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学位论文简介

通过在网络边缘部署计算设备是解决云计算在服务过程中传输延迟的重要手段。雾计算作为对云计算存在缺陷的弥补而被提出。雾计算与云计算存在许多相似之处。例如它们都是利用虚拟化技术对底层的物理资源进行抽象被给用户提供服务。本文围绕容器虚拟化技术在雾计算中的管理与调度展开研究。取得了以下主要创新性研究成果：

1. 设计了一种新型、分层的基于容器的多云雾结合体系架构。对雾计算的服务过程进行归纳整合，提出了三种角色以及终端设备服务的三种状态。架构从下至顶依次分为基础设施层、控制层、接入层，分别用于管理容器、服务、请求。采用容器作为基础资源单位，并设计了多个组件来解决多数据中心与多雾节点融合所面临的问题，如安全和服务迁移。

2. 深度研究新型的虚拟化技术，针对容器虚拟化的特殊性包括资源可动态调整，镜像文件存储结构特殊以及对服务热迁移的不足的问题，并结合雾计算的应用场景对雾计算系统建立形式化模型。

3. 针对雾计算的实时性，提出了针对计算资源、存储资源以及网络资源的在线调度与优化管理方法。首先针对计算资源，提出使用动态阈值更新策略以及资源重分配机制实现雾计算的在线任务调度与资源优化分配；其次针对存储资源，利用AUFS文件系统的文件嵌套架构，分别对镜像文件初始化放置阶段与运行时阶段优化。最后针对网络资源的优化，提出了基于移动感知的服务迁移策略。通过对资源的优化管理降低了服务延迟，提高了用户体验。

主要学术成果

1. Yin Luxiu , He W , Luo J . Distributed virtual machine placement based on dependability in data centers[C]. International Conference on Natural Computation. IEEE, 2016. (EI,本人第一作者)

2. Luxiu Yin, Juan Luo, Song Zhang, Zhangwei Yang. Virtual machine migration scheme based on score matrix in data centers[C]. 2017 IEEE International Symposium on Parallel and Distributed Processing with Applications.(CCF C类,本人第一作者)

3. Luxiu Yin, Juan L , Haibo L . Tasks Scheduling and Resource Allocation in Fog Computing Based on Containers for Smart Manufacture[J]. IEEE Transactions on Industrial Informatics, 2018:1-1. (SCI, 本人第一作者)

4. Luo, Juan, Yin, Luxiu, Hu, Jinyu,等. Container-based fog computing architecture and energy-balancing scheduling algorithm for energy IoT[J]. Future Generation Computer Systems, 2019. (SCI, 导师第一作者)