الگوریتم توازن بار در محاسبات ابری

همیار دانشجو

دانلود مقاله الگوریتم توازن بار در محاسبات ابری – رایانش ابری با بهترین کیفیت به صورت کامل که در ادامه قسمتی از آن را مشاهده می کنید :
الگوریتم Min-Min
این الگوریتم با مجموعه اي از وظایف تخصيص داده نشده، شروع میشود. اول از همه، زمان اتمام حداقل براي تمام وظایف یافت می شود. سپس در ميان این زمانهاي حداقل، کمترین مقدار انتخاب می شود که حداقل زمان ميان تمام وظایف روي هرمنبع موجود است. سپس مطابق با زمان حداقل، وظيفه روي ماشين مربوطه زمانبندي می شود.
سپس زمان اجرا براي همه ي وظایف دیگر روي ماشين با اضافه کردن زمان اجراي وظيفه ي تخصيص داده شده به زمان اجراي دیگر وظایف روي ماشين به روز رسانی می شود و وظيفه تخصيص داده شده از ليست وظایفی که به ماشين تخصيص داده می شود، حذف می شود.
دوباره همين روال تا زمانی که همه ي وظایف به منابع تخصيص داده شوند، دنبال میشود. اما این روش یک اشکال اصلی دارد که میتواند منجر به گرسنگی شود.[۱۷] در این الگوریتم از ميان معيارهاي توازن بار، معيار بهره برداري از منابع، سربار، توان عملياتی، زمان پاسخ و کارایی در نظر گرفته شده است. [۱] الگوریتم Min-Max
تقریباً همان الگوریتم Min-Min است به جز موارد زیر: بعد از یافتن زمانهاي اجراي حداقل، بيشترین مقدار انتخاب می شود که زمان حداکثر ميان تمام وظایف روي هر منبع موجود است. سپس مطابق با زمان حداکثر، وظيفه روي ماشين مربوطه زمانبندي می شود.
سپس زمان اجرا براي همه ي وظایف دیگر روي ماشين با اضافه کردن زمان اجراي وظيفه ي تخصيص داده شده به زمان اجراي دیگر وظایف روي ماشين به روز رسانی میشود و وظيفه تخصيص داده شده از ليست وظایفی که به ماشين تخصيص داده می شود،حذف می شود .در این الگوریتم از ميان معيارهاي توازن بار، معيار بهره برداري از منابع، سربار، توان عملياتی، زمان پاسخ و کارایی درنظر گرفته شده است.[۱]الگوریتمهای توازن بار دو مرحلهای OLB + LBMM
یک الگوریتم زمانبندي دو مرحلهاي پيشنهاد شده است که الگوریتمهاي زمانبندي OLB )فرصت توازن بار( و LBMM )توازن بار Min-Min ( را براي استفاده از اجراي بهتر و حفظ توازن بارسيستم، ترکيب می کند. الگوریتم زمانبندي OLB هر گره را براي رسيدن به هدف توازن بار، در حالت کار نگه میدارد و الگوریتم زمانبندي LBMM براي کاهش زمان اجراي هر وظيفه روي گره استفاده می شود، در نتيجه زمان اجراي کل را کاهش میدهد.
محيط استفاده از این الگوریتم شبکه هاي محاسبات ابری سه سطحی است و در آن، معيار کارایی و بهره برداري از منابع در نظر گرفته شده است .این الگوریتم ترکيبی، در استفاده ي موثر از منابع کمک می کند و بهره وري را افزایش می دهد نتایج بهتري را نسبت به کاوش زنبور عسل، نمونه برداري تصادفی و خوشه بندي فعال ارائه می دهد.[۱] الگوریتم Queue-Idle-Join
یک الگوریتم توازن بار را براي مقياس پذیري پویاي وب سرویسها پيشنهاد میکند. این الگوریتم توازن بار را در مقياس بزرگ را با توزیع کننده هاي توزیع شده فراهم می کند. ابتدا، توازن بار پردازنده هاي بی کار در عرض توزیع کننده ها براي دسترسی هر پردازنده بی کار به هر توزیع کننده و سپس تخصيص کارها به پردازنده ها به منظور کاهش ميانگين طول صف هرپردازنده صورت می پذیرد[۱] . با از بين بردن کار توازن بار از مسيرهاي حياتی پردازش درخواستها، این الگوریتم به طور موثر بار سيستم راکاهش می دهد، هيچ سربار ارتباطی هنگام ورود کارها رخ نمیدهد و زمان پاسخ واقعی را افزایش نمیدهد.
محيط استفاده از این الگوریتم، مراکز داده ابري است و در آن معيار کارایی، زمان پاسخ و سربار در نظر گرفته شده است .[۷] سياست توازن بار مرکزی برای ماشينهای مجازی
یک سياست توازن بار مرکزي براي ماشينهاي مجازي را پيشنهاد کرده اند که بار را به طور مساوي در یک محيط رایانشی ابر یا ماشين مجازي توزیع شده، متعادل میکند. این سياست کارایی کلی سيستم را افزایش می دهد اما سيستمهایی که داراي تحمل خطا هستند را در نظر نمی گيرد.
این روش از اطلاعات حالت عمومی براي تصميمات توازن باراستفاده می کندو بيشتر از ۲۰ % کارایی را افزایش می دهد. محيط استفاده از این الگوریتم محاسبات ابری است و در آن معيار کارایی و زمان پاسخ، توان عملياتی و بهره برداري از منابع در نظر گرفته شده است.[۷] روش كولوني مورچه ها[۱۴] زيركي گروه مورچه هاي مصنوعي به ويژه بهينه سازي منسوب به محاسبات و (ACO) كولوني مورچه ها نمونه رفتار جديد براي حل مسائل بهينه سازي تركيبي مي باشد و بر اساس اصولي است كه مي تواند رفتار سيستم هاي طبيعي را كنترل كند. هنگامي از موجودات هوشمند براي مسائل شبكه بهره گرفته (Agents) مي شود كه يك گروه از برنامه ها با هم كار مي كنندو مي توانند براي كاربردهايي مانند يافتن كوتاهترين مسير، مسيريابي، توازن بار و مديريت ومانند آن استفاده شوند.
Crausو همكاران، از الگوريتم مورچه براي انتقال كارها بين پردازنده هاي مختلف استفاده نموده است. كارها توسط مورچه ها بين گرههاي يك گراف كه پردازنده هاي سيستم مي باشند جابه جا مي گردند.
قاعده اين جابجايي بر مبناي الگوريتم زير مي باشد:ابتدا هر مورچه متوسط بار خود را محاسبه كرده وسپس خطاي محلي را نيز براساس متوسط بار خود ومورچه هاي قبلي تعيين مي كند. با استفاده از يك فاكتور تحمل پذيري خطا و ميزان ردپاهاي به جاگذاشته شده توسط ساير مورچه ها، احتمال ماندن يا ترك نمودن آن پردازنده را به دست آورده و اقدام به مهاجرت می کند الگوريتم پيشنهاديCraus در بعضی از شرايط، پاسخهاي بهتري را نسبت به الگوريتم DASUD ارائه نموده است.[۱۵]مقایسه ی الگوریتم ها ی مطرح شده [۱۸] شرح الگوریتم:
هدف اصلی این الگوریتم کاهش متوسط زمان کاوش مورچه ها برای یافتن گرههای مادون بار شده می باشد.
در این الگوریتم جدول فرومون هر گره فقط توسط دمون آن گره بهنگام می شود و بهنگام سازی بدین ترتیب است که به میزانی که به یک گره کار ارسال می شود به آن گره، در گره فرستنده امتیاز داده می شود که دراینجا امتیاز همان مقدار فرومون است. بنابراین هر گره خصوصا گره هایی که بار زیادی تولید می کنند پس از گذشت مدتی، جدول فرومونشان بگونه ای پیکر بندی می شود که مورچه ها با احتمال بالایی به گره های مادون بارشده هدایت میشوند.

سلام دوستان امروز دو مقاله در رابطه با توازن بار در محاسبات ابری آماده کردیم یکی از مقاله ها ۵۳ صفحه و دیگری ۲۴ می باشد تنها با پرداخت ۹۰۰۰ تومان بلافاصله این دو مقاله را دریافت کنید.

مقاله اول :

چکیده:
اینترنت، از ابتداي آغاز کار خود تاکنون، دست خوش تحولات فراوانی شده است که بعضی از آنها موجب تغيير شيوه زندگی بشر در چند دهه اخير گشته است. یکی از جدیدترین تغييرات در نحوه کارکرد اینترنت، با معرفی رایانش ابری صورت پذیرفته است. این فناوري جدید به دليل ویژگی هایش به سرعت محبوب شده است چرا که در رایانش ابري همه نوع امکانات به کاربران، به عنوان یک سرویس ارائه شده است. طبيعتاً هر تغيير و مفهوم جدیدي در دنياي فناوري، مشکلات و پيچيدگی هاي خاص خود را دارد. بهره گيري از رایانش ابري نيز از این قاعده مستثنی نبوده و چالشهاي فراوانی را پيش روي صاحب نظران این حوزه قرار داده است که از آن جمله میتوان به مواردي نظير: توازن بار، امنيت، قابليت اطمينان، مالکيت، پشتيبان گيري از داده ها و قابليت حمل داده ها اشاره کرد.

با توجه به اهميت فرآیند توازن بار در رایانش ابري، هدف این مقاله بررسی این فرآیند و مقایسه روشهاي مطرح در این حوزه میباشد.
گریدهای رایانشی مدل جدیدی برای توسعه رایانشهای موازی سنگین می باشد که هدف آن ایجاد یک ابررایانه انتزاعی با استفاده از منابع آزاد در شبکه های گسترده برای بسترهای نامطمئن چون اینترنت می باشد. از آنجایی که در گریدهای رایانشی بستر ارتباطی و موجودیت منابع بسیار پویا است لذا مدیریت منابع از جمله توازن بار از مسائل مهم می باشد.

در این مقاله ابتدا به توضیح و تعریفی از محاسبات ابری و مزایا و معایب آن پرداخته شده است و سپس به شرح توازن بارو بررسی و ارائه ی الگوریتم هایی در زمینه فوق و شرح الگوریتم کلونی مورچه پرداخته شده است.

مقدمه:
رایانش ابری مدلی بر پایه شبکه های بزرگ کامپیوتری مانند اینترنت است که الگویی تازه برای عرضه ،مصرف و تحویل سرویس های فناوری اطلاعات و سایر منابع اشتراکی رایانشی با بکارگیری اینترنت را ارائه می کند. رایانش ابری راهکارهایی برای ارائه خدمات فناوری اطلاعات به شیوه های مشابه با صنایع همگانی پیشنهاد می کند.
دلیل استفاده از واژه ابر اینست که پردازش ابری جزئیات فنی اش را از دید کاربران پنهان می سازد و لایه ای از انتزاع را بین این جزییات فنی و کاربران به وجود می آورد.
به عنوان مثال آنچه یک ارائه دهنده سرویس نرم افزاری در رایانش ابری ارائه می کند ،برنامه های کاربردی تجاری برخط است که از طریق مرورگر وب یا نرم افزار های دیگر به کاربران ارائه می شود .نرم افزارهای کاربردی و اطلاعات روی سرورها ذخیره می گردند و بر اساس تقاضا در اختیار کاربران قرار می گیرد.
جزئیات از دید کاربر مخفی می مانند و کاربران نیازی به تخصص یا کنترل در مورد فناوری زیر ساخت ابری که از آن استفاده می کنند ندارند. رایانش ابری را گروهی تغییر الگوواره ای می دانند که دنباله روی تغییری ست که در اوایل دهه ۱۹۸۰ از مدل رایانه بزرگ به مدل کار خواه-کارساز صورت گرفت.[۱۳] تعریف
با پیشرفت فناوری اطلاعات نیاز به انجام کارهای محاسباتی در همه جا و همه زمان به وجود آمده است.همچنین نیاز به این هست که افراد بتوانند کارهای محاسباتی سنگین خود را بدون داشتن سخت افزارها ونرم افزارهای گران از طریق خدماتی انجام دهند.
رایانش ابری آخرین پاسخ فناوری به این نیازها بوده است.اما از آنجا که تاکنون این فناوری دوران طفولیت خود را می گذراند هنوز تعریف استاندارد علمی که مورد قبول عام باشد برای آن ارائه نشده است.اما بیشتر صاحب نظران بر روی قسمتهایی از تعریف این پدیده هم رای هستند.
موسسه ملی فناوری و استانداردها NIST رایانش ابری را اینگونه تعریف می کند:
رایانش ابری مدلی است برای فراهم کردن دسترسی آسان بر اساس تقاضای کاربر از طریق شبکه به مجموعه ای از منابع رایانشی قابل تغییر و پیکربندی مثل شبکه ها،سرورها،فضای ذخیره سازی ،برنامه های کاربردی و سرویس ها که این دسترسی بتواند با کمترین نیاز به مدیریت منابع و یا نیاز به دخالت مستقیم فراهم کننده سرویس به سرعت فراهم شده یا آزاد گردد.
عموما مصرف کننده های رایانش ابری مالک زیرساخت فیزیکی ابر نیستند،بلکه برای اجتناب از هزینه سرمایه ای آن را از عرضه کنندگان شخص ثالث اجاره می کنند،آنها منابع را در قالب سرویس مصرف می کنند و تنها بهای منابعی که به کار می برند را می پردازند.[۱۲]

بسیاری از سرویسهای رایانش ابری ارئه شده ،با به کارگیری مدل رایانش همگانی امکان مصرف این سرویسها رابه گونه ای مشابه با صنایع همگانی فراهم می سازند.
این درحالی است که سایر گونه های عرضه کنندگان برمبنای اشتراک سرویسهای خود را عرضه می کنند.به اشتراک گذاردن قدرت رایانشی “مصرف شدنی”میان چند مستاجر می توانند باعث بهبود نرخ بهره وری شود ،زیرا با این شیوه دیگر سرورها بدون دلیل بیکار نمی مانند .
یک دلیل اینست که رایانه ها به میزان بیشتری مورد استفاده قرار می گیرند زیرا مشتریان رایانش ابری نیازی به محاسبه و تعیین حداکثری برای بار خود ندارند.

مقاله دوم :

قسمتی از این مقاله :

توازن بار چیست

سطح سنجی بار معمولاً براي تداوم یک سرویس، هنگامی که یک یا اجزاي بيشتر مجموعه دچار شکست میشوند، مکانيزه میشود اجزا به طور مرتب پایش می شوند و هنگامی که یکی از اجزا پاسخ ندهد، موازنه کننده بار بالا میآید و ترافيک را روي آن نمی فرستد. با سطح سنجی مناسب بار در مکان مصرف منابع اغلب می توان مشکلات را به حداقل رساند که نه تنها هزینه را کاهش و رایانش سبز را ایجاد میکند، بلکه فشار را روي مدارهاي منحصر به فرد پایين نگه میدارد که عمر آنها را به طور بالقوه طولانی تر میکند.
در واقع می توان گفت هدف از توازن بار،يافتن نگاشتي مناسب از كارها بر روي پردازند ه هاي موجود در سيستم است به طوري كه در هر پردازنده مقدار تقريباً مساوي از كارها اجرا گردد تا زمان اجراي كلي به كمترين مقدار خود برسد.[۴] ۲-۶-۲- اهمیت توازن بار
با توازن بار، میتوان بار را با انتقال پویاي حجم کار محلی از یک ماشين به ماشينی در گره راه دور و یا ماشينی که کمتر مورد استفاده قرار میگيرد،موازنه کرد. این عمل رضایت کاربر را حداکثر، زمان پاسخ را حداقل، بهره برداري از منابع را افزایش، تعداد رد کارها را کاهش و کارایی سيستم را بالامیبرد.[۲] توازن بار هم چنين براي دستیابی به رایانش سبز در ابرها مورد نياز است

عوامل مسئول عبارتند از:
مصرف انرژی محدود: توازن بار میتواند با اجتناب از تعامل بيش از حد گره ها یا ماشينهاي مجازي با توجه به حجم کار، مقدار انرژي مصرفی را کاهش دهد.
کاهش انتشار کربن: مصرف انرژي و انتشار کربن دو روي یک سکه اند. هر دو به طور مستقيم با یکدیگر متناسب هستند. توازن بار به کاهش مصرف انرژي کمک میکند که به طور خودکار منجر به کاهش انتشار کربن میشود و بنابراین به رایانش سبز میرسيم.[۷]

– انواع الگوريتمهای توازن بار
بر اساس اینکه چه کسی روند توازن بار را آغاز میکند، الگوریتمهاي توازن بار میتوانند در سه دسته بندي قرار گيرند:
• فرستند آغاز کننده باشد (Sender Initiated): اگر الگوریتمهاي توازن بار توسط فرستنده آغاز شده باشد.
• گيرنده آغاز کننده باشد (Receiver Initiated): اگر الگوریتمهاي توازن بار توسط گيرنده آغاز شده باشد.
• متقارن (Symmetric): ترکيبی از هر دو حالت بالا
بر اساس حالت جاري سيستم، الگوریتمهاي توازن بار میتوانند در دو دسته قرار بگيرند:
• ایستا (Static): بستگی به وضعيت جاري سيستم ندارد و نياز به دانش و آگاهی قبلی از سيستم میباشد.
• پویا (Dynamic): نسبت به وضعيت جاري سيستم روي توازن بار تصميم گيري میشود.