self-service)、2.運算資源透過網際網路取得(broad network access)、3.資源共享中 心(resource pooling)、4.動態且彈性(rapid elasticity)、5. 依據使用量付費(measured service)[1]。在雲端運算中，使用者不用經過第三方的許可，隨時可以提出服務 的需求，且使用者取得運算資源的方式是透過網際網路[3]。而運算資源不會只 限制單一使用者可以使用，運算資源將可以服務不同的使用者。雲端運算可以應 付變化量大的使用率，根據需求使用量動態調整運算資源，也因此服務商可以根 據使用者的使用量來收取對應的費用。
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雲端運算能將運算能力作為服務提供給使用者，主要使用的是虛擬化技術。
虛擬化技術應用在雲端運算上，除了能增加運算資源的使用率之外，虛擬化技術 還能讓多種運算資源連結成一個資源中心(resource pooling)，換句話說，使用者 不用指定運算資源，也不用知道運算資源的實際位置，只要提出工作，就能得到 運算結果[4]。同樣的，運算資源也將不再限定只運算單一使用者的工作，而且 運算資源之間可以根據使用者的需求變換組合，使運算資源可以更彈性的提供給 使用者。
許多科技公司都表示雲端運算可以幫助企業節省大量的資訊科技(IT)成本。
在傳統運算環境中，若企業要取得高效能的運算資源，或是應付變動幅度大的流 量，企業往往需要購買大量的設備。但是大部分的時間這些設備都是處於低使用 率的狀態，長時間下來，設備也會需要汰舊換新，因此企業花費的設備成本和實 際使用的運算資源不成比例[5]。但是在雲端運算環境中，企業只要向雲端服務 商簽訂服務合約(SLA)，無論是平常時日的低使用率，或是需要取得大量運算資 源，都只要租用需要的雲端服務，而且依照使用量來付費。雲端運算，也能應付 變化幅度大的流量環境，當流量變化突然增加時，雲端環境可以提供足夠的運算 資源來應付，當流量降低之後，雲端環境即可收回沒有使用的運算資源。對於企 業來說，相較於傳統的運算資源環境，雲端運算的特性將可以幫助企業節省購買 設備的成本。
1.2 動機
在雲端運算中，雲端服務商將運算能力作為服務提供給使用者，使用者根據 使用量支付對應的費用，因此使用者將和雲端服務商租用雲端服務並簽訂服務合 約，服務合約將由雙方來訂立，其合約內容將可包含服務品質、服務期限及費用 計算方式等[6]。當雲端服務商違反合約時，將付出合約內容所訂立的代價。對 於雲端服務商來說，避免違反合約將是第一考量，因此雲端服務商應當妥善管理
3 資源中心使用本身以外的計算資源，可稱為聯邦雲(Federated cloud) [8] [9]。
一個聯邦雲是指混和使用不同雲端環境的計算資源，共同完成一個特定的工
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值得探討的議題。
1.3 議題
當雲端服務商無法滿足客戶的需求時，可以將客戶的服務轉移到其他的雲端 服務商。而且在轉移的過程中，讓客戶無接縫的使用服務是必要的。為了要讓客 戶所使用的服務不中斷，在轉移的方式中，動態轉移是一個有效的方式[12]。動 態轉移虛擬機器，是為了容錯及動態配置所採取的方式，但是不同雲端環境互相 支援，可視為一種動態配置，只是配置的對象不再只是單一雲端環境的資源，而 擴展到外部的雲端資源。雖然虛擬機器可以在不同的雲端環境中動態轉移，但是 轉移的時機以及整合不同雲端環境是需要研究探討的。
雲端服務商需要轉移客戶服務的時機有以下兩種可能：提供的服務超過成本 的負荷，或是無法符合與客戶之間的服務合約。據研究指出，雲端服務商往往追 求高效能的運算資源，卻忽略了耗能是雲端服務商的主要成本支出[13]。當兩台 實體機器平均運算兩個工作，相較於一台實體機器運行兩個工作，前者的耗能將 大於後者。原因在於實體機器的基本運行就消耗一定的能源，而實體機器處於低 使用率的狀態，耗費的能源及運算的工作量不成比例。解決的方式之一是將工作 集中，減少開啟實體機器的數量。因此，考慮耗能的狀況時，虛擬機器將在實體 機器之間轉移。另一種轉移的時機發生在服務商無法提供足夠的資源給客戶時。
當服務商無法滿足合約，服務商必頇依照合約賠償客戶，往往合約訂定的賠償代 價會高於獲利，因此，違反服務合約將不是雲端服務商所樂見的。為了滿足服務 合約，雲端服務商勢必要將客戶的服務轉移到其他的服務商。
然而，在不同的雲端資源中心，會有各自獨立的管理介面，為了能讓雲端服 務商轉移客戶的服務，需要整合不同的雲端環境。以資源管理的角度來看，來源 端將客戶的服務動態轉移到目的端時，來源端要將客戶的資訊轉移給目的端，並 且將原來的資源釋放；而目的端要將轉移過來的客戶資訊，紀錄到管理介面，並
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且將提供客戶所要求的資源使用。另一方面，為了要讓客戶的服務不受影響，客 戶存取轉移之後的服務所使用的網路應一致。然而，不同的雲端環境有不同的網 路設定以及路由方式，客戶的服務在不同的雲端環境之間轉移時，網路的轉移也 將是一個議題。目前在跨雲的議題中，不考慮網路轉移的問題，因為客戶所使用 的是實體網路位址，即使服務轉移，網域名稱伺服器可以轉譯實體網路位址，客 戶存取服務的網路也將不受影響。然而，當雲端環境的實體網路位址不夠時，分 配給客戶存取服務的網路將使用虛擬網路位址，轉譯虛擬網路位址的網域名稱伺 服器將限制在雲端環境之中，此時，在不同的雲端環境之間轉移服務的時候，網 域名稱伺服器將不能轉譯其他的網路位址。因此，服務在不同的雲端環境之間轉 移，網路的問題就值得探討。
1.4 目標
本論文將客戶服務轉移的問題視為虛擬機器在雲端環境之間轉移。虛擬機器 分別在不同的雲端環境，不同的雲端環境分別有獨立的管理介面，並且有各自獨 立的網路，在雲端環境上的虛擬機器是使用虛擬網路位址。為了不讓客戶的服務 在轉移的時候中斷，將使用動態轉移的方式轉移虛擬機器。當虛擬機器從來源端 轉移到目的端時，來源端的管理層要能釋放資源，將虛擬機器的資訊發送給目的 端，並且刪除虛擬機器的資訊。目的端的管理層接收到虛擬機的資訊之後，要能 將資訊紀錄，並且提供虛擬機器使用資源。在網路方面，虛擬機器所使用的虛擬 網路位址，在轉移之後將繼續使用。本論文採用 OpenStack 作為雲端環境的管理 介面[14]，虛擬機器在兩個獨立的 OpenStack 管理介面之間完成動態轉移，目前 的 Openstack 並不支援不同規格的實體機器之間的轉移，也不支援兩個獨立的介 面之間的動態轉移。本論文欲實作出讓管理介面分別能夠正確管理轉移的虛擬機 器，並且讓虛擬機器所使用的虛擬網路位址能夠繼續使用。
當虛擬機器動態轉移有多於一個目的端可以選擇時，就需要考慮適合的目的
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端。為了選擇虛擬機器動態轉移的目的端，可以考慮節省耗能、負載平衡、CPU 平衡或是溫度[15]，本論文以降低耗能為選擇目的端的考量，並且提出選擇最小 耗能為目的端的演算法。本論文將以實驗評估動態轉移的效能以及演算法的效能。
評估動態轉移效能的實驗，將測量在獨立的 OpenStack 之間動態轉移所花費的時 間，並且比較使用動態轉移與未使用動態轉移之間的差異。評估演算法的效能，
將在 OpenStack 的實驗環境中，與其他演算法進行比較，並且以耗能模組計算耗 能，評估各演算法對耗能的影響。
1.5 論文架構與內容
本論文主要分為五個部分：第一章為說明本文研究背景以及動機，在研究背 景下的研究目標，並且簡述實驗環境及進行方式。第二章將分為四個部分，分別 是介紹關於雲端運算、聯邦雲、虛擬化技術與動態轉移以及 OpenStack 的相關研 究文獻。第三章將敘述本文提出的系統架構，以及問題的解決方法，並且提出在 OpenStack 上的動態轉移實作方式，使 OpenStack 可以正確管理動態轉移的虛擬 機器；在動態轉移目的端的選擇中，提出考慮耗能的演算法。第四章將進行動態 轉移的效能分析以及評估考慮耗能的演算法。第五章為本論文總結及未來展望。
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