مدل‌های تحلیلی ترکیبی مبتنی بر شبکه‌های صف و شبکه‌های پتری تصادفی تعمیم‌یافته برای تحلیل کارایی موازنه بار در سیستم‌های ابری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی فارسی

نویسنده

گروه مهندسی کامپیوتر، دانشکده مهندسی و فناوری، دانشگاه مازندران، بابلسر، ایران

چکیده

در این مقاله، مدل‌های تحلیلی برای مدلسازی مکانیزم موازنه بار در ابر با استفاده از ترکیب شبکه‌های صف و شبکه‌های پتری تصادفی تعمیم‌یافته ارائه شده‌اند. بدین منظور، در گام اول یک مدل ترکیبی برای مدلسازی یک کلاستر در مرکز داده ابر زیرساخت-به-عنوان-سرویس پیشنهاد شده است. این مدل، جنبه‌های واقعی متعددی از سیستم‌های اینچنینی، نظیر صف‌بندی درخواست‌ها، تدارک ماشین‌های مجازی، سرویس‌دهی به ماشین‌های مجازی، و روشن و خاموش کردن ماشین‌های فیزیکی را در بر می‌گیرد. در گام دوم، بر اساس مدل ارائه شده برای کلاستر، یک مدل یکنوای ترکیبی پیشنهاد شده است که ورود درخواست‌ها و مولفه موازنه بار ابر را شامل می‌شود. مدل یکنوای پیشنهادی از ناهمگونی درخواست‌ها از منظر فرایند ورود و نیز تعداد و زمان اجرای ماشین‌های مجازیِ مورد تقاضا پیشتیبانی می‌نماید. برای نشان دادن کاربست‌پذیری مدل یکنوای ترکیبی، تعدادی الگوریتم‌ موازنه بار که می‌توان آن‌ها را روی این مدل اعمال نمود، معرفی و بر اساس چندین معیار کارایی مطلوب، ارزیابی شده‌اند.

کلیدواژه‌ها


[1] Y. Han, J. Chan, T. Alpcan, and C. Leckie, "Using virtual machine allocation policies to defend against co-resident attacks in cloud computing," IEEE Transactions on Dependable and Secure Computing, vol. 14, no. 1, pp. 95-108, 2015.
[2] S. Fakhrolmobasheri, E. Ataie, and A. Movaghar, "Modeling and evaluation of power-aware software rejuvenation in cloud systems," Algorithms, vol. 11, no. 10, p. 160, 2018.
[3] K. RahimiZadeh, M. AnaLoui, P. Kabiri, and B. Javadi, "Workload-Aware Placement of Multi-Tier Applications in Virtualized Datacenters," The Computer Journal, vol. 60, no. 2, pp. 210-239, 2017.
[4] E. Ataie, R. Entezari-Maleki, S. E. Etesami, B. Egger, D. Ardagna, and A. Movaghar, "Power-aware performance analysis of self-adaptive resource management in IaaS clouds," Future Generation Computer Systems, vol. 86, pp. 134-144, 2018.
[5] K. Bilal, S. U. R. Malik, S. U. Khan, and A. Y. Zomaya, "Trends and challenges in cloud datacenters," IEEE cloud computing, vol. 1, no. 1, pp. 10-20, 2014.
[6] M. Faraji Shoyari, E. Ataie, R. Entezari‐Maleki, and A. Movaghar, "Availability modeling in redundant OpenStack private clouds," Software: Practice and Experience, vol. 51, no. 6, pp. 1218-1241, 2021.
[7] A. N. Asadi, M. A. Azgomi, and R. Entezari-Maleki, "Analytical evaluation of resource allocation algorithms and process migration methods in virtualized systems," Sustainable Computing: Informatics and Systems, vol. 25, p. 100370, 2020.
[8] S. Sebastio, R. Ghosh, and T. Mukherjee, "An availability analysis approach for deployment configurations of containers," IEEE Transactions on Services Computing, vol. 14, no. 1, pp. 16-29, 2018.
[9] N. Mahmoudi and H. Khazaei, "Performance Modeling of Metric-Based Serverless Computing Platforms," arXiv preprint arXiv:2202.11247, 2022.
[10] A. Shahidinejad, "Elasticity Management in Cloud Computing Using Colored Petri Net," TABRIZ JOURNAL OF ELECTRICAL ENGINEERING, vol. 50, no. 3, pp. 1261-1272, 2020.
[11] E. Ataie, A. Evangelinou, E. Gianniti, and D. Ardagna, "A Hybrid Machine Learning Approach for Performance Modeling of Cloud-Based Big Data Applications," The Computer Journal, 2021.
[12] R. Ghosh, F. Longo, F. Frattini, S. Russo, and K. S. Trivedi, "Scalable analytics for IaaS cloud availability," IEEE Transactions on Cloud Computing, vol. 2, no. 1, pp. 57-70, 2014.
[13] E. Ataie, R. Entezari-Maleki, L. Rashidi, K. S. Trivedi, D. Ardagna, and A. Movaghar, "Hierarchical stochastic models for performance, availability, and power consumption analysis of IaaS clouds," IEEE Transactions on Cloud Computing, vol. 7, no. 4, pp. 1039-1056, 2017.
[14] K. RahimiZadeh, M. AnaLoui, and P. Kabiri, "Multi-Tier Applications Placement in Virtualized Datacenter," Journal of Soft Computing and Information Technology, vol. 5, no. 3, pp. 1-15, 2016.
[15] D. P. Mahato and R. S. Singh, "Load balanced scheduling and reliability modeling of grid transaction processing system using colored Petri nets," ISA transactions, vol. 84, pp. 225-236, 2019.
[16] K. RahimiZadeh and A. Dehghani, "Design and evaluation of a joint profit and interference-aware VMs consolidation in IaaS cloud datacenter," Cluster Computing, vol. 24, no. 4, pp. 3249-3275, 2021.
[17] R. B. Cooper, "Queueing theory," in Proceedings of the ACM'81 conference, 1981, pp. 119-122.
[18] W. H. Sanders and J. F. Meyer, "Stochastic activity networks: formal definitions and concepts⋆," in School organized by the European Educational Forum, 2000: Springer, pp. 315-343.
[19] M. Ajmone Marsan, G. Conte, and G. Balbo, "A class of generalized stochastic Petri nets for the performance evaluation of multiprocessor systems," ACM Transactions on Computer Systems (TOCS), vol. 2, no. 2, pp. 93-122, 1984.
[20] M. Bertoli, G. Casale, and G. Serazzi, "JMT: performance engineering tools for system modeling," ACM SIGMETRICS Performance Evaluation Review, vol. 36, no. 4, pp. 10-15, 2009.
[21] M. Sedaghat, F. Hernández-Rodriguez, and E. Elmroth, "Decentralized cloud datacenter reconsolidation through emergent and topology-aware behavior," Future Generation Computer Systems, vol. 56, pp. 51-63, 2016.
[22] E. Ataie, R. Entezari-Maleki, S. E. Etesami, B. Egger, L. Sousa, and A. Movaghar, "Modeling and evaluation of dispatching policies in IaaS cloud data centers using SANs," Sustainable Computing: Informatics and Systems, vol. 33, p. 100617, 2022.
[23] J. Zhang, X. Wang, H. Huang, and S. Chen, "Clustering based virtual machines placement in distributed cloud computing," Future Generation Computer Systems, vol. 66, pp. 1-10, 2017.
[24] D. Bruneo, A. Lhoas, F. Longo, and A. Puliafito, "Modeling and evaluation of energy policies in green clouds," IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems, vol. 26, no. 11, pp. 3052-3065, 2014.
[25] H. Khazaei, J. Mišić, and V. B. Mišić, "Performance of an IaaS cloud with live migration of virtual machines," in 2013 IEEE Global Communications Conference (GLOBECOM), 2013: IEEE, pp. 2289-2293.
[26] H. Khazaei, J. Misic, and V. B. Misic, "Performance analysis of cloud computing centers using m/g/m/m+ r queuing systems," IEEE Transactions on parallel and distributed systems, vol. 23, no. 5, pp. 936-943, 2011.