Mô hình nền tảng máy chủ chia sẻ và bài toán vector packing trong cung cấp tài nguyên cho dịch vụ ảo hóa

Tóm tắt Mô hình nền tảng máy chủ chia sẻ và bài toán vector packing trong cung cấp tài nguyên cho dịch vụ ảo hóa: ... nhu cầu lỏng. Nhu cầu chặt biểu thị phần trăm cụ thể của tài nguyên yêu cầu, dịch vụ không hưởng lợi từ phần lớn hơn và không thể hoạt động với phần nhỏ hơn từ tài nguyên được cung cấp. Ví dụ, một dịch vụ có 2 nhu cầu chặt: nó yêu cầu 80% không gian RAM và 20% không gian đĩa của máy chủ. Nhu cầu...à NP-C và được phát biểu như sau: Cho tập A gồm các phần tử là các vector d chiều được biểu diễn bởi bộ d(ai1, a i 2, ..., a i d) và tập B gồm các phần tử là các vector d chiều được biểu diễn bởi bộ d(1, 1, ..., 1). Đặt các phần tử của tập A vào trong các phần tử của tập B sao cho ∑ i∈B a ..., FirstFitDesMax và FirstFitDesLex. Cố định Dk, các thuật toán này được thực hiện với độ phức tạp O(D log Y +DY ). Phương pháp thực nghiệm Để đánh giá các thuật toán, ta tạo ra tập các mẫu thực nghiệm một cách ngẫu nhiên như sau: Xét S dịch vụ và Y máy vật lý với chiều tài nguyên D. Tương ứng vớ...

pdf10 trang | Chia sẻ: havih72 | Lượt xem: 110 | Lượt tải: 0download
Nội dung tài liệu Mô hình nền tảng máy chủ chia sẻ và bài toán vector packing trong cung cấp tài nguyên cho dịch vụ ảo hóa, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
hủ vật lý.
Phần còn lại của bài báo được tổ chức như sau: Mục 2 dành để mô hình hóa bài toán
cung cấp tài nguyên trong nền tảng máy chủ chia sẻ. Mục 3 giới thiệu sơ lược bài toán vector
packing và các kết quả nghiên cứu về nó. Mục 4 trình bày giải pháp cho bài toán cung cấp tài
nguyên của máy chủ chia sẻ và cuối cùng là phần kết luận cùng hướng phát triển.
2. CUNG CẤP TÀI NGUYÊN CHO DỊCH VỤ ẢO HÓA
Ảo hóa có thể được định nghĩa là sự trừu tượng các tài nguyên tính toán trong lưu trữ,
thực hiện lệnh, tổ chức bộ nhớ, truyền thông trong mạng, . . . Hiện nay, công nghệ ảo hóa có
thể kết hợp hoặc phân chia tài nguyên tính toán để biểu diễn trong một hoặc nhiều môi trường
hoạt động. Kiến trúc phân tầng trong công nghệ ảo hóa được trình bày trong [1]. Trong đó,
tầng ảo hóa đưa ra lịch trình, phân phối tài nguyên từ các máy chủ vật lý cho các máy ảo và
làm cho mỗi máy ảo như nó hoàn toàn sở hữu tài nguyên này.
Trong mục này sẽ bày mô hình cung cấp tài nguyên dựa trên nền tảng máy chủ chia sẻ
trong việc cung cấp tài nguyên (tài nguyên vật lý) cho dịch vụ ảo hóa; đưa ra một số khái
niệm về tài nguyên, nhu cầu tài nguyên; công thức tính cho vấn đề cung cấp tài nguyên trên
cơ sở bài toán quy hoạch tuyến tính với ràng buộc tối ưu và mục tiêu là tối thiểu hóa số máy
chủ vật lý; thiết lập độ phức tạp của bài toán.
2.1. Mô hình cung cấp tài nguyên
Xét một nền tảng máy chủ chia sẻ đồng nhất gồm cụm các máy chủ vật lý có cấu hình
giống nhau, được kết nối bằng thiết bị mạng tốc độ cao để chia sẻ tài nguyên nhằm cung cấp
cho dịch vụ ảo hóa (xem Hình 1). Mỗi dịch vụ ảo hóa gồm có một hoặc nhiều máy ảo và hệ
thống đảm bảo rằng các yêu cầu dịch vụ gửi đến máy chủ vật lý thích hợp.
Khi hệ thống nhận được yêu cầu cung cấp cụm máy (ảo) để thực thi các ứng dụng, hệ
thống sẽ đáp ứng bằng cách thiết lập một hoặc nhiều máy ảo để thực thi yêu cầu đó. Các máy
62 PHẠM NGUYỄN MINH NHỰT, ĐOÀN VĂN BAN, LÊ VĂN SƠN
ảo chạy trên máy chủ vật lý dưới sự quản lý của hypersivor [1] và tiêu thụ tài nguyên theo tỷ
lệ khác nhau. Hệ thống quản lý các máy ảo có nhiệm vụ kiểm soát các hypersivor để xác định
tỷ lệ tiêu thụ tài nguyên của các máy ảo. Cuối cùng, bộ cung cấp tài nguyên có nhiệm vụ ra
quyết định từ chối hoặc đáp ứng các yêu cầu và phân chia tỷ lệ tài nguyên đến các máy ảo.
Hình 1. Hệ thống gồm một nền tảng máy chủ chia sẻ có 9 máy vật lý và cụm máy ảo có 3
loại máy ảo
Mục đích của nghiên cứu là xây dựng bài toán như một phần của bộ cung cấp tài nguyên
và dựa trên các thuật toán chuẩn của bài toán vector packing được đưa ra trong tài liệu [8],
đề xuất thuật toán để tìm số máy chủ vật lý tối thiểu dựa trên nhu cầu tài nguyên nhằm cung
cấp cho dịch vụ ảo hóa.
2.2. Tài nguyên và nhu cầu tài nguyên
Để đáp ứng nhu cầu tài nguyên cho dịch vụ ảo hóa, mỗi máy chủ vật lý cung cấp một số
loại tài nguyên, như: CPU, dung lượng RAM, băng thông I/O,... Trong thực tế, mỗi dịch vụ
ảo hóa có hai loại nhu cầu tài nguyên: nhu cầu chặt và nhu cầu lỏng. Nhu cầu chặt biểu thị
phần trăm cụ thể của tài nguyên yêu cầu, dịch vụ không hưởng lợi từ phần lớn hơn và không
thể hoạt động với phần nhỏ hơn từ tài nguyên được cung cấp. Ví dụ, một dịch vụ có 2 nhu
cầu chặt: nó yêu cầu 80% không gian RAM và 20% không gian đĩa của máy chủ. Nhu cầu lỏng
biểu thị phần trăm tối đa của tài nguyên mà dịch vụ có thể sử dụng, dịch vụ không hưởng lợi
từ phần lớn hơn nhưng có thể hoạt động với phần nhỏ hơn với chi phí giảm. Ví dụ, một dịch
vụ có 2 nhu cầu lỏng: nó có thể sử dụng lên đến 40% băng thông I/O và lên đến 60% công
suất CPU của máy chủ.
Tỷ số giữa phần trăm tài nguyên được cung cấp và phần trăm tài nguyên nhu cầu lỏng
gọi là năng suất dịch vụ (NSDV). Ví dụ, khi dịch vụ có nhu cầu lỏng CPU là 60%, nhưng chỉ
được cung cấp 30%, thì NSDV là 30/60 = 0.5. Việc sử dụng tài nguyên đối với nhu cầu lỏng
thường là quan hệ tuyến tính. Chẳng hạn, trong ví dụ trên, nếu dịch vụ được cung cấp 30%
CPU (tức là chỉ một nửa so với nhu cầu) thì khả năng nó chỉ sử dụng 20% băng thông I/O
(tức là chỉ một nửa so với nhu cầu). Điều này phù hợp với thực tế vì khi phần trăm công suất
CPU cần cung cấp cho các ứng dụng giảm, dẫn đến tiêu hao tài nguyên khác cũng bị giảm
(trong trường hợp này là băng thông I/O).
Như vậy, để đơn giản NSDV của tất cả nhu cầu lỏng có thể biểu diễn cùng một giá trị và
giá trị của nó nằm trong khoảng 0 và 1. Trường hợp đặc biệt, nếu NSDV bằng 0 thì dịch vụ
không được cung cấp tài nguyên (lỗi do thủ tục cung cấp tài nguyên), nếu NSDV bằng 1 thì
MÔ HÌNH NỀN TẢNG MÁY CHỦ CHIA SẺ VÀ BÀI TOÁN VECTOR PACKING 63
tài nguyên được cung cấp bằng với tài nguyên được yêu cầu. Tuy nhiên, cần xét đến trường
hợp có ràng buộc NSDV theo quy định đáp ứng yêu cầu QoS, ràng buộc đó được biểu diễn
bởi tích số giữa nhu cầu lỏng với yêu cầu QoS và được gọi là nhu cầu lỏng ràng buộc. Ta cũng
giả định rằng nhu cầu chặt hoàn toàn độc lập nhu cầu lỏng, cung cấp tài nguyên cũng bị lỗi
nếu nhu cầu chặt của dịch vụ không được đáp ứng.
2.3. Hàm mục tiêu và các ràng buộc
Giả định mỗi dịch vụ ảo hóa là một máy ảo riêng lẻ và có nhu cầu tài nguyên không đổi
(trường hợp tĩnh). Ta xây dựng bài toán cung cấp tài nguyên (VSMSA) trên cơ sở bài toán
quy hoạch tuyến tính với các biến hữu tỷ và nguyên. Xét Si dịch vụ, với i = 1, ..., n;Si > 0.
Các cụm máy chủ có Yj máy vật lý giống nhau, với j = 1, ...,m;Yj > 0. Mỗi máy chủ cung
cấp Dk loại tài nguyên, với k = 1, ..., d và ma trận nhu cầu tài nguyên là
Requirements Matrix =

r11 r12 ... r1d
r21 r22 ... r2d
... ... ... ...
rn1 rn2 ... rnd
 (2.1)
trong đó, phần tử rik biểu thị nhu cầu tài nguyên của dịch vụ thứ i với loại tài nguyên k và
có giá trị giữa 0 và 1.
Ma trận cung cấp tài nguyên cho dịch vụ Si từ Yj máy chủ vật lý là
Allocation Matrix =

x11 x12 ... x1m
x21 x22 ... x2m
... ... ... ...
xn1 xn2 ... xnm
 (2.2)
trong đó, phần tử xij là số nhị phân có giá trị 1 nếu dịch vụ i chạy trên máy chủ vật lý j và
bằng 0 nếu ngược lại. Gọi αik là số nhị phân, bằng 1 nếu rik là một nhu cầu chặt, và bằng
0 nếu rik là một nhu cầu lỏng, βij biểu thị năng suất dịch vụ (NSDV) của dịch vụ Si trên
máy chủ Yj , yj số máy chủ vật lý để cung cấp tài nguyên cho dịch vụ i. Bài toán cung cấp
tài nguyên được biểu diễn dưới dạng bài toán quy hoạch tuyến tính với các ràng buộc và hàm
mục tiêu như sau
xij ∈ {0, 1}, βij ∈ Q, ∀i, j (2.3)
∑
j xij = 1, ∀i (2.4)
yj > xij , ∀i, j (2.5)∑
i (βij(1− αik) + αik)rikxij 6 1, ∀k, j (2.6)
và hàm mục tiêu là min
∑
j yj . (2.7)
Ràng buộc (2.3) xác định miền của các biến. Ràng buộc (2.4) biểu thị trạng thái có một
dịch vụ Si chạy trên máy chủ Yj . Ràng buộc (2.5) biểu thị trạng thái mà một máy chủ Yj có
được sử dụng hay không. Ràng buộc (2.6) biểu thị trạng thái mà tổng số phần trăm nhu cầu
tài nguyên cho dịch vụ Si luôn luôn nhỏ hơn hoặc bằng tổng số tài nguyên của máy chủ vật
64 PHẠM NGUYỄN MINH NHỰT, ĐOÀN VĂN BAN, LÊ VĂN SƠN
lý Yj , biểu thức trong phép lấy tổng cho thấy rằng: nếu nhu cầu tài nguyên rik là nhu cầu
lỏng thì αik = 0 và phần trăm tài nguyên Dk được sử dụng trên máy chủ Yj là βij × rik; nếu
nhu cầu tài nguyên rik là nhu cầu chặt thì αik = 1 và phần trăm tài nguyên Dk được sử dụng
trên máy chủ Yj là rik. Cuối cùng, ràng buộc (2.7) chính là hàm mục tiêu biểu thị số máy chủ
vật lý để cung cấp tài nguyên cho dịch vụ ảo hóa, là tối thiểu hóa yj .
2.4. Độ phức tạp
Để phân tích độ phức tạp của bài toán VSMSA, ta gọi bài toán quyết định của nó là
VSMSA-Dec như sau: Có hay không việc gán S dịch vụ, mỗi dịch vụ có nhu cầu tài nguyên
rik cho Y máy chủ ?
Định lý 1. Bài toán quyết định VSMSA-Dec là NP-C.
Chứng minh
(i) Dễ dàng nhận thấy bài toán VSMSA-Dec là NP. Bởi vì giải pháp nếu tồn tại có thể được
kiểm tra trong thời gian đa thức.
(ii) Xét bài toán vector packing (VP) được trình bày trong [8, 9] là NP-C và được phát biểu
như sau: Cho tập A gồm các phần tử là các vector d chiều được biểu diễn bởi bộ d(ai1, a
i
2, ..., a
i
d)
và tập B gồm các phần tử là các vector d chiều được biểu diễn bởi bộ d(1, 1, ..., 1). Đặt các
phần tử của tập A vào trong các phần tử của tập B sao cho
∑
i∈B a
i
j 6 1, ∀j = 1, ..., d.
Bài toán VSMSA dẫn được từ bài toán VP như sau: Xét số máy chủ vật lý là B (tức là,
Y = B), số dịch vụ là A (tức là, S = A), số loại tài nguyên là j (tức là k = j) và nhu cầu
tài nguyên của dịch vụ i ứng với loại tài nguyên k là aij (tức là rik = a
i
j). Với mỗi dịch vụ i,
thiết lập αik = 0 (tức là, chỉ xét nhu cầu lỏng, đối với nhu cầu cứng chứng minh tương tự).
Rõ ràng, bài toán VP cung cấp một giải pháp cho bài toán quyết định. Ngược lại, một giải
pháp cho bài toán quyết định của VSMSA sẽ cung cấp một giải pháp cho bài toán VP. Từ (i)
và (ii) là điều chứng minh. 
3. BÀI TOÁN VECTOR PACKING
Như đã trình bày trong mục 2.4, vector packing được xem như là bài toán lập lịch với tài
nguyên hạn chế. Đây là bài toán NP-C, các phiên bản của thuật toán tham lam (First Fit,
Best Fit, Next Fit) đã được Kou giới thiệu trong [8] và Maruyama giới thiệu trong [9], hành
vi trong trường hợp xấu nhất, trung bình đã được nghiên cứu trong các tài liệu [7, 11]. Kết
quả cho thấy rằng những thuật toán đó bảo đảm hiệu suất d + δ với d là chiều của vector,
δ là một hằng số, δ ≤ 1. Hơn thế nữa, trong tài liệu [13], Fernandez de la Vega trình bày
một thuật toán đảm bảo hiệu suất d + ε với mọi ε > 0 bằng cách tái sử dụng thuật toán có
hiệu suất đảm bảo 1 + ε. Các đảm bảo này đã được cải thiện trong công trình [14], trong đó
Chekuri đề xuất một thuật toán với độ phức tạp O(ln d) với hiệu suất đảm bảo 2 + ln d cho
d lớn. Gần đây, Bansal [15] đã đưa ra thuật toán với hiệu suất đảm bảo 1 + ln d.
Ý tưởng dựa trên các thuật toán giải bài toán vector packing để giải bài toán VSMSA, đó
là đặt Si vector Dk chiều vào Yj (trong trường hợp này Si là dịch vụ, Yj số là máy chủ vật lý
và Dk là loại tài nguyên). Trong phạm vi bài báo này, chỉ xem xét các thuật toán chuẩn: First
Fit, Best Fit được đưa ra trong [8]. Trước khi áp dụng các thuật toán này để đặt các phần tử
Si vào Yj , các phần tử Si được sắp xếp theo thứ tự giảm dần theo 3 tiêu chuẩn, đó là:
MÔ HÌNH NỀN TẢNG MÁY CHỦ CHIA SẺ VÀ BÀI TOÁN VECTOR PACKING 65
• Từ điển (Lexicographical): Cho k ≥ 1, θk = {(S1, S2, ..., Sk), ∀i, 0 ≤ Si ≤ 1} và
a, b ∈ θk.a ≤ b khi và chỉ khi a = b hoặc thành phần khác 0 đầu tiên của b − a là số
dương.
• Thành phần cực đại (Maximum Component): Cho k ≥ 1, θk = {(S1, S2, ..., Sk), ∀i, 0 ≤
Si ≤ 1} và a, b ∈ θk.a ≤ b khi và chỉ khi thành phần cực đại trong b không nhỏ hơn
thành phần cực đại trong a.
• Tổng cực đại (Maximum Sum): Cho k ≥ 1, θk = {(S1, S2, ..., Sk), ∀i, 0 ≤ Si ≤ 1} khi
và chỉ khi tổng các thành phần của b không nhỏ hơn tổng thành phần của a.
4. GIẢI PHÁP CHO BÀI TOÁN VSMSA
4.1. Giải pháp đúng
Giải pháp đúng cho bài toán VSMSA thực hiện trong thời gian theo hàm số mũ. Ta sử
dụng bộ giải công khai cho bài toán quy hoạch tuyến tính là lp-slover được đưa ra trong [12]
để tính toán giải pháp đúng cho trường hợp bài toán VSMSA nhỏ (vài ba dịch vụ) trên máy
tính đơn có bộ vi xử lý Intel Core Duo 1.86 GHz, RAM 2Gb trong thời gian dưới một giờ.
Trong trường hợp bài toán lớn (số dịch vụ lớn) giải pháp này không khả thi do độ phức
tạp của bài toán. Do đó, nội dung sau đây sẽ sử dụng các thuật toán chuẩn của bài toán vector
packing đã nêu ra trong Mục 3 để giải.
4.2. Giải pháp dựa trên các thuật toán chuẩn của bài toán vector packing
Dựa trên các thuật toán chuẩn của bài toán vector packing như đã trình bày trong Mục
3, có thể xây dựng thuật toán để giải bài toán VSMSA như sau:
Đầu vào: Tập các dịch vụ Si (mỗi dịch vụ có các nhu cầu tài nguyên rik tương ứng với loại
nhu cầu αik) và tập các máy vật lý Yj với năng suất dịch vụ βij .
Đầu ra: Tập các máy vật lý Yj tối thiểu được dùng (tương ứng xij = 1).
Các bước của thuật toán:
• Bước 1: Dựa trên nhu cầu tài nguyên rik, xây dựng vector Si có Dk chiều với các phần
tử là rik.
• Bước 2: Áp dụng các tiêu chuẩn sắp xếp, sắp xếp giảm dần các phần tử của vector Si.
• Bước 3: Áp dụng thuật toán First Fit, Best Fit để đặt lần lượt các phần tử của vector
Si vào các máy chủ vật lý Yj sao cho thỏa mãn điều kiện∑
i (βij(1− αik) + αik)rikxij 6 1, ∀k, j.
• Bước 4: Nếu đáp ứng nhu cầu tài nguyên chưa hoàn tất, quay lại bước 3.
• Bước 5: Nếu đáp ứng nhu cầu tài nguyên đã hoàn tất thì đầu ra là tập các máy vật lý
Yj (đây chính là giá trị của hàm mục tiêu của bài toán VSMSA).
66 PHẠM NGUYỄN MINH NHỰT, ĐOÀN VĂN BAN, LÊ VĂN SƠN
Như vậy, tổ hợp từ hai thuật toán tham lam First Fit, Best Fit cùng với 3 tiêu chí sắp xếp
như Mục 3, ta có được 6 thuật toán, đó là: BestFitDesSum, BestFitDesMax, BestFitDesLex,
FirstFitDesSum, FirstFitDesMax và FirstFitDesLex. Cố định Dk, các thuật toán này được
thực hiện với độ phức tạp O(D log Y +DY ).
Phương pháp thực nghiệm
Để đánh giá các thuật toán, ta tạo ra tập các mẫu thực nghiệm một cách ngẫu nhiên như
sau: Xét S dịch vụ và Y máy vật lý với chiều tài nguyên D. Tương ứng với mỗi dịch vụ, số
nhu cầu chặt là D/2 và số nhu cầu lỏng là D/2. Tất cả các nhu cầu tài nguyên được lấy mẫu
từ một phân bố xác suất với trung bình µ và độ lệch chuẩn δ. Mỗi dịch vụ có ρ xác suất để
có một yêu cầu QoS.
Ta giả định giá trị của các tham số như sau. Năng suất dịch vụ βij = 0.5, số dịch vụ
S = 32, 64, 128, 256, 512 chiều tài nguyên D = 6 (trong đó, Số nhu cầu chặt = Số nhu cầu
lỏng = 3 ), µ = 0.5, δ = 0.25, 0.5, 1.0, ρ = 0.25, 0.5, 1.0 và tất cả các yêu cầu QoS có giá
trị là 0.5 (tức là một nữa nhu cầu lỏng của dịch vụ phải được đáp ứng). Thực nghiệm với các
giá trị khác hoặc với các giá trị ngẫu nhiên cũng dẫn đến kết quả tương tự. Tương ứng với
các giá trị đó sẽ có 1× 5× 1× 1× 3× 3 = 45 kịch bản. Với mỗi kịch bản, có thể tạo ra 100
mẫu ngẫu nhiên, như vậy sẽ có 4500 mẫu dữ liệu đầu vào để đánh giá thuật toán. Các mẫu
thực nghiệm được tạo ra lưu vào tập tin có cấu trúc như Hình 2.
Hình 2. Cấu trúc tập tin dữ liệu thực nghiệm
Với mỗi thuật toán, ta sử dụng hai thước đo, thước đo thứ nhất là số máy chủ vật lý tối
thiểu tương ứng với 5 giá trị của số dịch vụ là S = 32; 64; 128; 256; 512. Thước đo thứ hai là
thời gian thực hiện thuật toán tính bằng giây. Giá trị của hai thước đo được lấy trung bình
từ 900 (tức là, 3 × 3 × 100) mẫu thực nghiệm. Chương trình mô phỏng các thuật toán được
thực hiện bằng ngôn ngữ C++ và thời gian thực hiện được đo trên máy tính đơn có bộ vi xử
lý Intel Core Duo 1.86 GHz, RAM 2Gb.
Kết quả và nhận xét
Giá trị số máy chủ vật lý tối thiểu (giá trị hàm mục tiêu) tương ứng với số dịch vụ khi
thực hiện các thuật toán được trình bày trong Bảng 1. Thời gian thực hiện các thuật toán
tương ứng với số dịch vụ được trình bày trong Bảng 2.
Để trình bày trực quan về mối quan hệ giữa số dịch vụ với số máy chủ tối thiểu và thời
gian thực hiện của mỗi thuật toán, ta biểu diễn các mối quan hệ thông qua đồ thị trong Hình
3 và Hình 4.
Căn cứ kết quả trên bảng số liệu và đồ thị cho thấy: thời gian thực hiện thuật toán và
số máy chủ vật lý tối thiểu tỷ lệ thuận với số dịch vụ, thời gian thực hiện thuật toán tương
MÔ HÌNH NỀN TẢNG MÁY CHỦ CHIA SẺ VÀ BÀI TOÁN VECTOR PACKING 67
đối nhỏ và có thể áp dụng trong thực tế. Khi số dịch vụ nhỏ thì giá trị của hai thước đo này
không khác biệt nhau nhiều giữa các thuật toán. Ngược lại, trong trường hợp số dịch vụ lớn
(S ≥ 256) thì có sự khác biệt rõ rệt, trong đó thuật toán BestFitDesLex cho số máy chủ vật
lý tối thiểu thấp nhất còn thời gian thực hiện thuật toán FirstFitDesLex có giá trị ngắn nhất.
Do đó, khi cung cấp tài nguyên cho dịch vụ ảo hóa (số dịch vụ lớn) mà quan tâm về thời gian
thực hiện thì thuật toán FirstFitDesLex phù hợp, ngược lại khi quan tâm về số máy chủ vật
lý tối thiểu thì thuật toán BestFitDesLex phù hợp.
Bảng 1. So sánh số máy vật lý tối thiểu khi thực hiện các thuật toán
Bảng 2. So sánh thời gian thực hiện các thuật toán
Hình 3. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa số máy vật lý tối thiểu với số dịch vụ
68 PHẠM NGUYỄN MINH NHỰT, ĐOÀN VĂN BAN, LÊ VĂN SƠN
Hình 4. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa thời gian thực hiện với số dịch vụ
5. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Nội dung bài báo trình bày vấn đề cung cấp tài nguyên (tài nguyên vật lý) tĩnh, đa chiều
dựa trên nền tảng máy chủ chia sẻ đồng nhất cho dịch vụ ảo hóa với ràng buộc tối ưu; mỗi
dịch vụ là một máy ảo đơn lẻ; nhu cầu tài nguyên không đổi trong thời gian thực hiện và đảm
bảo các yêu cầu QoS. Chúng tôi đã xây dựng công thức tính cho bài toán cung cấp tài nguyên
VSMSA trên cơ sở bài toán quy hoạch tuyến tính với mục tiêu tối thiểu hóa số máy chủ vật
lý; thiết lập độ phức tạp của bài toán; dựa trên ý tưởng từ các thuật toán chuẩn của bài toán
vector packing trong tài liệu [8], đưa ra 6 thuật toán để cài đặt và đánh giá để giải bài toán
VSMSA. Hướng nghiên cứu mở rộng và phát triển của đề tài là bài toán cung cấp tài nguyên
động trong môi trường không đồng nhất cho dịch vụ ảo hóa, là hướng nghiên cứu cần thiết
và cũng đang được các nhà chuyên môn quan tâm.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Lê Văn Sơn, Phạm Nguyễn Minh Nhựt, Vấn đề cung cấp tài nguyên máy ảo trên cơ sở hạ tầng
tính toán đám mây, Tạp chí Khoa học và Công nghệ, Đại học Đà Nẵng 5 (11) (2012) 63–71.
[2] A. Legrand, A. Su, and F. Vivien, Minimizing the stretch when scheduling flows of divisible
requests, Journal of Scheduling 11 (5) (2008) 381–404.
[3] B. Urgaonkar, P. Shenoy, and T. Roscoe, Resource overbooking and application profiling in
shared hosting platforms, SIGOPS Operating Systems Review 36 (SI) (2002) 239–254.
[4] M. Aron, P. Druschel, and W. Zwaenepoel, Cluster reserves: a mechanism for resource manage-
ment in cluster-based network servers, Proceedings of the 2000 ACM Sigmetrics Interna-
tional Conference on Measurement and Modeling of Computer Systems, New York, USA,
2000 (90–101).
[5] W. Leinberger, G. Karypis, and V. Kumar, Multi-capacity bin packing algorithms with appli-
cations to job scheduling under multiple constraints, Proceedings of the 1999 International
Conference on Parallel Processing, Aizu-Wakamatsu City, Japan, 1999 (404–412).
MÔ HÌNH NỀN TẢNG MÁY CHỦ CHIA SẺ VÀ BÀI TOÁN VECTOR PACKING 69
[6] M. A. Bender, S. Chakrabarti, and S. Muthukrishnan, Flow and stretch metrics for scheduling
continuous job streams, Proceeding SODA ’98 Proceedings of the ninth Annual ACM-
SIAM Symposium on Discrete Algorithms, San Francisco, California, USA, 1998 (270–279).
[7] J. Csirik, J. B. G. Frenk, M. Labbe, and S. Zhang, On multidimensional vector bin packing,
Acta Cybernetica 9 (4) (1990) 361–369.
[8] L. T. Kou, G. Markowsky, Multidimensional bin packing algorithms, IBM Journal of Research
and Development 21 (5) (1977) 443–448.
[9] K. Maruyama, S. K. Chang, and D. T. Tang, A general packing algorithm for multidimensional
resource requirements, International Journal of Computer and Information Sciences 6
(2) (1977) 131–149.
[10] Trịnh Thị Thúy Hằng, Lê Trọng Vĩnh, Hoàng Chí Thành, Nguyễn Thanh Thủy, Tối ưu đa mục
tiêu trong việc lập lịch cho hệ thống tính toán lưới, Tạp chí Tin học và Điều khiển học 25
(1) (2009) 79–87.
[11] N. Roy, J. S. Kinnebrew, N. Shankaran, G. Biswas, and D. C. Schmidt, Toward effective multi-
capacity resource allocation in distributed real-time and embedded systems, Proceedings of
the 11th Symposium on Object Oriented Real-Time and Distributed Computing, Orlando,
Florida, USA, 2008 (124–128).
[12] 
[13] W. Fernandez de la Vega and G. S. Lueker, Bin packing can be solved within 1 + ε in linear
time, Combinatorica 1 (4) (1981) 349–355.
[14] C. Chekuri and S. Khanna, On multi-dimensional packing problems, SIAM Journal on Com-
puting 33 (4) (2004) 837–851.
[15] N. Bansal, A. Caprara, and M. Sviridenko, Improved approximation algorithms for multidimen-
sional bin packing problems, FOCS ’06: Proceedings of the 47th Annual IEEE Symposium
on Foundations of Computer Science, Washington, DC, USA, 2006 (697–708).
Ngày nhận bài 29 - 10 - 2013
Nhận lại sau sửa ngày 20 - 01 - 2014

File đính kèm:

  • pdfmo_hinh_nen_tang_may_chu_chia_se_va_bai_toan_vector_packing.pdf