實驗與結果分析
5.3 負載平衡策略之比較
5.3.4 場景 D
場景 D 模擬運作途中有一台 VMH 突然發生狀況而產生額外且無法調整的負載，
負載平衡策略必須因應此狀況把適當的 VM 遷移出該台 VMH，試圖將所有 VMH 的負載平衡回來。此場景的 VM 起始狀況為隨機分佈，且分別在第 7 與第 27 回合 於隨機一台 VMH 增加額外負載，分別在第 14 與第 34 回合額外負載消失，本實 驗包含場景 C 之中每 5 個回合皆隨機選擇 VM 進行關閉或啟動的動作。圖5.7呈現 VMH 的負載與 LB 值變化趨勢，表5.11與表5.12列出了負載平衡的整體效果。
圖5.7呈現的負載變化，可發現本場景的平衡難度更高，第 6 回合時因為隨機 VM 關閉與啟動而失去平衡，在接下來的第 7 回合又發生額外負載而使得負載差 距更加擴大，在第 11、第 16 發生 VM 隨機開關干擾，第 14 回合額外負載突然消
表 5.11: 負載平衡各 VMH 效果 -場景 D
(a) VMH 各別負載平均值、總平均值與各平均值的標準差
Ours LtoS LtoR StoS StoR RtoS RtoR¹ RtoR² VMH0 24.0 25.0 25.3 23.0 18.6 22.0 27.3 26.8 VMH1 22.7 26.3 25.6 21.3 34.0 22.0 22.6 25.2 VMH2 22.6 22.5 18.4 22.0 17.5 24.1 25.0 19.8 Average 23.1 24.6 23.1 22.1 23.4 22.7 24.9 23.9 StdDev 1.1 2.7 5.8 1.2 13.1 1.7 3.3 5.1
(b) VMH 各別負載標準差與各標準差的平均值
Ours LtoS LtoR StoS StoR RtoS RtoR¹ RtoR² VMH0 45.2 57.5 73.1 63.8 66.3 43.3 85.0 48.5 VMH1 25.4 64.1 69.0 34.7 77.4 53.6 34.4 79.7 VMH2 46.4 51.7 33.3 56.2 80.3 41.3 46.6 41.6 Average 39.0 57.8 58.5 51.6 74.7 46.1 55.4 56.6
表 5.12: LB 值與 Round*-場景 D
Ours LtoS LtoR StoS StoR RtoS RtoR¹ RtoR² LB 2.4 0.5 0.7 0.9 0.5 1.0 0.5 0.4 Round* 1.0 1.3 4.0 3.0 7.3 2.0 5.0 2.5
失，後半段的第 21、第 26、第 27 與第 34 回合所發生的狀況相同。如同前述場 景，在每一次負載失去平衡後，本方法能迅速再次平衡回來，三條代表 VMH 的 細線依然在多數回合保持接近。LtoS 在本場景仍會有震盪現象發生，但在額外負 載發生時，負載卻變平衡了，仔細觀察其變它趨勢，可發現原本 LtoS 的震盪，在 同一時間點往往有 2 台 VMH 太高 1 台太低，或是 1 台 VMH 太低 2 台太高，永遠 會有一個缺口，但額外且無法調整的負載卻補足了這個缺口，使得負載暫時達到 平衡。而其它的策略在這個場景下，效果比前述場景要來得更差。
表5.11顯示的各策略各台 VMH 負載趨勢變化的中心，與前述場景類似，本
方法的中心點偏移最小；StoS 與 RtoS 的穩建策略的使中心偏移量較低，而 StoR 因為前半段未達到平衡而使中心偏移量最大。表5.11(b)呈現各策略之各台 VMH 負載趨勢變化的分散程度，在本場景中大量干擾下，本方法的穩定能力被突 顯出來，而其它的策略則受到嚴重的影響，甚至有一些大起大落的情況發生。
表5.12中呈現的狀況類似前述場景，本方法的整體 LB 值與平衡速度還是最高最 快，StoS 與 RtoS 則其次，本方法標準差的部份同場景 A 說明。
5.4 實驗結論
表 5.13: 各場景負載平衡效果彙總
Ours LtoS LtoR StoS StoR RtoS RtoR¹ RtoR² LB 3.2 0.1 0.7 1.4 0.7 1.1 1.0 0.9 Round* 1.0 15.3 6.4 3.8 11.3 3.9 9.4 7.4
表5.13為前面 4 個場景 LB 相關數值的平均，反映出本方法整體的 LB 值保持 領先，平衡速度也最快，標準差的部份則因為高 LB 值而被拉大；LtoS 因為大部 分的時間都在震盪，幾乎無法完成任務，整體 LB 值最低，平衡花費時間最久；
LtoR 的效果類似 LtoS，但狀況稍好一些；StoS 與 RtoS 因為穩建做法，達到相對 不錯的平衡效果與速度；而 StoR、RtoR¹ 與 RtoR² 因為隨機因素使得效果與速度 可能有時候好，有時候很差，使得整體表現仍不理想。
由上述的實驗，足以顯示 GEP 建模與 GA 的精確度，具有較高的負載平衡效 率與平衡成效。在負載快速變動與負載極端不平均的狀況下，其它方法可能難以 平衡負載，甚至失去效果，但本方法在這些嚴苛環境下幾乎不受影響，仍然保持 高度的效率與可靠性，進一步對資料中心的服務品質有更深一層的保障，同時有 效降低營運成本。
0
Load LB Value
Rounds
VMH0 VMH1 VMH2 LB
(a) Ours
Load LB Value
Rounds
VMH0 VMH1 VMH2 LB
(b) LtoS
Load LB Value
Rounds
VMH0 VMH1 VMH2 LB
(c) LtoR
Load LB Value
Rounds
VMH0 VMH1 VMH2 LB
(d) StoS
Load LB Value
Rounds
VMH0 VMH1 VMH2 LB
(e) StoR
Load LB Value
Rounds
VMH0 VMH1 VMH2 LB
(f) RtoS
Load LB Value
Rounds
VMH0 VMH1 VMH2 LB
(g) RtoR¹
Load LB Value
Rounds
VMH0 VMH1 VMH2 LB
(h) RtoR²
圖 5.4: 各平衡策略平均負載變化趨勢 -場景 A
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Load LB Value
Rounds
VMH0 VMH1 VMH2 LB
(a) Ours
Load LB Value
Rounds
VMH0 VMH1 VMH2 LB
(b) LtoS
Load LB Value
Rounds
VMH0 VMH1 VMH2 LB
(c) LtoR
Load LB Value
Rounds
VMH0 VMH1 VMH2 LB
(d) StoS
Load LB Value
Rounds
VMH0 VMH1 VMH2 LB
(e) StoR
Load LB Value
Rounds
VMH0 VMH1 VMH2 LB
(f) RtoS
Load LB Value
Rounds
VMH0 VMH1 VMH2 LB
(g) RtoR¹
Load LB Value
Rounds
VMH0 VMH1 VMH2 LB
(h) RtoR²
圖 5.5: 各平衡策略平均負載變化趨勢 -場景 B
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Load LB Value
Rounds
VMH0 VMH1 VMH2 LB
(a) Ours
Load LB Value
Rounds
VMH0 VMH1 VMH2 LB
(b) LtoS
Load LB Value
Rounds
VMH0 VMH1 VMH2 LB
(c) LtoR
Load LB Value
Rounds
VMH0 VMH1 VMH2 LB
(d) StoS
Load LB Value
Rounds
VMH0 VMH1 VMH2 LB
(e) StoR
Load LB Value
Rounds
VMH0 VMH1 VMH2 LB
(f) RtoS
Load LB Value
Rounds
VMH0 VMH1 VMH2 LB
(g) RtoR¹
Load LB Value
Rounds
VMH0 VMH1 VMH2 LB
(h) RtoR²
圖 5.6: 各平衡策略平均負載變化趨勢 -場景 C
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Load LB Value
Rounds
VMH0 VMH1 VMH2 LB
(a) Ours
Load LB Value
Rounds
VMH0 VMH1 VMH2 LB
(b) LtoS
Load LB Value
Rounds
VMH0 VMH1 VMH2 LB
(c) LtoR
Load LB Value
Rounds
VMH0 VMH1 VMH2 LB
(d) StoS
Load LB Value
Rounds
VMH0 VMH1 VMH2 LB
(e) StoR
Load LB Value
Rounds
VMH0 VMH1 VMH2 LB
(f) RtoS
Load LB Value
Rounds
VMH0 VMH1 VMH2 LB
(g) RtoR¹
Load LB Value
Rounds
VMH0 VMH1 VMH2 LB
(h) RtoR²
圖 5.7: 各平衡策略平均負載變化趨勢 -場景 D