شماره ركورد
34451
پديد آورنده
مسعود ربيعي
عنوان
معرفي يك رويكرد زمانبندي جريانكار مبتني بر يادگيري تقويتي عميق براي بهينهسازي مصرف انرژي در محيطهاي محاسبات ابري
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي كامپيوتر
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/07/29
استاد راهنما
دكتر مرضيه ملكي مجد
استاد مشاور
-
دانشكده
دانشكده مهندسي كامپيوتر
چكيده
با رشد شتابان تقاضا براي خدمات رايانش ابري، شمار مراكز داده در سطح جهان افزايش يافته و به تبع آن، مصرف انرژي و انتشار گازهاي گلخانهاي تشديد شده است. ازاينرو، بهينهسازي مصرف انرژي به يكي از چالشهاي محوري رايانش ابري بدل شده است. زمانبندي گردشكارِ آگاه از انرژي يك مسئله بهينهسازي چندهدفه است كه همزمان مصرف انرژي و بيشترين زمان پايان بين همه وظايف (Makespan) را در نظر ميگيرد؛ مسئلهاي ذاتاً NP-Hard كه با پويايي و مقياس بالاي محيطهاي ابري، كارايي روشهاي سنتي و فراابتكاري را با محدوديت روبهرو ميكند.
در اين پژوهش، رويكردي نو براي زمانبندي گردشكار آگاه از انرژي مبتني بر يادگيري تقويتي عميق ارائه ميشود. هسته روش پيشنهادي، معماري Noisy Double Dueling Deep Q-Network است كه با بهرهگيري از Double Q-Learning سوگيريِ بيشبرآوردي در ارزشگذاري را ميكاهد، و با لايههاي نويزي، كاوشِ هوشمندِ وابسته به حالت را جايگزين راهبردهاي كلاسيكي مانند ε-Greedy ميسازد. تابع پاداش نيز بهطور يكپارچه سه مؤلفه كليدي—مصرف انرژي، طول دوره زمانبندي و رعايت محدوديت ضربالاجل—را بهينه ميكند.
كارايي روش بر بستر شبيهسازي و روي گردشكارهاي علميِ واقعي با مقياسهاي مختلف ارزيابي شده است. نتايج نشان ميدهد رويكرد پيشنهادي در كاهش مصرف انرژي و نيز در شاخصهاي رفتاري الگوريتم—از جمله سرعت همگرايي و پايداري—بر ساير روشهاي يادگيري تقويتي عميق برتري دارد.
معماري تركيبي معرفيشده پاسخي كارآمد و عملي براي مسئله زمانبندي گردشكار در محيطهاي ابري پويا فراهم ميآورد و ميتواند مبنايي براي توسعه زمانبندهاي سبز و مقياسپذير در نسلهاي آتي رايانش ابري باشد.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/10/08
عنوان به انگليسي
Introducing a Deep Reinforcement Learning-Based Workflow Scheduling Approach for Optimizing Energy Consumption in Cloud Computing Environments
تاريخ بهره برداري
1/21/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
مسعود ربيعي
چكيده به لاتين
With the rapid growth of demand for cloud computing services, the number of data centers has increased worldwide, and consequently, energy consumption and greenhouse gas emissions have intensified. Therefore, energy consumption optimization has become one of the central challenges of cloud computing. Energy-aware workflow scheduling is a multi-objective optimization problem that simultaneously considers energy consumption and the length of the scheduling period (Makespan); an inherently NP-Hard problem that, with the dynamics and high scale of cloud environments, limits the efficiency of traditional and meta-heuristic methods.
In this research, a new approach for energy-aware workflow scheduling based on deep reinforcement learning is presented. The core of the proposed method is the Noisy Double Dueling Deep Q-Network architecture, which reduces the overestimation bias in valuation by using Double Q-Learning, and replaces classical strategies such as ε-Greedy with state-dependent intelligent exploration with noisy layers. The reward function also optimizes three key components—energy consumption, scheduling period length, and deadline compliance—integrally.
The efficiency of the method has been evaluated on a simulation platform and on real scientific workflows with different scales. The results show that the proposed approach outperforms other deep reinforcement learning methods in reducing energy consumption as well as in algorithm behavioral indicators—including convergence speed and stability.
The introduced hybrid architecture provides an efficient and practical solution to the workflow scheduling problem in dynamic cloud environments and can be a basis for the development of green and scalable schedulers in future generations of cloud computing.
كليدواژه هاي فارسي
رايانش ابري , زمانبندي گردشكار , بهينهسازي مصرف انرژي , زمانبندي آگاه از انرژي , يادگيري تقويتي عميق , شبكههاي عصبي عميق , الگوريتم DQN
كليدواژه هاي لاتين
Cloud computing , Workflow Scheduling , Energy Optimization , Energy-Aware Scheduling , Deep Reinforcement Learning , Deep Neural Networks , DQN Algorithm
Author
Masoud Rabiei
SuperVisor
Dr. Marzieh Malekimajd