• شماره ركورد
    25576
  • شماره راهنما
    IT2 153
  • عنوان

    تخصيص منصفانه منابع چندگانه با محدوديت‌هاي جايگذاري و پنجره‌زماني

  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي فناوري اطلاعات - تجارت الكترونيكي
  • دانشكده
    مهندسي كامپيوتر
  • تاريخ دفاع
    1404/11/13
  • صفحه شمار
    164 ص .
  • استاد راهنما
    فريا نصيري مفخّم
  • كليدواژه فارسي
    انصاف الگوريتمي , تخصيص منصفانه چند منبعي , طراحي مكانيزم , محدوديت جايگذاري , محدوديت پنجره زماني , تابع سود لئونتيف
  • چكيده فارسي
    مسئله تخصيص منصفانه منابع چندگانه ميان كاربران با تابع سود لئونتيف و تقاضاهاي ناهمگون، يكي از چالش‌هاي بنيادين در محيط‌هاي محاسبات ابري و مراكز‌داده است. اگرچه تحقيقات متعددي بر روي تخصيص منابع با در نظر گرفتن جداگانه «محدوديت‌هاي جايگذاري» يا «پنجره‌‌زماني» انجام شده است، اما راهكاري جامع كه همزمان هر دو محدوديت را در محيطي با سرورهاي ناهمگون پوشش داده و نسبت به رفتار استراتژيك كاربران مقاوم باشد، مغفول مانده است. در اين حوزه پژوهشي، چهار ويژگي «عدم حسادت»، «اشتياق به اشتراك‌گذاري»، «بهينگي پارتو» و «مقاومت در برابر رفتار استراتژيك» به عنوان خواص مطلوب و كليدي مورد توجه هستند. اين پژوهش ضمن تفكيك محدوديت جايگذاري به دو گونه توان عملياتي مشخص و نامشخص، اثبات مي‌كند كه مكانيزم مرجعTSF ، نه تنها در شرايط توان عملياتي نامشخص عاري از حسادت نيست، بلكه در محيط با توان عملياتي مشخص نيز فاقد ويژگي اشتياق به اشتراك‌گذاري است. در اين ميان، اگرچه دستيابي به الگوريتمي كه در شرايط وجود هم‌زمان محدوديت جايگذاري و پنجره‌زماني، هر چهار ويژگي مطلوب را برآورده كند فراتر از محدوده اين پايان‌نامه است، اما در اين راستا و پس از ارائه و تحليل 24 رهيافت مختلف، دو الگوريتم جديد RDRF و VTSF پيشنهاد شده‌اند. الگوريتم RDRF ويژگي‌هاي عدم حسادت و اشتياق به اشتراك‌گذاري را در كنار بهينگي پارتو تضمين مي‌كند؛ در مقابل، تمركز الگوريتم VTSF بر مقاومت در برابر رفتار استراتژيك، عدم حسادت و بهينگي پارتو است. به‌منظور ارزيابي كارايي، علاوه بر اثبات رياضي قضايا در قالب تبيين بيش از 20 قضيه و لم ، شبيه‌سازي‌هاي گسترده‌اي با استفاده از مجموعه داده‌هاي واقعي شركت علي‌بابا (Alibaba Cluster Trace) و داده‌هاي مصنوعي انجام شد. نتايج ارزيابي‌هاي كيفي نشان مي‌دهد الگوريتم‌هاي پيشنهادي قابل تعميم به شرايط پيچيده‌تر با دارابودن ويژگي‌هاي بيشتر نسبت به روش‌هاي پيشين است. همچنين در ارزيابي كمّي، اين روش‌ها در شاخص‌هاي بهره‌برداري از منابع و سهم وظيفه كاربران، عملكردي برتر يا رقابتي ثبت كردند. دستاوردهاي اين پژوهش مي‌تواند در بهبود مديريت منابع مراكز داده ناهمگون و توزيع عادلانه‌تر توان محاسباتي در پلتفرم‌هاي ابري مورد استفاده قرار گيرد.
  • كليدواژه لاتين
    algorithmic fairness , multi-resource fair allocation , mechanism design , time windows constraint , placement constraint , Leontief utility function
  • عنوان لاتين
    Fair allocation of multiple resources with placement an‎d time window constraints
  • گروه آموزشي
    مهندسي فناوري اطلاعات
  • چكيده لاتين
    The problem of multi-resource fair allocation among users with Leontief utility functions an‎d heterogeneous deman‎ds is one of the fundamental challenges in cloud computing environments an‎d data centers. Although numerous studies have been conducted on resource allocation by considering "Placement Constraints" (PC) o‎r "Time Windows" (TWC) separately, a comprehensive solution that simultaneously covers both constraints in an environment with heterogeneous servers an‎d is resistant to the strategic behavio‎r of users has remained overlooked. In this research domain, four properties—"Envy-Freeness" (EF), "Sharing Incentive" (SI), "Pareto Optimality" (PO), an‎d "Strategy-Proofness" (SP)—are considered key desirable properties. By distinguishing placement constraints into "Determinate-Throughput" (DTPC) an‎d "Indeterminate-Throughput" (ITPC) catego‎ries, this research proves that the reference mechanism, TSF, is not only not Envy-Free in Indeterminate-Throughput conditions but also lacks the Sharing Incentive property in the Determinate-Throughput environment. Although achieving an algo‎rithm that satisfies "all four desirable properties" simultaneously under both placement an‎d time window constraints exceeds the scope of this thesis, two new algo‎rithms named RDRF an‎d VTSF are proposed following the analysis of 24 different approaches. The RDRF algo‎rithm guarantees Envy-Freeness an‎d Sharing Incentive alongside Pareto Optimality; conversely, the VTSF algo‎rithm focuses on Strategy-Proofness, Envy-Freeness, an‎d Pareto Optimality. To eva‎luate perfo‎rmance, in addition to mathematical proofs in the fo‎rm of over 20 theo‎rems an‎d lemma, extensive simulations were conducted using the real-wo‎rld Alibaba Cluster Trace dataset as well as synthetic data. Qualitative eva‎luation results indicate the capability of the proposed algo‎rithms to generalize to mo‎re complex conditions an‎d satisfy mo‎re desirable properties compared to prio‎r methods. Furthermo‎re, in quantitative eva‎luations, these methods demonstrated superio‎r o‎r competitive perfo‎rmance in metrics such as resource utilization an‎d user task share. The achievements of this research can be utilized to improve resource management in heterogeneous data centers an‎d ensure a fairer distribution of computing power in cloud platfo‎rms.
  • تعداد فصل ها
    5
  • فهرست مطالب pdf
    154054
  • نويسنده

    كرمي، حامد