• شماره ركورد
    24898
  • شماره راهنما
    COM2 688
  • عنوان

    بهبود تعادل بار با زمان‌بندي وظايف بر پايۀ هوش مصنوعي در رايانش ابري نرم‌افزار محور

  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي كامپيوتر - معماري سيستمهاي كامپيوتر
  • دانشكده
    مهندسي كامپيوتر
  • تاريخ دفاع
    1404/04/29
  • صفحه شمار
    88 ص.
  • استاد راهنما
    كمال جمشيدي , احمدرضا منتظرالقائم
  • كليدواژه فارسي
    هوش مصنوعي , شبكههاي نرم‌افزار محور , رايانش ابري , زمان‌بندي , متعادل كنندۀ بار , رايانش ابري نرم‌افزار محور
  • چكيده فارسي
    در اين پژوهش، با هدف بهبود كارايي سيستم‌هاي رايانش ابري، چالش‌هاي زمان‌بندي وظايف در اين محيط‌ها مورد بررسي قرار گرفته است. با توجه به اهميت شبكه‌هاي نرم‌افزار محور در مديريت ديناميك و انعطاف‌پذير منابع شبكه، يك الگوريتم مبتني بر يادگيري تقويتي براي تخصيص بهينه وظايف به سرورها ارائه شده است. هدف اصلي اين الگوريتم، بهبود تعادل بار، كاهش زمان پاسخگويي و رعايت مهلت زماني وظايف با كمترين تأخير است. معماري الگوريتم پيشنهادي سه ماژول شامل: نظارت بر شبكه، اولويت‌بندي وظايف و سرورها و ماژول سوم تصميم‌گيري با كمك روش Q_learning است. ماژول نظارت بر شبكه، اطلاعات مورد نياز را از شبكه جمع‌آوري مي‌كند. ماژول اولويت‌بندي وظايف و سرورها، وظايف را بر اساس مهلت زماني آنها و سرورها را بر اساس منابع آزاد آنها مرتب‌ مي‌كند و در نهايت، ماژول تصميم‌گيري، بهترين سياست براي تخصيص هر وظيفه به يك سرور خاص را تعيين مي‌كند. الگوريتم پيشنهادي با تعامل با محيط (سيستم سرورها و وظايف) و دريافت پاداش، به مرور زمان ياد مي‌گيرد كه كدام تصميم براي تخصيص وظايف بهتر است. براي ارزيابي عملكرد آن، يك محيط شبيه‌سازي با استفاده از ابزارهاي Mininet و كنترل‌كننده Ryu در محيط لينوكس ايجاد شده است. اين محيط شبيه‌سازي، امكان ايجاد و پيكربندي شبكه‌هاي نرم‌افزار محور به صورت مجازي را فراهم آورده و شرايطي مشابه با شبكه‌هاي واقعي را شبيه‌سازي مي‌كند. نتايج شبيه‌سازي‌ها نشان مي‌دهد كه الگوريتم پيشنهادي در مقايسه با ساير روش‌ها، عملكرد بهتري در توزيع بار و كاهش تأخير دارد. همچنين، الگوريتم در شرايط مختلف بار كاري، قادر به حفظ عملكرد مطلوب است و بيشتر وظايف در مهلت زماني تعيين شده تكميل مي‌شوند. استفاده از Mininet به عنوان يك شبيه‌ساز شبكۀ نرم‌افزار محور، امكان ايجاد و پيكربندي شبكه‌هاي مجازي را فراهم مي‌كند و كنترل‌كننده Ryu با طراحي ماژولار خود، به عنوان يك انتخاب مناسب براي مديريت و كنترل اين شبكه‌هاي مجازي عمل مي‌كند. با استفاده از اين ابزارها، مي‌توان به صورت دقيق و كنترل‌شده، الگوريتم پيشنهادي را ارزيابي كرد. در نهايت، اين پژوهش با ارائه الگوريتم پيشنهادي كارآمد در يك محيط شبيه‌سازي دقيق، يك راه حل جامع براي تخصيص بهينه وظايف در محيط‌هاي رايانش ابري مبتني بر نرم افزار ارائه مي‌دهد. اين الگوريتم با قابليت‌هاي توزيع‌پذيري، انطباق‌پذيري و عملكرد بالا، مي‌تواند به بهبود عملكرد سيستم‌هاي ابري در مقياس بزرگ و مديريت بهتر منابع كمك كند. در كل، اين پژوهش گامي مهم در جهت بهبود كارايي و بهره‌وري سيستم‌هاي رايانش ابري محسوب مي‌شود و مي‌تواند به عنوان يك پايه براي تحقيقات آتي در اين حوزه مورد استفاده قرار گيرد.
  • كليدواژه لاتين
    Artificial Intelligence , , Software Defined Networking , Cloud Computing , Task Scheduling , Load Balancing , Software Defined Cloud Computing
  • عنوان لاتين
    An Al-Based Task scheduling algorithm in SDCC to improve Load Balancing
  • گروه آموزشي
    مهندسي معماري كامپيوتر
  • چكيده لاتين
    In this research, we aim to improve the efficiency of cloud computing systems by addressing the challenges of task scheduling in these environments. Given the importance of Software-Defined Networking (SDN) in the dynamic an‎d flexible management of network resources, we propose a novel task allocation algorithm based on Q-learning reinforcement learning. The primary objective of this algorithm is to enhance load balancing, reduce response time, an‎d guarantee that tasks meet their deadlines. The proposed algorithm has a three-module architecture, including network monitoring, task prioritization, an‎d decision-making. The network monitoring module collects necessary information from sending devices. The task prioritization module ranks tasks based on their deadlines. Finally, the decision-making module, using the proposed algorithm, determines the best policy for allocating each task to a specific server. The proposed algorithm interacts with the environment (server system an‎d tasks) an‎d receives rewards, gradually learning which decision is best for task allocation. To eva‎luate the performance of the proposed algorithm, a simulation environment has been created using Mininet an‎d the Ryu controller. This simulation environment enables the creation an‎d configuration of virtual software-defined networks, simulating conditions similar to real-world networks. Simulation results show that the proposed algorithm outperforms other methods in terms of load balancing an‎d reducing latency. Additionally, the algorithm can maintain optimal performance under various workload conditions, an‎d most tasks are completed within their specified deadlines. The use of Mininet as a software-defined network simulator enables the creation an‎d configuration of virtual networks, an‎d the Ryu controller, with its modular design, is a suitable choice for managing an‎d controlling these virtual networks. Using these tools, the proposed algorithm can be eva‎luated accurately an‎d controllably. Finally, this research, by providing an efficient proposed algorithm an‎d an accurate simulation environment, offers a comprehensive solution for optimal task allocation in cloud computing environments. This algorithm, with its distributed, adaptable, an‎d high-performance capabilities, can improve the performance of large-scale cloud systems an‎d better manage resources. Overall, this research is a significant step toward improving the efficiency an‎d productivity of cloud computing systems an‎d can serve as a foundation for future research in this field.
  • تعداد فصل ها
    5
  • فهرست مطالب pdf
    141359
  • نويسنده

    مهديزاده كاجي، معصومه