شماره ركورد
30864
پديد آورنده
محمد يكتا
عنوان
پيشبيني و تحليل بار كاري مبتني بر يادگيري عميق به منظور فراهمكردن منابع در رايانش ابري
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي برق- سيستمهاي الكترونيك ديجيتال
سال تحصيل
1399
تاريخ دفاع
1402/12/14
استاد راهنما
هاديشهريار شاهحسيني
استاد مشاور
ندارم
دانشكده
مهندسي برق
چكيده
با پيشرفت فناوري رايانش ابري، تقاضاي روز افزوني براي حداكثر استفاده از منابع ابري وجود دارد كه اين منجر به مصرف انرژي قابل توجهي در مراكز داده ابري شده است. فراهمكردن منابع يكي از مشكلات چالشبرانگيز در محيط ابر است. منابع بايد با توجه به تغييرات تقاضا در برنامه به صورت پويا تخصيص داده شوند. فراهمكردن بيش از حد منابع باعث اتلاف انرژي و هزينه ها ميشود. از طرف ديگر، فراهمكردن كمتر از حد منابع باعث نقض توافق نامه سطح خدمات (SLAV) و افت كيفيت خدمات ميشود. يكپارچهسازي ماشينهاي مجازي بخشي از فراهمكردن منابع در رايانش ابري است. يكپارچه سازي ماشينهاي مجازي، رويكردي براي كاهش انرژي مراكز داده ابري ارائه ميكند. يكپارچه سازي ماشينهاي مجازي را مي توان با پيشبيني بار كاري آينده مراكز ابري به طور موثر تر انجام داد. فرآيند يكپارچه سازي ماشينهاي مجازي از چهار مرحله تشكيل شده است كه شامل موارد زير است: (1) تشخيص ميزبانهاي بيش از حد بارگذاري شده (2) تشخيص ميزبانهاي كم بارگذاري شده (3) انتخاب ماشين مجازي براي مهاجرت (4) تخصيص ماشينهاي مجازي. براي دو مرحله تشخيص ميزبانهاي بيش از حد بارگذاري شده و انتخاب ماشين مجازي براي مهاجرت روشي ارائه داده ايم. هدف از اين الگوريتمها كاهش انرژي مصرفي و SLAV و كاهش تعداد مهاجرت ماشينهاي مجازي است. در بخش اول كار خود يعني تشخيص ميزبانهاي بيش از حد بارگذاري شده، ابتدا سه مدل LSTM، BiLSTM و GRU را براي پيشبيني ميزان استفاده از CPU در ماشينهاي مجازي استفاده كرديم و اين سه مدل را با معيار هاي ارزيابي MSE، MAE و Huber Loss با يكديگر مقايسه كرديم. در نهايت از نتايج به دست آمده براي تشخيص ميزبانهاي بيش از حد بارگذاري شده استفاده كرديم. در بخش دوم كار خود يعني انتخاب ماشين مجازي براي مهاجرت، الگوريتم انرژي بهينه اي را ارائه كرديم. اين الگوريتم ميزان استفاده از CPU و RAM هر ماشين مجازي را در نظر مي گيرد و ماشين مجازي را با بالاترين امتياز براي مهاجرت انتخاب ميكند. انرژي مصرفي، تعداد مهاجرت ماشينهاي مجازي و معيار ارزيابي تركيبي ESM نسبت به ساير الگوريتمها بهبود يافت. در بخش آخر كار خود دو الگوريتم تشخيص ميزبان بيش از حد بارگذاري شده و الگوريتم انرژي بهينه انتخاب ماشين مجازي را با يكديگر تركيب كرديم. در مقايسه با الگوريتم پايه LR-MMT شاهد كاهش انرژي مصرفي، تعداد مهاجرت ماشينهاي مجازي، SLAV، و ESM به ترتيب به ميزان 24%، 86.1%، 61.8% و 96% بوديم.
تاريخ ورود اطلاعات
1403/02/22
عنوان به انگليسي
Deep Learning-based Workload Prediction and Analysis for Resource Provisioning in Cloud Computing
تاريخ بهره برداري
3/4/2025 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
محمد يكتا
چكيده به لاتين
With the advancement of cloud computing technology, there is an increasing demand for maximum utilization of cloud resources, which has led to significant energy consumption in cloud data centers. Resource provisioning is one of the challenging problems in the cloud environment. Resources should be dynamically allocated according to changes in demand in the application. Over-provisioning wastes energy and costs. On the other hand, under-provisioning causes violation of service level agreements (SLAs) and degradation of Quality of Service (QoS). Virtual machine consolidation is part of resource provisioning in cloud computing. Virtual machine consolidation provides an approach to reduce the energy consumption of cloud data centers. Consolidation of virtual machines can be done more effectively by predicting the future workload of cloud datacenters. The process of virtual machines consolidation consists of four steps, including the following: (1) detection of overloaded hosts, (2) detection of underloaded hosts, (3) virtual machines selection for migration, and (4) allocation of virtual machines. We have provided a method for the two steps of detecting overloaded hosts and choosing a virtual machine for migration. The purpose of these algorithms is to reduce energy consumption and SLA violations and reduce the number of migrations of virtual machines. In the first part of our work, which is the detection of overloaded hosts, we first used three models: LSTM, BiLSTM, and GRU, to predict the amount of CPU usage in virtual machines and compared these three models using the MSE, MAE, and Huber Loss evaluation criteria. Finally, we used the obtained results to detect overloaded hosts. In the second part of our work, choosing a virtual machine for migration, we presented an optimal energy algorithm. This algorithm considers the CPU and RAM usage of each virtual machine and selects the virtual machine with the highest score for migration. The energy consumption, number of virtual machines migrations, and the combined evaluation criterion of ESM were improved compared to other algorithms. In the last part of our work, we combined overloaded host detection and the virtual machine selection algorithm. Compared to LR-MMT algorithm, we saw a reduction in energy consumption, and the number of migrations of virtual machines, SLAs, and ESM by 24%, 86.1%, 61.8%, and 96%, respectively.
كليدواژه هاي فارسي
رايانش ابري , يكپارچه سازي ماشين هاي مجازي , پيش بيني بار كاري , يادگيري عميق
كليدواژه هاي لاتين
cloud computing , virtual machine consolidation , workload prediction , deep learning
Author
Mohammad Yekta
SuperVisor
Dr. Hadi Shahriyar Shah hosseini