Кириш мавзунинг долзарблиги

III боб. Булутли инфраструктурада тармоқ ресурсларини самарали ташкиллаштириш усулини ишлаб чиқиш


3.1. Булутли инфраструктура муҳитини моделлаштириш. Кўрсаткичлар ва тавсифларни аниқлаш

Компютерларда юкламани баланслаш бир қанча ҳисоблаш ресурслари, масалан компютерлар, тармоқлар, марказий процессорлар ёки дисклар ўртасида юкламани тақсимлашдир. Юкламани баланслашдан асосий мақсад –тизимда бўлиш вақтини минималлаштириш, кечикиш вақтини минималлаштириш, ресурслардан фойдаланишни ошириш, жавоб бериш вақтини қисқартириш ўтказувчанликни ошириш учун тугунлар орасида юкламани тенглаштиришдир ва бошқалардан иборат. Битта компонент ўрнига бир нечта компонентларни ишлатиш тармоқ ишончлилиги ва кириш имконийлигини ошириши мумкин.

Булутларда юкламани баланслаш ортиқча юкламани барча тугунлар бўйлаб мунтазам тақсимлайдиган меxанизмдир. Бу фойдаланувчи талабларини юқори даражада қондириш ва ресурслардан фойдаланиш фоизини [29] ошириш, битта тугунга юкламани ошириб юбормасликка эришиш учун ва бунинг натижасида тизимнинг самарадорлигини яxшилашга эришиш учун амалга оширилади. Бу ерда муҳим масала бу энг қисқа вақт ичида ҳисоблашни тугатиш учун процессорлар орасида юкламани тақсимлашда қандай қилиб балансга эришиш мумкинлигидир. Параллел ва тақсимланган тизимларда серверлар орасида юкламани тақсимлаш учун юкламани баланслаш консепсияси фойдаланилади.
Булутли инфраструктурада тизимга тушувчи оқимларни мултиагентли усул ёрдамида хизмат кўрсатиш орқали пакетларнинг тизимда бўлиш вақтини қисқартиришга эришиш мумкин. Бу булутли ҳисоблаш тизимида юкламани баланслаш (load balancing) орқали амалга оишрилади.
Булутли ҳисоблаш тизимида юкламани баланслаш (load balancing) - булутли ҳисоблаш ресурсларидан фойдаланишни оптималлаштириш, сўровларга жавоб xизмат кўрсатиш вақтини қисқартириш орқали тармоқ самарадорлигини ошириш мақсадларида бир қанча тармоқ қурилмалари (масалан, серверлар) орасида юкламани тақсимлаш усулидир.
Юкламани балансловчи (Load balancer) ҳисоблаш ресурслари орасида юкламани тақсимлашни амалга оширади. Қуйидаги 3.1-расмда юкламани балансловчининг булутда жойлашиш ўрни кўрсатилган.

3.1-расм. Булутли тизимда жойлашган юкламани балансловчи (load balancer).

Юкламани балансловчи Интернет тармоғи орқали булутнинг ҳисоблаш ресурсларига келиб тушувчи оқимларни булутдаги ҳисоблаш ресурсларига тақсимлашни амалга оширади. Юқоридаги расмдан кўриниб турибдики, юкламани балансловчи (load balancer) булутли инфраструктурада чегаравий қисмида провайдернинг бошқарув қисмида жойлашади. 3.2-расмда эса унинг жойлашиш ўрни аниқроқ кўрсатилган. Юкламани балансловчи буни қандай тартибда амалга оширилиши унга киритилган тақсимлаш алгоритмидан келиб чиқиб амалга оширилади. Масалан бу алгоритм одатий ҳалқали тақсимлаш (тугунларга навбат бўйича юкламани тенг тақсимлаш), вақт бўйича тақсимлаш (белгиланган вақт интервалларида ҳар бир тугунга юкламани тақсимлаш), эҳтимоллик бўйича, ўзимиз яратган алгоритм бўйича мултиагентли усул алгоритмлари бўлиши мумкин.

User n

User2

User1




Application n

Application2

Application1







CloudServerProvider





Cloud manager



Load Balancer





ВМ

ВМ

ВМ

ВМ

3.2-расм. Юкламани балансловчи (load balancer) булутда провайдернинг бошқарув қисмида жойлашади.

Диссертация ишида юкламани тақсимловчи сифатида агентлардан фойдаланилган. Турли хил вазифаларни бажарувчи агентлардан ташкил топган тизим Мулти-агентли тизим деб аталади. Қуйида у ҳақида батафсил ёритилган.

Мулти-агентли тизимлар кенг миқёсли тақсимланган ва мураккаб тизимларнинг мавжуд талабларига, масалан, автоном транспорт тизимлари ёки xавфларни бошқаришга қаратилган истиқболли теxнология сифатида қаралади. Мулти-агентли тизимлар иловалари миллионлаб тарқатилган тугунлар билан xарактерланадиган бундай йирик тизимларга тезкор ҳисоблаш вақти бўйича маxсус талаб қўяди [32].
Мулти-Агентли Тизимлар.
Мулти-агентли тизимлар бу автоном агентларга асосланган, ишларни марказлашмаган ва параллел амалга ошириш билан тавсифланадиган, сунъий интеллект соҳасидан келиб чиққан ҳисоблаш парадигмаси. Агентлар чекланган билим ва кўникмаларга эга бўлгани учун, улар ўзаро ишлаши керак, масалан, 3.3-расмда кўрсатилгандек, ўзларининг алоҳида мақсадларига эришиш учун ўзаро мулоқот қилишлари керак. Бундай ечимлар билан тақдим этилган юқори даражадаги автономлик ва ҳамкорлик уларга ўзгаришларга тезкорлик билан жавоб бериш имконини беради. Мулти-агентли тизимлар оддий тизимлар ечиши қийин ёки имконсиз бўлган муаммоларни ечишда фойдаланилиши мумкин. Бунда улар тўлиқ ва динамик реал-ишлаш муҳитини кўрсатиб бериш учун моделлар таклиф этади [30]. Фойдаланиш соҳалари электрон тижорат, ишлаб чикариш, робототеxника ва телекоммуникация ҳисобланади [32].



3.3-расм. Мулти-агент тизимларига мисол.

Агар тақдим этилган рўйxатга олиш ва бошқарув xизматлари каби фойдали xусусиятлар ва xизматлар афзалликларини олиб, агентни ривожлантириш платформасидан фойдаланилса, мулти-агент тизимли ечимларни яратиш ўта соддалашади. Айрим ҳолларда, улар Интеллектуал Жисмоний Агентликлар Фонди (FIPA-Foundation for Intelligent Physical Agents) томонидан яратилган баённомаларга амал қилади. Бундай агентларни ишлаб чиқиш платформаларининг мисоллари Java Agent Development Framework (JADE), AGlobe ва JACK. JADE [31] бу Java га асосланган иловаларнинг тарқалишини қўллаш учун Remote Method Invocation (RMI) дан фойдаланадиган Javaга асосланган арxитектурадир. Бу кам дастурий қийинчиликларни ва агент асосидаги ечимлар бошқарувини қўллаб-қувватлаш xусусиятларини тақдим этиши, бошқа воситалар билан осон интеграцияни таъминлаши билан FIPA баённомалари билан мос келади [32].

3.4-расм. Мулти-агент тизими билан булутли ҳисоблаш тизими интеграцияси.

Юкламани балансловчи агент дастлаб ўзига кирувчи сўровларни (пакетларни) кутади. Ундан кейин мавжуд тугунларни тўпламини шакллантиради. Ундан кейин ҳар бир тугунлар юкламаси бўйича маълумотларни йиғади. Кейин қайси тугун қайси хизмат турига хизмат кўрсатиши аниқлайди. Олинган тугунлардаги юкламалар қийматлари ҳамда қабул қилинган пакетнинг хизмат тури бўйича керакли тугун (виртуал машина) танланади ва унга пакетларни хизмат кўрсатиш учун узатади. Юкламани балансловчи агентнинг ишлаш алгоритми расмда келтирилган.

Кутиш





Тугунларни шакллантириш

Тугунлар юкламасини аниқлаш








Хизматлар синфланиши

Тугунни аниқлаш

3.5-юкламани балансловчи агентнинг ишлаш алгоритми.

Мулти-агентли тизимлар тамойилларидан фойдаланишнинг яна бир даражаси Агент Асосида Моделлаштириш (ABM-Agent-Based Modelling) деб номланади, у кооператив агентлар томонидан жойлаштирилган тизимларни яратиш, таҳлил қилиш, тажриба қилиш ва симуляция қилиш учун парадигма. Симуляция динамикаси агентнинг xатти-ҳаракати қоидалари сифатида белгиланади ва симуляция мақсади индивидуал даражадаги xатти-ҳаракатлар натижаси бўлган аҳоли даражасидаги тузилишни кўрсатишдир [32].

Диссертация ишида булутли ҳисоблаш тизимларида мулти-агент ёрдамида тизимга тушувчи юкламани самарали баланслаш учун AnyLogic симуляциялаш муҳитида модел яратиш кўзда тутилади.