   en e r g y   co n s u m p tio n   a n d   ac h iev e d   th s a m r esu lt.   T h er ef o r e,   d ata  ce n ter   p o w er   co n s u m p tio n   i s   v er y   n ec ess ar y   at  t h s a m ti m as   m in i m izin g   S L   ag g r e s s io n   [ 6 ] .   I n   th i s   p ap er ,   w p r o p o s an   o p ti m al  p lace m e n al g o r ith m   f o r   v ir t u al  m ac h i n e s   b ased   o n   en er g y - a w ar ad ap tiv Fo u r - T h r esh o ld s   tech n iq u f o r   r ed u cin g   e n e r g y   co n s u m p tio n   an d   m i n i m izin g   s er v ice  le v el  v io latio n s   in   clo u d   d atac en te r s ,   an d   W v er if y   th e f f ec t iv en e s s   o f   th p r o p o s ed   alg o r ith m s   u s in g   t h e   C lo u d Si m   to o lk i t.   T h m ai n   p ar ts   o f   t h p ap er   ar s u m m ar ized   as f o llo w s :   a.   I n   th p r o p o s ed   m et h o d   o f   o p ti m izi n g   th v ir tu a m ac h i n e   p lace m en al g o r ith m   b ased   o n   th E n er g y - Aw ar ad ap tiv f o u r   th r es h o ld s ,   h o s ts   in   d ata  ce n ter   ar class i f ied   in to   f i v ca teg o r ies  a cc o r d in g   to   th eir   lo ad .   Vir tu al  m ac h i n es   ar tr an s f er r ed   f r o m   th h o s w it h   h i g h   lo ad   an d   h ea v y   lo ad     to   t h e   h o s t s   w it h   li g h t   lo ad   an d   tr an s f er r ed   f r o m   h o s t s   w ith   lo w   lo ad   to   th h o s ts   w i th   m id d le  lo ad ,   w h ile  Vir t u al  Ma ch i n es i n   th e   h o s w it h   li g h t lo ad   an d   m o d er ate  lo ad   r em ai n s   u n c h a n g ed .   b.   P r esen tin g   an   A d ap ti v Fo u r - T h r esh o ld   A l g o r ith m   to   Dete r m i n th Fo u r   T h r esh o ld s .   c.   T h u s o f   v ir t u al  d ev ice  s el ec tio n   ap p r o ac h   an d   an   allo ca tio n   alg o r it h m .   d.   E v alu a tin g   p r o p o s ed   alg o r ith m s   w i th   e x te n s i v s i m u latio n   u s i n g   th C lo u d Si m   to o l.   T h r est  o f   th is   p ap er   is   o r g an ized   as  f o llo w s .   I n   Sectio n   2 ,   th r elate d   w o r k   is   d is c u s s ed .   Sectio n   3   p r esen ts   th e   p o w er   m o d el,   t h tr an s f er   co s t   o f   VM   m i g r ati o n ,   S L A   v io latio n   m etr ics,  a n d   en er g y   e f f icie n c y   m etr ics.  Sec tio n   4   p r o p o s es  th p r o p o s ed   m et h o d ,   th f o u r - s tep   ap p r o ac h   alg o r ith m ,   th VM   s elec tio n   ap p r o ac h ,   an d   th VM   d ep lo y m e n a lg o r it h m .   E x p er i m e n t s   an d   p er f o r m a n ce   e v al u atio n   ar p r esen ted   i n   Sectio n   5 .   Sectio n   6   p r o v id es th co n cl u s io n s   o f   t h p ap er .       2.   RE L AT E WO RK S   T h er is   cu r r en tl y   lo o f   r es ea r ch   th at  f o cu s e s   o n   m an a g i n g   e n er g y   e f f icie n c y   r eso u r ce s   in   clo u d   d ata  ce n ter s .   Z h o u   Z h o u   an d     et  a l .,   p r esen ted   an   ad ap tiv th r ee - th r e s h o ld   e n er g y   a w a r en ess   alg o r it h m   i n   2 0 1 6 .   T h p u r p o s o f   p r o v id i n g   th i s   al g o r ith m   i s   to   p r o p er l y   ac co m m o d ate  v ir t u al  d e v i ce   o n   d ata  c en ter   b y   r ed u ci n g   t h le v el   o f   s er v ice - le v el  v io latio n   [ 7 ] .   Nid J in   et  a l .,   p r ese n ted   t h Fire f l y   al g o r ith m   FF O - E E VM   in   2 0 1 6 .   T h is   al g o r ith m   is   p r o v id ed   f o r   en er g y   o p ti m izatio n   i n   d ata  ce n ter s   a n d   v ir t u al  m ac h i n e   m i g r atio n   w i th   e n er g y   co n s ci o u s n e s s   [ 8 ].   Y an g   Qia n g   a n d   et  a l . ,   ( 2 0 1 3 )   in tr o d u ce d   m u lti - o b j ec tiv an io n   clo n s y s te m   al g o r ith m   f o r   clo u d   co m p u ti n g   v ir t u al  m ac h i n es  ca lled   VM P A C S.  T h g o al  o f   th i s   al g o r ith m   w a s   to   i m p r o v t h p o w er   ef f i cien c y   an d   r eso u r ce   u tili za tio n   i n   clo u d   co m p u ti n g   e n v ir o n m e n b y   f itti n g   th e   v ir tu a m ac h in e s   in   t h e   d ata   ce n ter s   [ 9 ]   . Kar ab o g an d   et  a l .,   ( 2011 )   an d   Geo r g an d   e a l .,   ( 2 0 1 3 )   d id   a   r esear ch   o n   co lo n y   b ee   alg o r it h m s   ca lled   A B C .   B ee   b ased   al g o r ith m s   ar m o d eled   o n   th b eh av io r   o f   b ee s   i n   th h iv e   o r   o u ts id it ,   e s p ec i all y   t h eir   b eh av io r   in   f in d i n g   th s o u r ce   o f   f o o d .   T h A B C   alg o r it h m   a m o n g   o th er   alg o r it h m s   h as  t h b est   p er f o r m an ce   i n   ter m s   o f   f i n d in g   t h r i g h r esp o n s a n d   s p ee d ,   an d   is   also   s u itab le   f o r   s o lv i n g   co m p lex   p r o b lem s   [ 10 ] .   Ma n s u r   M u r s h a d   et  a l ., ( 2014 )   o f f er ed   th e   A V VM C   al g o r it h m   to   b alan ce   r eso u r ce s   ac r o s s   s er v er s   w i th   v ar io u s   co m p u tin g   r e s o u r ce s   s u c h   as  m e m o r y ,   p r o ce s s o r   an d   n et w o r k   o u tlet  i n   o r d er   to   m i n i m ize  p o w er   co n s u m p tio n .   T h is   m e th o d   p r o d u ce s   co m p le x   s o l u tio n   f o r   co m p lex   p r o b lem s   li k b in - pa c k i n g   an d   p r o d u ce s   an   o p tim al   s o l u tio n   f o r   r eg u lar   p ath s   [ 11 ] .   B o y et  a l .,   Pro v id ed   a   VM   ( s i n g le - t h r es h o ld )   ( ST )   d ep lo y m e n al g o r ith m   b a s ed   o n   co m b i n atio n   o f   VM   c h o ices .   T h ST   alg o r ith m   ad j u s ts   th s a m v al u f o r   s er v er   C P u t ilizatio n   to   en s u r th at  a ll  Ser v er s   ar b elo w   th is   v alu e.   I i s   k n o w n   th at  t h ST   alg o r ith m   ca n   s a v e   en er g y   an d   r ed u ce   t h a g g r e s s io n   o f   th S L A ,   b u t h a g g r e s s io n   r e m ai n s   h i g h   [ 12 ] B elo g lazo v   an d   B o y p r o v id an   ef f icie n en er g y   r eso u r ce   m a n ag e m e n s y s te m   th at  i n clu d e s   th e   d is t r ib u to r ,   g lo b al  m a n a g er ,   lo ca m a n ag er   a n d   v ir t u al  m ac h i n m o n ito r   ( VM M) .   B elo g laz o v   et  a l .,   co n s id er   n e w   DT   ( d o u b le  th r esh o ld )   VM   alg o r ith m   to   i m p r o v en er g y   e f f icien c y .   DT   test s   th t wo   th r esh o ld s   s o   th at   th C P u tili ze s   all  t h h o s ts   b et w ee n   th t w o   th r es h o ld s , al th o u g h   en er g y   co n s u m p tio n   a n d   S L A   ag g r es s io n   f o r   th e   DT   alg o r ith m   s h o u ld   b r ed u ce d   to   g r ea ter   d eg r e e.   P r io r   to   th at,   B elo g lazo v   a n d   B o y p r o p o s ed   d o u b le  th r es h o ld   ad ap tiv V p lace m e n al g o r ith m   to   i m p r o v en er g y   e f f ic ien c y   i n   d a ta  ce n ter s .   Ho w e v er ,   en er g y   co n s u m p tio n   i n   d atac en ter s   r e m a in s   h i g h   [ 13 ].             Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   5 Octo b er   2 0 1 8   :   3 8 90     3 9 0 1   3892   3.   P O WE M O DE L ,   CO ST   O F   VM   M I G RAT I O N,   SL VIOLA T I O M E T R I CS A ND  E N E R G E F F I CI E NC M E T RICS   3 . 1 .   P o w er   m o del   E n er g y   co n s u m p tio n   b y   s er v er s   in   d ata  ce n ter s   is   r elate d   to   C P U,   m e m o r y ,   d is k ,   an d   b an d w id t h .   R ec en s tu d ie s   [ 7 ]   h av s h o w n   th at,   ev en   i f   th DV FS   m e th o d   is   u s ed ,   th en er g y   co n s u m p tio n   b y   s er v er s   h as   lin ea r   r elat io n s h ip   w i th   its   C P u tili za tio n .   Ho w e v er ,   w it h   th e   d ec r ea s o f   h ar d w ar p r ice,   m u ltico r C P U s   an d   m e m o r y   w it h   lar g e - ca p ac it y   ar w id el y   eq u ip p ed   in   s e r v er s ,   an d   ca u s ed   th e   co n v en t io n al  li n ea r   m o d el   n o to   b ab le  to   ac cu r atel y   d eter m in t h e n er g y   co n s u m p tio n   o f   th s er v er s . I n   o r d er   to   d ea w ith   t h i s   p r o b lem ,   w u s ac tu al  e n er g y   co n s u m p tio n   d ata,   w h ich   w a s   s u g g e s ted   b y   SP E C   p o w er   b en ch m ar k .     3 . 2 .   VM   m ig ra t io n c o s t     P r o p er   VM   m i g r atio n   b et w ee n   s er v er s   ca n   r ed u ce   e n er g y   co n s u m p tio n   a n d   S L v io lati o n   i n   d ata   ce n ter s .   ex ce s s i v VM   m i g r at io n   ,   o f   co u r s e,   ca n   n e g ati v el y   af f ec t h p er f o r m an ce   o f   a p p licatio n s   r u n n in g   o n   VM s .   Vo o r s lu y s   et  a l .,   [ 1 4 ]   in v es tig a ted   th p r o b lem   o f   VM   m i g r atio n   co s t .   R ed u c tio n   in   th p er f o r m a n ce   o f   th VM   ca n   b ex p r ess ed   as   f o llo w s :                (   )                                  ( 1 )                                        ( 2 )        W h er C   r ep r esen t s   d ec r ea s in   t h o v er all  p er f o r m an ce   d u to   th VM   j   ( v ir tu al  m ac h in e   tr an s f er   co s t) ,   p ar am eter   i s   t h av er a g co ef f icien o f   p er f o r m a n ce   d ev i atio n   ca u s ed   b y   v ir tu al  m ac h i n es  ( k   v al u ca n   b esti m ated   ab o u 0 . 1   ( 1 0 %)  o f   C P u til izatio n   in   te r m s   o f   ca teg o r ies  o f   w eb   ap p licatio n s ) .   T h f u n ctio n   u ( t )   co r r esp o n d s   to   th a m o u n t   o f   p r o ce s s o r   u tili za tio n   b y   VM   j ,   th p ar a m eter   t i s   t h s tar ti m o f   t h tr a n s f er ,   Tm is   th co m p letio n   ti m e,   M j   is   th to tal  m e m o r y   u s ed   b y   V j ,   an d   Bj   r e p r esen ts   t h a v ai lab le  b an d w id t h .   W h av s elec ted   t w o   s er v er s   eq u ip p ed   w it h   d u al - co r p r o ce s s o r s .   T h m a in   co n f i g u r a tio n   o f   t h t w o   s er v er s   is   a s   f o llo w s :   On o f   t h e m   is   HP   P r o L ian G4   w i th   1 . 8 6 GHz   ( d u al - co r e) ,   4 GB   R A a n d   th e   o th er   i s   H P   P r o L ian t   G5   w i th   2 . 6 6 GHz   ( d u al - co r e) ,   4   GB   R A M.   E n er g y   co n s u m p tio n   f o r   th t w o   s er v er s   at  d i f f er en lo ad   lev el s   i s   p r esen ted   in   T ab le  1   [ 1 5 ] .       T ab le  1 .   P o w er   C o n s u m p t io n   b y   t h t w o   Ser v er s   at  d if f er en t   L o ad   L ev e ls   i n   W atts   S e r v e r   0%   1 0 %   2 0 %   3 0 %   4 0 %   5 0 %   6 0 %   7 0 %   80 %   9 0 %   1 0 0 %   H P   P r o L i a n t   G 4   86   8 9 . 4   9 2 . 6   96   9 9 . 5   1 0 2   1 0 6   1 0 8   1 1 2   1 1 4   1 1 7   H P   P r o L i a n t   G 5   9 3 . 7   97   1 0 1   1 0 5   1 1 0   1 1 6   1 2 1   1 2 5   1 2 6   1 3 3   1 3 5       3 . 3 .   SL v io la t io m et ric s   SLA   v io latio n   is   v er y   i m p o r tan f ac to r   f o r   an y   VM   m ig r atio n   alg o r it h m .   th er ar e   cu r r en tl y   t w o   m et h o d s   f o r   d escr ib in g   t h S L A   v io latio n   [ 16 ].   a.   P DM   ( Ov er all  lo s s   o f   p er f o r m an ce   d u to   VM   Mig r atio n ) .   I t is in d icate d   in   t h eq u atio n                                                      ( 3 )     W h er e   p ar a m eter   r ep r esen t s   t h n u m b er   o f   v ir tu al   m ac h i n es  in   t h d ata  ce n ter ,   Cd j   is   th e s ti m ate  o f   t h e   y ield   lo s s   d u to   t h tr an s m is s io n   o f   VM j   an d   Cr j   co r r esp o n d   to   th to tal  ca p ac ity   o f   th d e m an d ed   p r o ce s s o r   b y   VM j   d u r in g   it s   li f eti m e.   b.   SLA T A ( S L A   V io latio n   T im p er   A cti v Ho s t) .   I m ea n s   th e   p er ce n tag e   o f   to tal   S L v io latio n   ti m e,   d u r in g   w h ich   th e   C P u tili za tio n   b y   th ac t iv h o s t   h a s   r e ac h ed   1 0 0 %   an d   is   s h o w n   b y   th f o llo w i n g   eq u atio n :                                                       ( 4 )     W h er N   d en o te s   t h n u m b er   o f   h o s ts   in   th e   d ata  ce n ter ,   Ts i   i s   t h to tal  ti m e   d u r i n g   wh ich   t h p r o ce s s o r   u tili za t io n   b y   t h h o s i   is   1 0 0 an d   r ai s es  t h s er v ice   lev e Ag r ee m e n t Ta is   r elate d   to   t h ti m e   th a t h h o s t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       E n erg y - A w a r A d a p tive  F o u r   Th r esh o ld s   Tech n iq u fo r   Op t ima l V ir tu a l Ma ch in …  ( A .   R .   Mo h a z a b iyeh )   3893   is   ac tiv e.   T h lo g ic  o f   th e   s er v ice  lev el  ag r ee m e n is   th at  th o p er atio n   o f   th ac t iv h o s C P h as  ex p er ien ce d   1 0 0 ex p lo itatio n   r ate,   an d   th v ir t u al  m a ch in e s   o n   t h h o s ca n n o b p r o v id ed   b y   th e   p r o ce s s o r   d em an d i n g   ca p ac it y .   B o th   P DM   an d   SL A T AH  ar t w o   ef f ec ti v m et h o d s   f o r   in d ep en d en as s es s m e n o f     t h S L A   v io latio n .   T h er ef o r e,   th SLA   v i o latio n   i s   d ef i n ed   as  th f o llo w in g   eq u atio n   [ 16 ] :                                             ( 5 )                                 3 . 4 .   E nerg y   ef f iciency   m et ric   E n er g y   e f f icie n c y   i n cl u d es  en er g y   co n s u m p t io n   an d   S L v io latio n .   I m p r o v i n g   e n er g y   ef f icie n c y   m ea n s   less   e n er g y   co n s u m p ti o n   an d   les s   S L v io latio n   i n   d ata  ce n ter s .   T h er ef o r e,   th m etr ic   o f   en er g y   ef f icien c y   i s   d ef i n ed   as  :                                      ( 6 )     W h er   co r r esp o n d s   to   th en er g y   ef f icie n c y   o f   d ata  ce n ter ,     is   th e n er g y   co n s u m p ti o n   o f   d ata  ce n ter ,   an d   SLA   r ep r esen t s   th S L A   v io latio n   o f   d ata  ce n ter .   E q u atio n   ( 6 )   s h o w s   t h at  th h ig h e r   th ,   th g r ea ter   th en er g y   e f f icie n c y [ 7 ].     4.   P RO P O SE M E T H O D,   ADAP T I V E   F O UR - T H R E SH O L AL G O RI T H M ,   V M   SE L E C T I O N   AP P RO ACH ,   AND  VM   AL L O CAT I O AL G O R I T H M   4 . 1 .   P ro po s ed  m et ho d       VM   m i g r atio n   is   a n   ef f ec ti v e   m eth o d   f o r     i m p r o v i n g   e n er g y   e f f icie n c y   i n   d ata  ce n ter s .   Of   co u r s e th er ar s ev er al  k e y   i s s u es t h at  n ee d   to   b ad d r ess ed   ( 1 )   W h en   it  is   as s u m ed   th a h o s h a s   h ea v y   lo ad ,   n u m b er   o f   v ir t u al  m ac h in e s   f r o m   t h h o s m u s b e   tr an s f er r ed   to   an o th er   h o s t ;   ( 2 )   w h en   w k n o w   th a h o s   m u s b m o d er atel y   lo ad ed   o r   lig h tl y   lo ad ed ,   w e   d ec id to   k ee p   all  v ir t u al  m ac h in e s   i n   t h is   h o s t   u n c h an g ed ;   ( 3 )   w h e n   w k n o w   t h at   h o s m u s t   b lo w - lo ad ed ,   all  v ir tu a m ac h i n es  i n   th h o s m u s b tr an s f er r ed   to   an o th er   h o s t;   ( 4 )   s elec tin g   VM   o r   m o r VM s   th a t   s h o u ld   b m i g r ated   f r o m   th h ea v i l y   lo ad ed ;   ( 5 )   f in d in g   n e w   h o s to   ac co m m o d ate  m i g r ated   VM s   f r o m   h ea v i l y   lo ad ed   o r   litt le - lo ad ed   h o s ts .   I n   th p r o p o s ed   m et h o d ,   w a u to m at icall y   s elec f o u r   t h r es h o ld s ,   T l o w ,   T lig h t,  T m id d le  an d   T h ea v y   f o r   s o lv i n g   p r o b lem s   ( 0   T l   <T li  < T m   <T h   1 ) ,   w h ic h   ca u s es  Data   ce n ter   h o s t s   be   d iv id ed   in to   f i v e   ca teg o r ies  h o s ts   w it h   lo w   lo ad ,   h o s ts   w it h   li g h lo ad ,   h o s t s   w it h   m id d le  lo ad ,   h o s ts   w it h   h ig h   lo ad   an d   h o s t s   w it h   h ea v y   lo ad .   T h v a lu e   o f   th e s f o u r   th r es h o ld s   ar e   u t ili ze d   au to m a ticall y   u s i n g   t h th r esh o ld   al g o r ith m     ac co r d in g   to   th lo ad .   I n   th e   h o s t,  th p r o ce s s o r   u tili za tio n   r ate  is   les s   t h an   T ( <T l ) ,   in   h o s ts   w i th   li g h t   lo ad   b et w ee n   T an d   T li  ( T <U   <T li) ,   in   h o s t s   w it h   m id d le  lo ad   b et w ee n   T li  an d   T m   ( T li  <U   <T m ) ,   at  h ig h   lo ad   b et w ee n   T m   an d   T h   ( T m   <U   <T h ) ,   an d   in   th h ea v y   lo ad   th p r o ce s s o r   u tili ze s   m o r t h an   T h   ( U>   T h ). Vir tu al  m ac h i n e s   ar tr an s f er r ed   f r o m   th e   h o s t   w it h   h i g h   lo ad   an d   h ea v y   lo ad     to   th e   h o s ts   w it h   li g h lo ad an d   f r o m   h o s ts   w it h   lo w   lo ad   to   th e   h o s ts   w it h   m id d le  lo ad   an d   h o s ts   w it h   lo w   lo ad   go   to   s leep ,   w h i le  t h h o s co m p u ter   i s   h o s ted   w it h   li g h lo ad   an d   h o s m id d le  lo ad   r em ain s   u n ch a n g ed .   Fig u r 1   s h o w s   t h f lo w c h a r o f   th p r o p o s ed   m et h o d .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   5 Octo b er   2 0 1 8   :   3 8 90     3 9 0 1   3894     Fig u r e   1.   Flo w   c h ar t   o f   th P r o p o s ed   Me th o d       4 . 2 .   Ada ptiv t hresh o ld a lg o rit hm   ( det ec t ing   o v er hea d ho s t s )   As  d is c u s s ed   in   Sectio n   4 . 1 ,   w h at   ar th e   th r e s h o ld   v alu es  o f   T l  ، T li  ، T m   an d   T h T o   s o lv th i s   P r o b lem ,   K - Me a n s   A l g o r ith m   - Av er ag e - Me d ian   A b s o l u te  D ev iatio n   i s   p r o p o s ed .     4 . 2 . 1 .   K AM   ( - m ea ns   clu s t er ing   a lg o rit h m - a v er a g e - m edia n a b s o lute   dev ia t io n)   Fo r   th u n i v ar iate  d ata  s et  o f   v ar iab le  V1 ,   V2 ,   V3 …Vn   ( V   is     C P u tili za tio n   o f   h o s at  ti m an d   th s ize  o f     ca n   b d eter m i n ed   b y   ex p er i m en tal  v al u e) ,   th KA al g o r ith m   u s es  th - m ea n s   clu s ter in g   alg o r ith m   at  f ir s f o r   d i v id in g   th d ata  s et   ( V1 ,   V2 ,   V3 …Vn )   in to     g r o u p s   ( 1 ,   2 ,   .   .   . ,   )   ( th s ize   o f     ca n   b d eter m i n ed   b y   ex p er i m en ta v al u e,   an d   in   th i s   p ap er ,     5 ) ,   w h er e     ( 1 +1 ,   1 +2 ,   .   .   . ,   ) ,   f o r   all  1         5 ,   an d   0   0< 1< 2< ⋅⋅⋅ < 5 .   Su b s e q u en tl y ,   K A M   g et s   th av er a g v al u o f   ea c h   g r o u p ,   f o r m al ized   as f o llo w s   [ 2 4 ] :       GAK  ( VJ +1 +1 ,   V J +2 +2 …  VJ K)   / ( j k - jk - 1)           ( 7 )     Fo r   all  1         5 .   T h en ,   K A g ets  th e   Me d ian   A b s o lu te   Dev iatio n   ( M A D)   o f   ( 1 ,   2 .   5 ) .   T h er ef o r e,   th M A i s   d ef i n ed   as f o llo ws:     MA m ed ian   ( | G A P -   m e d ian q   ( GA ) | )             ( 8 )     W h er 1       ≤  5   an d   m ed ian     ( )   ar t h a v er ag v al u o f   .   Fi n all y ,   th f o u r   t h r es h o ld s     (T l  ، T li  ، T an d   T h )   in   th p r o p o s ed   m e th o d   ca n   b d ef i n ed   as   f o llo w s :     T l   0 . 5   ( 1   −    ×  MA D)                   ( 9 )     T li   0 . 7 ( 1   −    ×  MA D)                   ( 1 0 )     T m   0 . 9   ( 1   −    ×  MA D)                   ( 1 1 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       E n erg y - A w a r A d a p tive  F o u r   Th r esh o ld s   Tech n iq u fo r   Op t ima l V ir tu a l Ma ch in …  ( A .   R .   Mo h a z a b iyeh )   3895   T =   1   −    ×  MA D                 ( 1 2 )     T h at  r     R   r ep r esen t s   a   p ar a m eter   o f   t h al g o r ith m   th at   d eter m i n es   h o w   t h s y s te m   w il l   co n s o lid ate  t h v ir tu a m ac h i n e.   Fo r   e x a m p le,   th e   m o r r ,   th g r ea ter   t h e n er g y   co n s u m p tio n ,   b u i n   t h co n s o lid at io n   o f   th e   v ir tu al   m ac h in e s   w i ll  r e s u lt   i n   le s s   v io latio n s   o f   t h s er v ice   le v e ag r ee m e n t.  I n   t h p r o p o s ed   m o d el,   w h a v co n s id er ed   ex p er i m e n ts   to   s i m u la te  th e   v alu e   o f   r   to   b 5 .   T h m ea n   ab s o l u te  er r o r   co m p le x it y   i s   t h m ea n   a v er ag cl u s ter i n g   al g o r ith m   K,     (   ×    ×  ) ,   w h er m ,   n ,   a n d   t   ar th n u m b er   o f   g r o u p s ,   d ata  s ize  an d   t h n u m b er   o f   r ep etitio n s ,   r esp ec tiv el y .   T h v alu o f   ( T l ,   T li ,   T m   an d   T h )   also   v ar ies  ac c o r d in g   to   t h co n ti n u o u s   ch an g o f     Vi  (   1 ,   2 ,   3 . . .   ) , .   A s   r es u lt,  t h m ea n   a b s o lu te  er r o r   o f   t h m ea n   cl u s ter i n g   a lg o r it h m   is   a n   ad ap tiv e   f o u r - th r e s h o ld   al g o r ith m .   W h en   t h w o r k lo ad s   ar d y n a m ic  an d   u n p r ed ictab le,   th ab s o lu te  er r o r   o f   th e   m id d le  m ea n   o f   t h m ea n   cl u s ter i n g   al g o r ith m   cr ea tes  h ig h er   en er g y   e f f icien c y   b y   s etti n g   th v al u   (T l , T li ,   T m   an d   T h )   ( in   C o m p ar is o n   w it h   f i x ed - th r e s h o ld   alg o r ith m )   [ 7 ] .     4 . 3 .   Virt ua m a c hin s elec t io n a p pro a ches     As  d escr ib ed   in   th p r ev io u s   s ec tio n ,   n u m b er   o f   v ir t u al  m a ch in e s   o n   h ig h   lo ad   an d   h ea v y   lo ad   h o s t   s h o u ld   b m ig r ated   to   a n o t h er   h o s t   w it h   li g h lo ad .   W h ic h   v ir tu al  m ac h i n s h o u ld   b tr an s f er r ed ?   I n   g en er al ,   th e a m o u n o f   h o s u s a g e   o f   th e   p r o ce s s o r   an d   t h e   s ize  o f   t h m e m o r y   w ill   af f ec it s   e n er g y   ef f icien c y ;T h er ef o r th e   ap p r o ac h es ( MM T ,   MC)  w ill b a d d r ess ed   in   t h is   s ec tio n .     4 . 3 . 1 .   M ini m u m   m ig ra t io n t i m ( M M T )     T h tr an s itio n   ti m o f   v ir tu a m ac h i n w ill  v ar y   ac co r d in g   to   its   d if f er en m e m o r y   s ize s .   A   v ir t u al   m e m o r y   d ev ice  w i th   less   m e m o r y   m ea n s   les s   m i g r atio n   ti m u n d er   th s a m s p ar n et w o r k   b a n d w id th .   Fo r   ex a m p le,   VM   w it h   1 6   GB   m e m o r y   m a y   h av e   tr an s f er   t i m e   eq u al   to   1 6   ti m es   th e   d e v ice  w i th   1   GB   o f   m e m o r y .   I t’ s   cr y s ta clea r   th a s elec ti n g   t h VM   w i th   1 6   G B   o f   m e m o r y   o r   t h VM   w it h   1   GB   o f   m e m o r y   g r ea tl y   a f f ec en er g y   e f f icie n c y   o f   d ata  ce n ter s .   T h er ef o r e,   if   th h o s h as  h ig h   lo ad ,   th is   ap p r o ac h   w ill   s elec t h v ir t u al   m ac h i n w i t h   t h least   a m o u n o f   m e m o r y   in   co m p ar is o n   w i th   o th er   v ir t u al  tr a n s f er   d e v ices   to   th h o s f o r   tr an s f er .   T h ab o v m et h o d   ch o o s es  v ir t u al  d ev ice  u   to   h a v th f o llo w in g     co n d itio n s   [ 1 7 ] [ 1 9 ] .     R A ( )     R A ( v ) ,   ∀    VM               ( 1 3 )     W h er VM m ea n s   t h s et  o f   VM s   a s s i g n ed   to   h o s   a n d   R A M ( )   is   th e   a m o u n t o f   m e m o r y   c u r r en t l y   u s ed   b y   th VM .     4 . 3 . 2 .   M a x i m u m   c o rr ela t io n ( M C)     T h m a x i m u m   co r r elatio n   p r o ce d u r is   b ased   o n   th p r o p o s ed   id ea   b y   Ver m a.   T h id ea   is   th at,   i f   th er is   h i g h   co r r elatio n   b etw ee n   ap p licatio n s   r u n n in g   o n   s er v er ,   it  is   m o r lik el y   t h at  th o v er lo ad in g   o cc u r s   o n   t h s er v er .   B ased   o n   th is   id ea ,   t h o s v ir tu al   m ac h in e s   s h o u ld   m i g r ate  t h a h a v t h h i g h est   co r r elatio n   o f   C P co n s u m p ti o n   w ith   o t h er   v i r t u al  m ac h i n e s .   So ,   if   h o s h as  h ea v y   lo ad ,   m ac h i n es  t h at  u s e   th m o s r eso u r ce s   o n   t h h o s ( u s p r o ce s s o r   r eso u r ce s   a n d   m e m o r y   m o r t h an   o t h er s   a n d   k n o w n   as  lar g e   v ir tu a m ac h i n e)   i s   c h o s e n   f o r   d is p lace m e n t.  T h ab o v a p p r o ac h   ch o o s es  t h v ir tu a m ac h in e   VM   u   i f   it   s atis f ies t h f o llo w in g   co n d iti o n   [ 1 7 ] [ 1 8 ] .     C P ( )   R A ( )     C P ( v )   R A ( v ) ,     VM         ( 1 4 )     W h er VM   r ep r esen t s   t h s et  o f   v ir tu al   m ac h i n es   as s ig n ed   to   h o s i ,   an d   th C P U   ( )   a n d   R A ( u )   ar t h e   a m o u n t o f   m e m o r y   an d   p r o ce s s o r   w h ich   ar u s ed   b y   VM   u   c u r r en tl y .     4 . 4 .   VM   deplo y m e nt  a lg o rit h m   ( s o urce   a llo ca t io n a lg o rit h m )     I n   th p r o p o s ed   m e th o d   f o r   s elec tin g   t h b est  h o s f o r   VM   e m b ed d in g ,   w u s P o w er   Aw ar B est   Fit   Dec r ea s i n g   A l g o r ith m   ( P A B FD A ) .   T h al g o r ith m s   m eth o d   is   t h at  at  f ir s t,  it  c h ec k s   th e   h o s t s   li s a n d   v er if y   w h et h er   h o s h as  e x t en s i v lo ad   u s i n g   th e   ad d iti o n al  lo ad   d etec tio n   alg o r it h m .   T h en ,   i f   th h o s t   h a s   an   o v er lo ad ,   t h al g o r ith m   ap p lies   t h v ir tu a m ac h in e   s ele ctio n   p o lic y   to   s e lect  t h v ir t u al  m ac h i n es  to   b e   m i g r ated   f r o m   th h o s t.  W h en   lis o f   v ir tu a m ac h in e s   th at  ar m i g r ated   f r o m   h o s t s   w i th   o v er lo ad   is   b u ilt,   th al g o r ith m   f o r   p lacin g   th e   v ir t u al  m ac h in e   w ill   f i n d   n e w   lo ca tio n   f o r   v ir t u al  m ac h in e s   t h at  co u ld   b e   m i g r ated   [ 1 9 ] .   T h s ec o n d   s tep   o f   th al g o r ith m   is   to   f in d   t h lo w   lo ad   h o s ts   an d   to   p lace   v ir t u al  m ac h in e s   f r o m   th ese  h o s ts   to   an o th er   h o s t.   T h alg o r ith m   r etu r n s   m ap   o f   co m b in atio n   o f   m i g r ato r y   v ir tu al  m ac h i n es  t h at   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   5 Octo b er   2 0 1 8   :   3 8 90     3 9 0 1   3896   co n tain s   i n f o r m atio n   ab o u t   t h in s er tio n   o f   n e w   v ir t u al  m ac h in e   f r o m   th e   v ir tu al   m ac h i n es   th a ar s elec ted   f o r   m i g r atio n   f r o m   b o th   o v er l o ad   an d   lo w   lo ad   h o s ts .   T h c o m p le x it y   o f   th e   alg o r it h m   is   N2 ,   w h er is   th e   n u m b er   o f   h o s ts .   I n   th is   al g o r it h m ,   in p u i s   t h h o s li s a n d   t h li s o f   v ir t u al  m ac h in e s ,   an d   o u tp u t   is   th a ll o ca tio n   o f   v ir tu a m ac h i n es.   T h p r o ce s s   o f   alg o r it h m   o p er atio n   is   e x p r ess ed   in   s tag e s   as  f o ll o w :   a.   A r r an g lis t o f   v ir t u al  m ac h i n es  f r o m   v ir tu al  m ac h in e s   to   r ed u ce   th p r o ce s s o r   ef f icien c y .   b.   Fo r   ea ch   v ir tu al  m ac h i n in   t h lis o f   v ir t u al  m ac h i n es,  all o ca te  th m i n i m u m   p o w er   to   th h o s ts   as  t h e   m ax i m u m   p o w er .   c.   Fo r   ea ch   h o s in   th h o s lis t ,   if   th h o s h a s   s u f f icie n r eso u r ce s   f o r   v ir t u al  m ac h i n es,   it  ev alu ates  t h e   p o w er   o f   v ir tu al  m ac h in e s   an d   h o s ts .   I f   th p o w er   is   les s   th an   t h m i n i m u m   p o w er ,   th d ed icate d   h o s is   th cu r r en t h o s t a n d   th p o w er   o f   th v ir tu al  m ac h in e s   an d   t h h o s t is lo w .   d.   I f   th d ed icate d   h o s t is  n o t e m p ty ,   t h e n   th v ir t u al  m ac h i n w il l b ass i g n ed   to   an o t h er   d ev ice  [ 1 8 ] [ 2 0 ] .       5.   E XP E R I M E NT S AN P E R F O RM ANCE E VALUA T I O N   5 . 1 .   E x peri m e nt  s et up   I n   th i s   r esear ch ,   t h C lo u d S i m   s i m u lato r   h as  b ee n   u s ed   t o   s i m u late  alg o r it h m s ,   an d   t h s ce n ar io   p r esen ted   in   [ 4 5 ]   is   u s ed   to   s i m u late  al g o r ith m s .   I n     th i s   r esear ch ,   th r ee   co m m o n l y   u s ed   m et h o d s   n a m el y   MA D,   I QR ,   3 th ,   ar e   s i m u late d   f o r   t h " W h en   is   m ig r atio n   ti m e"   is s u a n d   t h t h r ee   w i d ely   u s ed   m et h o d s   n a m e l y   M MT ,   R S,  an d   MC  ar s i m u l ated   f o r   th " W h ic h   v i r tu al  m ac h i n to   b s elec ted   f o r   m i g r atio n "   is s u e   an d     is   co m p ar ed   in   s e v er al  s c en ar io s .     5 . 2 .   Si m ula t ed  s ce na rio   pro f ile   I n   th i s   s ce n ar io ,   d ata  ce n ter   i s   s i m u lated   b y   8 0 0   h eter o g en e o u s   p h y s ica n o d es.  T h p h y s i ca n o d es   u s ed   i n   t h i s   s i m u la tio n   ar m ad u p   o f   s er v er s   f r o m   th e   HP   P r o L ian M L 1 1 0   G4   an d   th HP   P r o L ian t   ML 1 1 0 G5   s er v er s .   T h HP   Pr o L ian t M L 1 1 0   G4   s er v er s   ar p o w er ed   b y   1 8 6 0   MI P S ( Milli o n s   o f   I n s tr u ct io n s     P er   Seco n d )   an d   HP   P r o L ian ML 1 1 0 G5   s er v er s   u s 2 6 6 0   MI P S.  B o th   m o d e ls   h a v 1   G B / s   b an d w id t h .   E ac h   n o d h as  8   GB   o f   m e m o r y   an d   o n ter ab y te  o f   s to r ag s p ac e.   T h en er g y   co n s u m p tio n   o f   p h y s ical  h o s i s   f r o m   1 7 5   w at ts   w i th   ze r o   p er ce n o f   p r o ce s s o r   u s a g u p   t o   2 5 0   w att s   w it h   1 0 0   p er ce n C P u s a g e.   E ac h   v ir tu a m ac h i n n ee d s   p r o ce s s o r   co r w i th   2 5 0 0 ,   2 0 0 0 ,   1 0 0 0 ,   o r   5 0 0   m ill io n   o r d er s   p er   s ec o n d ,   1 2 8   MB   o f   R A a n d   1   GB   o f   s to r ag s p ac e.   T h u s er   r ec o r d s   r eq u e s f o r   th e   s u p p l y   o f   1 1 9 5   h et er o g en eo u s   v ir tu al   m ac h in e s   t h at  s i m u la tes  t h to tal  d ata  ce n ter   ca p ac it y .   E ac h   o f   th e   t est s   i s   e x ec u ted   1 0   ti m es,  an d   t h c u r r en t   r esu lt s   w er b ased   o n   av er ag v alu e s .   T ab le  2   s h o w s   t h ch ar ac ter is tics   o f   t h s er v er s   u s ed   i n   th e x p er i m e n t .       T ab le  2 .   T h C h ar ac te r is tics   o f   th Ser v er s   u s ed   in   t h E x p er i m e n t   S e r v e r   C P U   R A M   BW   HDD   VM   PM   H P   P r o L i a n t   G 4   1 8 6 0   M I P S   8 GB   1 G B / P S   1 TB   1 1 9 5   8 0 0   H P   P r o L i a n t   G 5   2 6 6 0 M I P S   8 GB   1 G B / P S   1 TB   1 1 9 5   8 0 0       I n   th is   s ec tio n ,   w w ill   s i m u late  t h p r o p o s ed   alg o r ith m . at  f ir s t,  w d escr ib t h d et ails   o f   th e   p r o ce d u r an d   in tr o d u ce   t h s o f t w ar u s ed   f o r   s i m u la tio n ,   t h en   w w il e x a m in th d ata   an d   h o w   to   s i m u late   an d   in tr o d u ce   t h d ata  s et.   I n   th en d ,   th p r o p o s ed   m et h o d   is   co m p ar ed   w ith   r elate d   wo r k   an d   ev al u atio n s   ar ca r r ied   o u an d   th r esu lt s   ar d is cu s s ed .   Si m u lato r   s o f t w ar p r o v id es  a n   o p p o r tu n it y   f o r   r esear ch er s   to   test   t h eir   id ea s .   I al s o   s p ee d s   u p   test s   an d   r ed u ce s   co s t s .   He r w u s th s i m u latio n   al g o r ith m   to   m o d el  t h clo u d   an d   i m p le m e n th e   p r o p o s ed   alg o r ith m .   I n   th e   f o llo w i n g   ch ap ter ,   w d escr ib h o w   t o   s i m u la te.   B ec au s e   o f   t h b en e f it s   o f   t h C lo u d Si m   to o s u c h   a s   s u p p o r tin g   t h e   D y n a m ic  So u r ce   R eq u est   an d   Mo d elin g   Vir tu a l   en v ir o n m e n t s   r u les,  w c h o s it a s   th s i m u lat io n   to o l f o r   o u r   ex p er i m en t s .     5 . 3 .   Si m ula t io n a nd   a na ly s i s   re s u lt s   5 . 3 . 1 .   Chec k   ener g y   co ns u m p t io n   T ab le   3   s h o w s   t h en er g y   co n s u m p t io n   in   d i f f er en al g o r ith m s .   T o   en s u r th at  t h r esu lt s   f r o m   t h e   i m p r o v e m en o f   t h p r o p o s ed   m et h o d   ar n o ac cid en tal,   w test ed   th alg o r it h m   in   ten   r o u n d s   o f   i m p le m en ta tio n .   T h a v er ag ex ec u t io n   o f   te n   r o u n d s   i n   t h e   last   t w o   lin e s   i s   s h o w n   in   K W /h   an d   W / u n its .   As  it  ca n   b s ee n ,   t h p r o p o s ed   alg o r ith m   h a s   th lo w e s a v er ag ex ec u tio n   r ate  o f   3 9 3   w atts   p er   h o u r ,   w h ich   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       E n erg y - A w a r A d a p tive  F o u r   Th r esh o ld s   Tech n iq u fo r   Op t ima l V ir tu a l Ma ch in …  ( A .   R .   Mo h a z a b iyeh )   3897   in d icate s   an   i m p r o v e m e n i n   en er g y   co n s u m p t io n   in   co m p ar is o n   w it h   th th r ee - t h r es h o ld   alg o r ith m   w h ich   it s   av er ag e x ec u t io n   r ate  is   4 8 5   w att s   p er   h o u r .       T ab le  3 .   T h E n er g y   C o n s u m p tio n   in   t h P r o p o s ed   Me th o d   an d   o th er   Alg o r it h m s   i m p le m en ted   in   te n   ti m es     R o u n d   1   R o u n d   2   R o u n d   3   R o u n d   4   R o u n d   5   R o u n d   6   R o u n d   7   R o u n d   8   R o u n d   9   R o u n d   10   A v g   ( K w / H )   W / H   P r o p o se d   0 . 5   0 . 0 1   0 . 5 3   0 . 6 6   0 . 6 1   0 . 0 5   0 . 1 2   0 . 5 5   0 . 3 3   0 . 5 7   0 . 3 9 3   3 9 3   I Q R / M M T   0 . 4 3   0 . 4 3   0 . 4 4   0 . 4 4   0 . 4 1   0 . 6 5   0 . 1 5   0 . 5 3   0 . 6 6   0 . 5 8   0 . 4 7 2   4 7 2   I Q R / M C   0 . 5 6   0 . 3 4   0 . 5 5   0 . 1 8   0 . 5 4   0 . 3   0 . 6 4   0 . 5 9   0 . 2 9   0 . 3 2   0 . 4 3 1   4 3 1   I Q R / R S   0 . 4 2   0 . 4 5   0 . 4 4   0 . 4 2   0 . 4 3   0 . 6 5   0 . 6 6   0 . 5 5   0 . 4 2   0 . 3 4   0 . 4 7 8   4 7 8   M A D / M M T   0 . 4 4   0 . 3 9   0 . 4 1   0 . 4   0 . 4 5   0 . 3 6   0 . 3 9   0 . 6 2   0 . 5 3   0 . 3   0 . 4 2 9   4 2 9   M A D / M C   0 . 5 7   0 . 3 4   0 . 3 4   0 . 4 5   0 . 2 8   0 . 1 3   0 . 6   0 . 5 8   0 . 6 1   0 . 1 6   0 . 4 0 6   4 0 6   M A D / R S   0 . 4 2   0 . 4   0 . 4 3   0 . 4 4   0 . 4 5   0 . 4 5   0 . 2 8   0 . 4 7   0 . 5 2   0 . 5 5   0 . 4 4 1   4 4 1   3 t h / R S   0 . 5 7   0 . 5 4   0 . 3 6   0 . 6   0 . 2   0 . 6 9   0 . 0 7   0 . 6 6   0 . 4 6   0 . 5 5   0 . 4 7   4 7 0   3 t h / m c   0 . 6 7   0 . 4   0 . 5 4   0 . 6 4   0 . 6 7   0 . 4 3   0 . 5 6   0 . 3 9   0 . 4   0 . 1 5   0 . 4 8 5   4 8 5       I n   Fi g u r 1 ,   e n er g y   co n s u m p t io n   h a s   b ee n   s h o w n   b y   v ar io u s   alg o r it h m s .   As  s h o w n   in   th e   d iag r a m ,   th p r o p o s ed   m et h o d   h as  th e   lo w es en er g y   co n s u m p t io n   o f   3 9 3   w atts   p er   h o u r .   T h MA m et h o d   as  a n   o v er h ea d   d iag n o s tic  al g o r ith m   an d   MC  al g o r ith m   ar r an k ed   s ec o n d   w it h   4 0 6   w atts   p er   h o u r s .   T h p r o p o s ed   alg o r ith m   h a s   b ee n   o p er atin g   ar o u n d   3 . 5 b etter   th an   th MA D /MC  m et h o d ,   w h ic h   w o r k s   b etter   th an   o t h er   alg o r ith m s   a n d   s a v es e n er g y .           Fig u r 1 .   Av er ag E n er g y   co n s u m p tio n   i n   d if f er en t a lg o r it h m s           Fig u r 2.   C o m p ar is o n   o f   p er f o r m an ce   o f   p r o p o s ed   alg o r ith m   an d   th r ee   th r es h o ld s   f o r   en er g y   co n s u m p tio n   i n   ten   r u n s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   5 Octo b er   2 0 1 8   :   3 8 90     3 9 0 1   3898   As  s h o w n   i n   T ab le  4 ,   th p r o p o s ed   alg o r ith m   h a s   an   a v e r ag o f   9 6 . 8 en er g y   co n s u m p tio n   a n d   ar o u n d   3 . 5 p er f o r m a n ce   i m p r o v e m e n t   in   co m p ar is o n   w ith   t h M A D /MC     m et h o d 8 1 en er g y   co n s u m p tio n   an d   1 9 p er f o r m an ce   i m p r o v e m e n i n   co m p ar is o n   w it h   3 t h / m c   th r ee - w a y   alg o r ith m 8 3 . 6 en er g y   co n s u m p tio n   a n d   1 6 . 4 % p er f o r m an ce   i m p r o v e m en t i n   co m p ar is o n   w i th   3 r d /R S.       T ab le  4 .   C o m p ar is o n   o f   th E n er g y   C o n s u m p tio n   I m p r o v e m en t o f   t h P r o p o s ed   A lg o r it h m   w it h   o th er   test ed   A l g o r ith m s   P r o p o se d   En e r g y   C o n su mp t i o n   P r o p o se d   / a l g o r i t h ms   U t i l i z a t i o n   P r o p o se d   / a l g o r i t h ms   I Q R / M M T   %8 3 . 3   %1 6 . 7   I Q R / M C   %9 1 . 2   %8 . 8   I Q R / R S   %8 2 . 2   %1 7 . 8   M A D / M M T   %9 1 . 6   %8 . 4   M A D / M C   %9 6 . 8   %3 . 2   M A D / R S   %8 9 . 1   %1 0 . 9   3 t h / R S   %8 3 . 6   %1 6 . 4   3 t h / m c   %8 1   %1 9           Fig u r 3.   C o m p ar is o n   o f   t h e n er g y   ef f icie n c y   i m p r o v e m e n t   o f   th p r o p o s ed   alg o r ith m   w it h   o th er   test ed   alg o r ith m s       5 . 3 . 2 .   I nv estic a t ing   SL v io la t io n   T ab le  5   s h o w s   t h d eg r ee   o f   SLA  v io latio n s   ( s er v ice - le v el - ag r ee m e n t)   i n   d i f f er en t   alg o r i th m s .   T h e   p r o p o s ed   alg o r ith m   w it h   an   a v er ag o f   3 . 4 6 6   in   tn r u n s   h as  th lea s v io latio n   in   co m p ar is o n   w it h   o th er   alg o r ith m s ,   a n d   th e   M A MM T   alg o r ith m   w i th   m ea n   o f   5 . 4 5 5   h as  th h ig h e s v io latio n .   T h p r o p o s ed   alg o r ith m   i m p r o v ed   th p er f o r m a n ce   w it h   a n   av er ag o f   4 . 9 0 2   in   co m p ar is o n   w it h   t h th r ee - t h r es h o ld   alg o r ith m .       T ab le  5 .   SL A   V io latio n     R o u n d 1   R o u n d 2   R o u n d 3   R o u n d 4   R o u n d 5   R o u n d 6   R o u n d 7   R o u n d 8   R o u n d 9   R o u n d   10   A V G   P r o p o se d   5 . 6 1   0   5 . 1 3   1 . 5 4   2 . 4 9   3 . 3 6   3 . 4   4 . 3 5   4 . 9 9   3 . 7 9   3 . 4 6 6   I Q R / M M T   5 . 5 1   6 . 1 6   5 . 6 3   4 . 0 1   7 . 3 7   1 . 3 1   6 . 3 4   4 . 3 1   1 . 9 6   3 . 5 8   4 . 6 1 8   I Q R / M C   3 . 8 8   4 . 8 8   3 . 6 6   4 . 2 3   3 . 3 6   5 . 2 4   2 . 3 4   2 . 7 9   3 . 3 7   5 . 7 7   3 . 9 5 2   I Q R / R S   6 . 3 2   4 . 5 5   5 . 2 5   6 . 6 2   6 . 6 7   2 . 0 5   1 . 3 8   3 . 4 5   5 . 1 9   5 . 5 1   4 . 6 9 9   M A D / M M T   5 . 3 6   7 . 1 1   6 . 4 6   7 . 5 7   4 . 3 9   6 . 2 1   5 . 3 9   2 . 3 8   4 . 2 9   5 . 3 9   5 . 4 5 5   M A D / M C   2 . 8   5 . 7 2   5 . 6 1   5 . 0 6   5 . 6 5   6 . 3 3   3 . 1 4   2 . 8   6 . 8 4   5 . 5 2   4 . 9 4 7   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       E n erg y - A w a r A d a p tive  F o u r   Th r esh o ld s   Tech n iq u fo r   Op t ima l V ir tu a l Ma ch in …  ( A .   R .   Mo h a z a b iyeh )   3899     R o u n d 1   R o u n d 2   R o u n d 3   R o u n d 4   R o u n d 5   R o u n d 6   R o u n d 7   R o u n d 8   R o u n d 9   R o u n d   10   A V G   M A D / R S   7 . 5 2   7 . 3   5 . 6 2   5 . 0 8   5 . 3 3   4 . 8 9   6 . 2 5   4 . 4 7   4 . 2 3   3 . 4 7   5 . 4 1 6   3 t h / R S   4   4 . 8 8   7 . 2 7   3 . 5 6   7 . 5 3   1 . 2 9   8 . 1 4   1 . 7 6   5 . 8 7   4 . 8   4 . 9 1   3 t h / m c   1 . 7   6 . 5 7   4 . 6   2 . 7 6   1 . 9 6   6 . 1 7   4 . 2 4   6 . 4 2   6 . 2 5   8 . 3 5   4 . 9 0 2       Fig u r 4   d is p la y   t h e x te n t   o f   th v io latio n   o f   t h s er v ice  lev el  ag r ee m en t.  A s   o u t lin ed   in   t h is   f ig u r e,   th p r o p o s ed   m et h o d   h as t h l o w est le v el  o f   S L A   b r ea ch .         Fig u r 4 .   Av er ag S L A   Vio lat io n       Fig u r 5   s h o w es  th r ate   o f   c h an g es   o f   th p r o p o s ed   alg o r i th m   i n   S L Vio latio n s   i n   te n   r u n s .   I t s   cr y s tall  c lear th at  i h a s   t h lea s ch a n g o f   s er v ice  v io latio n s   in   co m p ar is o n   w it h   o t h er   alg o r ith m s .   A s   w ca n   s ee   th Fi g u r 6 ,   th th r ee - th r e s h o ld   alg o r it h m   h as t h m o s t c h an g es o f   th s er v ice  v io latio n .           Fig u r 5 .   T h am o u n t o f   t h p r o p o s ed   alg o r ith m   ch an g es i n   S L A   V io latio n   i n   t en   r u n s     Fig u r 6 .   C o m p ar is o n   o f   t h p er f o r m an ce   o f   th p r o p o s ed   alg o r ith m   a n d   th t h r ee   th r esh o ld s   alg o r ith m   f o r   SLA   V io latio n       As  s h o w n   in   T ab le  6 ,   th p r o p o s ed   alg o r ith m   in   co m p ar is o n   w ith   t h I QR   MC  m et h o d   h ad   8 7 . 7 %   o f   t h S L Vio latio n   ,   w h ic h   o p er ated   ab o u 0 . 4 9 i m p r o v e m e n i n   p er f o r m an ce   an d   1 2 . 3   o f   o p ti m al   p er f o r m a n ce ,   r esp ec ti v el y ,   with   r esp ec to   th e   th r ee - t h r esh o ld s   al g o r ith m s   3 th / m c,   7 0 . 7 v io latio n s   o f   ag r ee m e n a n d   2 9 . 3 i m p r o v e m en i n   p er f o r m a n ce   a n d   3 t h /R S,  7 0 . 6 v io latio n s   o f   a g r ee m en t   an d   2 9 . 4 i m p r o v e m en t i n   p er f o r m a n ce .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.