Method of the server horizontal load balancing for reducing energy consumption
| dc.contributor.author | Skulysh, Mariia A. | |
| dc.contributor.author | Umakoglu Inci | |
| dc.date.accessioned | 2024-12-09T09:33:38Z | |
| dc.date.available | 2024-12-09T09:33:38Z | |
| dc.date.issued | 2024 | |
| dc.description.abstract | Проблематика. Горизонтальне балансування навантаження на сервер є важливим аспектом сучасних обчислювальних систем, особливо в хмарних середовищах. Ефективне управління вхідними потоками додатків має важливе значення для забезпечення оптимального використання ресурсів і мінімізації енергоспоживання. Це дослідження присвячено розробці методу управління вхідним потоком заявок для зменшення споживання енергії при горизонтальному балансуванні навантаження на сервер. Мета досліджень. Основною метою є розробка методу управління вхідним потоком заявок для зниження енергоспоживання при горизонтальному балансуванні навантаження на сервер. Це передбачає визначення максимально допустимої кількості додатків, які можуть одночасно надходити в систему для обслуговування, забезпечуючи при цьому, щоб обсяг використовуваних ресурсів був близький до сумарного максимально можливого обсягу ресурсів. Метод спрямований на мінімізацію дисперсії елементів послідовності максимально допустимої кількості заявок та дисперсії елементів послідовностей обсягів використаних ресурсів. Методика. Метод включає декілька ключових кроків: Схема згладжування вхідного навантаження: Для згладжування вхідного навантаження пропонується статичний метод управління. Для цього розробляється схема згладжування вхідного навантаження, яка являє собою набір значень максимально допустимої кількості заявок (послідовність {ki}), що надходять на вхід системи за малий інтервал часу Δti. Послідовність вибирається таким чином, щоб обсяг використовуваних ресурсів був близьким до сумарного максимально можливого обсягу ресурсів. Генетичний алгоритм: Вибір послідовності {ki} здійснюється за допомогою генетичного алгоритму. Алгоритм включає операції кросинговеру, мутації та відбору для мінімізації дисперсії елементів послідовності та дисперсії елементів послідовностей обсягів використаних ресурсів. Розподіл ресурсів: Метод передбачає виділення ресурсів для обслуговування заданого типу сервісу. Параметри сервера, які характеризуються як ресурси системи, що обслуговує додатки, зазвичай розраховуються для середніх значень параметрів вхідного потоку. Введення затримки: Для управління процесом обробки заявок і запобігання дефіциту ресурсів вводиться затримка для частини заявок, які збігаються зі сплеском навантаження. Час затримки визначається таким чином, щоб затримані заявки не потрапляли в систему до тих пір, поки попередній сплеск навантаження не буде успішно обслужений в ресурсоємному функціональному блоці. Результати. До результатів дослідження можна віднести розробку методу управління вхідним потоком заявок для зменшення енергоспоживання при горизонтальному балансуванні навантаження сервера. Метод передбачає використання генетичного алгоритму для вибору послідовності {ki}, що мінімізує дисперсію елементів послідовності та дисперсію елементів послідовностей об'ємів використаних ресурсів. Висновки. В результаті дослідження зроблено висновок, що запропонований метод управління вхідним потоком заявок дозволяє ефективно зменшити енергоспоживання при горизонтальному балансуванні навантаження на сервер. Метод полягає у використанні генетичного алгоритму для вибору послідовності {ki}, що забезпечує ефективне використання системних ресурсів та мінімізує дисперсію елементів послідовності та дисперсію елементів послідовностей об'ємів використаних ресурсів. Метод може бути застосований у різних сценаріях, де ефективне використання системних ресурсів є критично важливим, наприклад, у середовищах хмарних обчислень. | |
| dc.description.abstractother | Background. Server horizontal load balancing is a crucial aspect of modern computing systems, particularly in cloud computing environments. The efficient management of incoming flows of applications is essential to ensure optimal resource utilization and minimize energy consumption. This study focuses on developing a method for managing the incoming flow of applications to reduce energy consumption in server horizontal load balancing. Objective. The primary objective is to develop a method for managing the incoming flow of applications to reduce energy consumption in server horizontal load balancing. This involves identifying the maximum permissible number of applications that can simultaneously enter the system for service, ensuring that the volume of resources used is close to the total maximum possible amount of resources. The method aims to minimize the variance of the elements of the sequence of maximum allowable numbers of applications and the dispersion of the elements of the sequences of volumes of resources used. Methods. The method involves several key steps: Input Load Smoothing Scheme: A static control method is proposed to smooth the incoming load. This involves developing a scheme for smoothing the incoming load, which is a set of values of the maximum allowable number of requests (sequence {ki}) arriving at the system input for a small time interval Δti. The sequence is selected to ensure that the volume of resources used is close to the total maximum possible amount of resources. Genetic Algorithm: The selection of the sequence {ki} is carried out using a genetic algorithm. The algorithm involves crossover, mutation, and selection operations to minimize the variance of the elements of the sequence and the dispersion of the elements of the sequences of volumes of resources used. Resource Allocation: The method involves allocating resources for the maintenance of a given type of service. The parameters of the server, which are characterized as the resources of the system serving the applications, are usually calculated for the average values of the parameters of the input stream. Delay Introduction: To manage the application processing process and prevent resource shortages, a delay is introduced for a part of the applications that coincide with a surge in load. The delay time is determined so that delayed applications do not enter the system until the previous burst of load is successfully serviced in the resource-consuming functional block. Results. The results of the study include the development of a method for managing the incoming flow of applications to reduce energy consumption in server horizontal load balancing. The method involves the use of a genetic algorithm to select the sequence {ki} that minimizes the variance of the elements of the sequence and the dispersion of the elements of the sequences of volumes of resources used. Conclusions. The study concludes that the proposed method for managing the incoming flow of applications can effectively reduce energy consumption in server horizontal load balancing. The method involves the use of a genetic algorithm to select the sequence {ki} that ensures efficient use of system resources and minimizes the variance of the elements of the sequence and the dispersion of the elements of the sequences of volumes of resources used. The method can be applied in various scenarios where efficient use of system resources is crucial, such as in cloud computing environments. | |
| dc.format.pagerange | Pp. 39-49 | |
| dc.identifier.citation | Skulysh, Mariia A. Method of the server horizontal load balancing for reducing energy consumption / Mariia A. Skulysh, Umakoglu Inci // Information and telecommunication sciences : international research journal. – 2024. – Vol. 15, N. 1. – Pp. 39-49. – Bibliogr.: 15 ref. | |
| dc.identifier.doi | https://doi.org/10.20535/2411-2976.12024.39-49 | |
| dc.identifier.uri | https://ela.kpi.ua/handle/123456789/71062 | |
| dc.language.iso | en | |
| dc.publisher | National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute" | |
| dc.publisher.place | Kyiv | |
| dc.relation.ispartof | Information and telecommunication sciences : international research journal, Vol. 15, N. 1 | |
| dc.rights.uri | https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ | |
| dc.title | Method of the server horizontal load balancing for reducing energy consumption | |
| dc.type | Article |
Файли
Контейнер файлів
1 - 1 з 1
Ліцензійна угода
1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
- Назва:
- license.txt
- Розмір:
- 8.98 KB
- Формат:
- Item-specific license agreed upon to submission
- Опис: