شماره ركورد
34577
پديد آورنده
سميه الطائي
عنوان
(SDN)يادگيري عميق براي متعادل سازي بار خودتنظيم در شبكههاي تعريفشده توسط نرمافزار
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
شبكهاى كامبيوتر
سال تحصيل
1402
تاريخ دفاع
1404/11/26
استاد راهنما
دكتر ناصر مزيني
استاد مشاور
استاد مشاور
دانشكده
مهندس كامبيوتر
چكيده
يكي از چالشهاي آماري مهم كه سيستمهاي چند سروري با آن مواجه هستند، تعادل بار كارآمد است. دليل اين امر اين است كه سرورها ميتوانند از نظر عملكرد متفاوت باشند، حجم كار ميتواند وابسته به مكان و زمان باشد و حجم كار به دليل نياز به صرفهجويي در انرژي، پيچيدهتر ميشود. تعادل بار را ميتوان با استفاده از تكنيكهاي مختلفي مانند Round Robin و Least Loaded انجام داد كه ساده و قابل پيشبيني هستند، اما قادر به سازگاري پويا با حجم كار نيستند. اين تحقيق يك سيستم تعادل بار را با استفاده از يادگيري تقويتي عميق (DRL) و يك شبكه Q عميق (DQN) بررسي ميكند تا سياستي را توسعه دهد كه سيستم بار تطبيقي را متعادل ميكند و در عين حال استفاده از سرورها را بهينه ميكند و صف را براي هر سرور در سيستم كاهش ميدهد. تعدادي محيط مجازي براي شبيهسازي شرايط واقعي سرور ساخته شد تا شامل ورود درخواستهاي متغير و فرآيندهاي سيستمهاي failover باشد. عامل DQN آموزش داده شد تا سرورها را به صورت متوالي بسته به وضعيت بار سرورها، زماني كه زمان شبيهسازي براي تصميمگيري متوقف ميشود، تخصيص دهد. اين سيستم در محيطهاي شبيهسازي DQN، Round Robin و Least Loaded آزمايش شد. مكانيزم DQN با حاشيهي قابل درك ميانگين پاداش در هر مرحله به ترتيب 0.85، 0.62 و 0.74، از Round Robin و Least Loaded عملكرد بهتري داشت. DQN علاوه بر بهبود مديريت تعادل بار، در طول دورهي آزمايش پايدار نيز موفق به از كار افتادن سرورهاي كمتري نسبت به سايرين شد. يافتهها بر چگونگي استفاده از يادگيري تقويتي براي تعادل بار هوشمند با بهبود عملكرد پايدار و پاسخگويي بلادرنگ تأكيد دارند. تحقيقات آينده با هدف گسترش اين روش به خوشههاي بزرگتري از سرورها، پيادهسازي محدوديتهاي انرژي و تأخير و استفاده از سيستمهاي چندعاملي براي بهبود كارايي و قابليت اطمينان در محيطهاي محاسبات ابري عملي انجام ميشود.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/12/05
عنوان به انگليسي
Deep Q-Learning (DQN) for Self-Adjusting Load Balancing in Software-Defined Networks (SDN)
تاريخ بهره برداري
2/15/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
سميه الطائي
چكيده به لاتين
One statistically significant challenge faced by multi-server systems is efficient load balancing. This is because servers can differ in performance, workloads can be location and time dependent, and workload is further complicated by the need to conserve energy. Load balancing can be done using several techniques, such as Round Robin and Least Loaded, which are simple and predictable, but are unable to adapt to the workload dynamically. This research studies a load balancing system using Deep Reinforcement Learning (DRL) and a Deep Q Network (DQN) to develop a policy which balances adaptive load system while optimizing the utilization of the servers and decreasing the queue per server in the system. A number of virtual environments were built to simulate real-life server conditions to include variable request arrivals and the processes of failover systems. The DQN agent was trained to allocate servers in a sequential manner depending on the load states of the servers when simulation time was stopped to form a decision. This system was tested in simulation environments that were DQN, Round Robin, and Least Loaded. The DQN mechanism outperformed Round Robin, and Least Loaded, by a perceivable margin of average reward per step of 0.85, 0.62, and 0.74, respectively. DQN, in addition to manger improved load balancing, also managed to fail less servers over the sustained test period than the others. The findings emphasize how reinforcement learning can be utilized for intelligent load balancing with sustained performance improvement and real-time responsiveness. Future research aims to extending the method to larger clusters of servers, implementing energy and latency constraints, and using multi-agent systems to improve both efficiency and reliability in practical cloud computing environments.
كليدواژه هاي فارسي
راند رابين (RR) , كمترين بارگذاري (LL)، , شبكه Q عميق (DQN)،
كليدواژه هاي لاتين
Round Robin (RR) , Least Loaded (LL), , Deep Q Network (DQN), , Deep Reinforcement Learning (DRL).
Author
Sumayah Al-Taie
SuperVisor
DR.NASSER MOZAYANI