互联网和智能终端的普及使全球信息化程度进一步加深,对海量用户数据的存储和处理需求量不断攀升,云计算数据中心已成为信息化时代重要基础设施,它通过整合大量计算、存储及通信资源,为海量数据存储、处理与应用提供支撑,是互联网持续发展的源泉。据Gartner预计,至2020年全球数据中心数量将达42.2万个。然而,云计算数据中心高能耗问题已严重制约了云计算数据中心的发展,全国数据中心总能耗将在2020年至2021年间突破2000亿k Wh,导致目前很多数据中心的建设申请无法获批,而数据中心信息技术(IT)资源利用率低下是造成数据中心高能耗的关键因素之一。IT设备资源需求的时变特性与现有数据中心资源调度算法灵活性不足之间的矛盾,导致数据中心IT设备资源利用率低。目前云计算数据中心计算与通信资源映射存在以下问题:1)多虚拟机的联合放置方法灵活性差。大量计算业务随时间动态变化,现有虚拟机放置方法未考虑计算业务的时变特征,难以利用计算业务的差异化时变特征进行联合放置,导致传统基于业务峰值的虚拟机放置方法的计算资源利用率较低;2)数据中心网络拓扑固定,难以灵活调度,通常以高冗余配置通信资源为代价保障峰值业务通信需求。在现有纯有线网络中引入无线链路,可构建与通信业务分布相适配的动态网络拓扑,但如何联合调度计算资源和有线/无线通信资源以提升网络资源利用率为亟待解决的问题。本文针对上述问题开展研究,取得如下主要研究成果。1.提出了基于计算业务时变特征的多虚拟机联合放置方法,有效提升了计算资源的利用率。首先给出了计算业务相关系数的定义,用于表征不同计算业务的资源需求随时间变化的相关性,若两个计算业务互补性越强,则相关系数越小。其次针对虚拟机联合放置的NP-hard问题,设计了基于计算业务负荷的顺序相关匹配算法,优先放置高收益计算业务,在保证虚拟请求接收率的同时,实现了虚拟机放置收益的提升。然后通过将多个互补性强的计算业务联合映射至物理主机,以获得平滑的整合计算业务,通过降低整合计算业务的波峰波谷差,有效提升物理主机的计算资源利用率,减少了物理主机的激活量,可间接改善云计算数据中心的能效。2.面向有线无线混合数据中心网络,提出了基于资源占用最小化的计算通信联合虚拟网络映射方法,有效提升了虚拟网络向物理网络映射的资源利用率。设计了解决联合映射整数规划问题的两阶段映射方案,在第一阶段,根据虚拟节点通信需求排序,以数据中心网络拓扑架构、无线链路能力为约束,按虚拟节点通信需求,融合或就近放置虚拟节点。第二阶段,以最小化通信资源占用率为目标,利用无线链路可灵活部署的特征,构建有线无线混合路径,在最小化通信资源占用率的同时,保障了虚拟节点间的通信需求。仿真结果证明该方法可有效提升虚拟网络向物理网络映射的资源利用率。