Dynamic mathematical model for resource management and scheduling in cloud computing environments

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorKovalenko, Vladyslav
dc.contributor.authorZhdanova, Olena
dc.date.accessioned2025-04-16T11:40:25Z
dc.date.available2025-04-16T11:40:25Z
dc.date.issued2024
dc.description.abstractThe object of the research is resource management and scheduling in Kubernetes clusters, in particular, data centers. It was determined that in many publications dedicated to optimization models of scheduling for Kubernetes, mathematical models either do not include constraints at all, or only have the constraints determined on the high level only. The purpose of the research is the creation of a dynamic low-level mathematical optimization model for resource management and scheduling in cloud computing environments that utilize Kubernetes. Examples of such environments include the data centers where the customers can rent both dedicated servers and resources of shared hosting servers that are allocated on demand. The suggested model was created using the principles of creation of mathematical models of discrete (combinatorial) optimization, and was given the name “dynamic” because it takes the time parameter into account. The model receives data about individual servers in the cluster and individual pods that should be launched as an input. The model aims to regulate not only individual assignments of pods to nodes, but also turning on and off the servers. The model has objectives of: minimization of the average number of shared hosting servers running; maximization of the average resource utilization coefficient on such servers; minimization of the number of occasions when the servers are turned on and off; minimization of resource utilization by the pods that are running on shared hosting servers but created by the customers renting the dedicated servers. The model considers resource constraints, among other limitations.
dc.description.abstractotherОб’єктом дослідження є управління ресурсами та складання розкладів у кластерах Kubernetes, зокрема у центрах обробки даних. Було визначено, що у багатьох публікаціях, присвячених оптимізаційним моделям складання розкладів для Kubernetes, математичні моделі або не містять обмежень взагалі, або мають обмеження, визначені лише на високому рівні. Метою дослідження є побудова динамічної низькорівневої математичної оптимізаційної моделі для управління ресурсами та складання розкладів у середовищах хмарних обчислень, що використовують Kubernetes. До прикладів таких середовищ відносяться центри обробки даних, де клієнти мають змогу орендувати як виділені сервери, так і ресурси серверів спільного хостингу, що виділяються на вимогу. Запропонована модель була побудована із використанням принципів побудови математичних моделей дискретної (комбінаторної) оптимізації та отримала назву динамічної, оскільки враховує параметр часу. Модель приймає на вхід дані про окремі сервери кластера та про окремі Pod’и, що мають бути запущеними. Модель має на меті регулювати не лише окремими призначеннями Pod’ів на вузли, але і вмиканням і вимиканням серверів. Модель має цільові функції: мінімізації середньої кількості запущених серверів спільного хостингу; максимізації середнього коефіцієнту використання ресурсів на таких серверах; мінімізації кількості увімкнень та вимикань серверів; мінімізації використання ресурсів Pod’ами, що запущені на серверах спільного хостингу, але створені замовниками, що орендують виділені сервери. Модель приймає до уваги: обмеження на обсяги ресурсів; обмеження на здатність окремих Pod’ів бути запущеними на окремих вузлах; технічні обмеження, як-от неможливість запускати або зупиняти Pod більш ніж один раз, переміщувати Pod з вузла на вузол, чи запускати Pod більш ніж на одному вузлі.
dc.format.pagerangePp. 90-100
dc.identifier.citationKovalenko, V. Dynamic mathematical model for resource management and scheduling in cloud computing environments / Vladyslav Kovalenko, Olena Zhdanova // Information, Computing and Intelligent systems. – 2024. – No. 5. – Pp. 90-100. – Bibliogr.: 21 ref.
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535.2786-8729.5.2024/316545
dc.identifier.orcid0009-0001-8723-914X
dc.identifier.orcid0000-0002-8787-846X
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/73395
dc.language.isoen
dc.publisherNational Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute"
dc.publisher.placeKyiv
dc.relation.ispartofInformation, Computing and Intelligent systems, No.5
dc.subjectcloud computing
dc.subjectorchestration
dc.subjectKubernetes
dc.subjectoptimization
dc.subjectmathematical modeling
dc.subjectхмарні обчислення
dc.subjectоркестрація
dc.subjectоптимізація
dc.subjectматематичне моделювання
dc.subject.udc004.047, 005.8, 519.85
dc.titleDynamic mathematical model for resource management and scheduling in cloud computing environments
dc.title.alternativeДинамічна математична модель для управління ресурсами та складання розкладів у середовищах хмарних обчислень
dc.typeArticle

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
90-100.pdf
Розмір:
832.29 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Information, Computing and Intelligent systems, No. 5