ارائه يك مدل تحليلي با استفاده از حساب شبكه به منظور حل مساله‌ي استقرار سرويس‌دهنده‌ها در رايانش لبه

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي كامپيوتر

كارشناسي ارشد

در ساليان اخير با بهره‌گيري از پيشرفت تكنولوژي شبكه، رايانش ابري به ‌عنوان يك الگوي كارآمد و مقياس‌پذير جهت فراهم نمودن زيرساخت مورد نياز توسعه­دهندگان و كاربران نرم­افزار ارائه شده است. اما اين الگو در حال حاضر با وجود استفاده گسترده، با چالش­هايي از جمله نياز به پهناي‌باند بالا جهت ارائه خدمات مطلوب به تعداد زيادي از كاربران در هر لحظه روبه­رو است. هم­چنين ميزباني از كاربردهاي بي­درنگ و حساس به تاخير كه امروزه بسيار فراگير شده­اند نيز از ديگر مشكلات جدي رايانش ابري به شمار مي­رود. با توجه به اين چالش­ها، رايانش لبه به عنوان يك الگوي جايگزين مطرح شده است كه در آن بخشي از پردازش­ها به سرويس‌دهنده‌هايي كه در لبه‌ شبكه و نزديك به كاربران انتهايي قرار دارند، واگذار مي­گردد. از آن جا كه تاخير دسترسي كاربران به سرويس‌دهنده لبه كمتر است، استفاده از اين الگو سبب كاهش ترافيك ورودي در مراكز داده و در نتيجه كاهش نوسانات تاخير كلي در شبكه مي‌شود. اما تعيين نقطه‌ي بهينه براي اين كه چه كاري به سرويس­دهنده لبه واگذار شود و چه عملياتي در ابر صورت پذيرد چالش جديدي است كه بر روي تاخير و مصرف انرژي اثر خواهد گذاشت. دست‌يابي به پاسخ مناسب براي حل اين چالش در كاربردهاي بي‌درنگ و حساس به تاخير مانند بازي هاي برخط، جريان چندرسانه‌اي و واقعيت مجازي اهميت بيشتري هم پيدا مي­كند. در اين شرايط شبكه بايد به گونه­اي پياده‌سازي شود تا بتواند حداكثر تاخير پاسخ­دهي به درخواست­هاي كاربران را در همه شرايط تضمين كند كه اين مستلزم استفاده از سرويس­دهنده­هاي بيشتر و قدرتمند­تر در لبه است. اما از سوي ديگر محدوديت انرژي و هزينه اجازه به­كارگيري تعداد قابل توجه سرويس­دهنده را نمي­دهند. بر اين اساس مساله تعيين تعداد سرويس‌دهنده‌هاي لبه و استقرار آن­ها در محل مناسب و نيز توزيع مناسب درخواست­ها بين اين سرويس‌دهنده‌ها و سرويس‌دهنده‌هاي ابري به گونه­اي كه با حداقل هزينه و مصرف انرژي در مهلت زماني مناسب به درخواست­هاي كاربران در شبكه پاسخ داده شود يك مساله بهينه­سازي است كه با عنوان مساله استقرار سرويس­دهنده­ها در شبكه شناخته مي­شود. در اين پژوهش سعي شده است تا ابتدا يك مدل مناسب مبتني بر حساب شبكه براي تخمين تاخير و مصرف انرژي براي كاربردهاي بي‌درنگ در شبكه­هاي رايانش لبه ارائه شود. سپس با استفاده از اين مدل، مساله استقرار با در نظر گرفتن حد زماني پاسخ به درخواست­ها و مصرف حداقل انرژي تعريف گردد. براي حل اين مساله هم يك روش مبتني بر الگوريتم ژنتيك معرفي گرديده است. نتايج نشان مي­دهند كه اولاً مدل ارائه شده براي تاخير شبكه همواره مي­تواند يك كران بالا براي تاخير يك شبكه واقعي را تقريب بزند. ثانياً روش حل پيشنهادي براي مساله استقرار تعريف شده بر مبناي اين مدل، مي­تواند در زمان قابل قبول استقرار سرويس­دهنده­ها را به گونه­اي انجام دهد كه ضمن مصرف حداقل انرژي، تضمين نمايد كه حد زماني همه درخواست­ها رعايت خواهند شد. ارزيابي­ روش پيشنهادي براي يك بازي برخط با حد زماني قابل تحمل 100 ميلي ثانيه صورت پذيرفته كه در آن روش حل پيشنهادي توانسته تاخير كاربران را همواره از اين حد زماني كمتر نگه دارد. همچنين حل مساله استقرار با الگوريتم ژنتيك براي يك شبكه با ابعاد كوچك توانسته 93 درصد زمان اجراي كمتري نسبت به الگوريتم جستجوي فراگير داشته باشد.

222758

معماري سيستم‌هاي كامپيوتري

مهندسي برق و كامپيوتر

دانشگاه صنعتي اصفهان