云计算中心可动态响应各种需求,快速部署和调度计算资源,为用户提供了一种新型便捷的IT服务模式。随着云计算服务需求不断增加,数据中心的规模越来越大,设备的高能耗问题越来越突出。因此,建设绿色数据中心是保证技术产业发展的关键,虚拟机在线迁移技术已经被广泛应用于能耗管理,对于大规模数据中心进行节能管理具有重要作用。通过迁移虚拟机来整合低负载服务器上的业务,减少活跃服务器的数量,是降低数据中心能耗的有效手段之一,在此基础上,结合胖树网络拓扑的特征,在不超过链路带宽容量的限制条件下,整合链路负载,将网络通信流量整合到较少数量的链路上,减少开启的交换机数量。本文的研究目标是通过迁移虚拟机降低服务器能耗、交换机能耗和网络通信开销。具体开展的研究工作如下:(1)提出扩大数量差距的节能虚拟机迁移算法(EQG),按通信流量大小分批迁移虚拟机。首先,将相互通信业务大的虚拟机迁移到路由距离尽量短的服务器上,迁移策略为优先迁移到同一个服务器上,次之迁移到同一个边缘层交换机直连的服务器上,最后迁移到同一个Pod中。接下来迁移相互通信业务较小的虚拟机,扩大不同服务器集合之间的虚拟机数量,进一步降低网络流量。仿真结果显示该算法节能效果显著。(2)EQG算法对边缘层的流量聚合效果不是特别显著,因此第四章提出多层次K-means虚拟机分组算法(MLKG),根据聚类算法的分类特征,我们使用改进的Kmeans算法对虚拟机进行三次分组,第一次分组最大化服务器内部通信流量,减少服务器之间通信流量;第二次分组最大化同一个边缘层交换机直连的服务器子集内部的通信流量;第三次分组最大化同一个Pod内部的通信流量,降低Pod之间的通信流量。实验结果显示,数据中心运行MLKG算法后,不仅减少了服务器能耗和交换机能耗,同时各层链路的总通信负载都大幅度降低。