Индексное регулируемое глубокое нейронное обучение Ружички для ресурсоэффективной балансировки нагрузки в облачной среде

Обложка
  • Авторы: Эллаккия М.1, Рави Т.2, Паннир Арокиарадж С.3
  • Учреждения:
    1. Колледж Кавери для женщин (автономный)
    2. Колледж Джамаля Мохаммеда (автономный), Тируччираппалли, филиал Университета Бхаратхидасан
    3. Государственный колледж искусств и науки Тантай Перияр (автономный), Университет Бхаратидасан
  • Выпуск: Том 23, № 6 (2024)
  • Страницы: 1823-1844
  • Раздел: Искусственный интеллект, инженерия данных и знаний
  • URL: https://journal-vniispk.ru/2713-3192/article/view/271666
  • DOI: https://doi.org/10.15622/ia.23.6.9
  • ID: 271666

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Облачные вычисления (CC) являются известной технологией, которая позволяет пользователям и организациям получать доступ к сервисам в соответствии с их требованиями. Этот метод вычислений предлагает хранилище, платформы развертывания и подходящий доступ к веб-сервисам через интернет. Балансировка нагрузки является важным фактором оптимизации вычислительных ресурсов и хранения. Она направлена на разумное распределение рабочей нагрузки между каждой виртуальной машиной. Было разработано несколько традиционных методов балансировки нагрузки, которые доступны в литературе. Однако достижение эффективной балансировки нагрузки с минимальным временем завершения и улучшенной пропускной способностью остается сложной задачей. Для повышения эффективности балансировки нагрузки был разработан новый метод, известный как индексированный регулируемый метод Ружички балансировки нагрузки глубокого нейронного обучения (RITLBDNL). Основная цель RITLBDNL состоит в том, чтобы повысить пропускную способность и минимизировать время выполнения работы в облаке. В методе RITLBDNL модель глубокого нейронного анализа включает входной слой, два скрытых слоя и выходной слой для улучшения производительности балансировки нагрузки. На входном слое собираются задачи пользователей облака и отправляются на скрытый слой 1. На этом слое балансировщик нагрузки в облачном сервере анализирует состояние ресурсов виртуальной машины в зависимости от энергии, пропускной способности, объема памяти и ЦПУ с использованием индекса сходства Ружички. Затем виртуальные машины классифицируются как перегруженные, слабо загруженные или сбалансированные. Результаты анализа передаются на скрытый слой 2, где выполняется регулируемая балансировка нагрузки для распределения нагрузки с сильно загруженных виртуальных машин на минимально загруженные. Облачный сервер эффективно распределяет рабочую нагрузку между виртуальными машинами с более высокой пропускной способностью и меньшим временем отклика для обработки огромного количества входящих задач. Для оценки результатов экспериментов предложенный метод сравнивается с другими существующими методами балансировки нагрузки. Результат показывает, что предложенный метод RITLBDNL обеспечивает эффективность балансировки нагрузки с увеличением на 7%, пропускной способностью на 46%, уменьшением времени завершения на 41% и времени отклика на 28% по сравнению с традиционными методами.

Об авторах

М. Эллаккия

Колледж Кавери для женщин (автономный)

Автор, ответственный за переписку.
Email: ellakkiya.researchscholar@gmail.com
- -

Т. Рави

Колледж Джамаля Мохаммеда (автономный), Тируччираппалли, филиал Университета Бхаратхидасан

Email: proftnravi@gmail.com
Ипподром, Хаджамалай 36/2

С. Паннир Арокиарадж

Государственный колледж искусств и науки Тантай Перияр (автономный), Университет Бхаратидасан

Email: drpancs@gmail.com
Ипподром, Хаджамалай 36/2

Список литературы

  1. Mahmoud H., Thabet M., Khafagy M., Omara F. Multiobjective task scheduling in cloud environment using decision tree algorithm. IEEE Access. 2022. vol. 10. pp. 36140–36151.
  2. Kumar K. P2BED-C: a novel peer to peer load balancing and energy efficient technique for data-centers over cloud. Wireless Personal Communications. 2022. vol. 123(1). pp. 311–324.
  3. Lahande P., Kaveri P., Saini J., Kotecha K., Alfarhood S. Reinforcement Learning approach for optimizing Cloud Resource Utilization with Load Balancing. IEEE Access. 2023. vol. 11. pp. 127567–127577.
  4. Nabi S., Ibrahim M., Jimenez J. DRALBA: Dynamic and resource aware load balanced scheduling approach for cloud computing. IEEE Access. 2021. vol. 9. pp. 61283–61297.
  5. Sohani M., Jain S. A predictive priority-based dynamic resource provisioning scheme with load balancing in heterogeneous cloud computing. IEEE access. 2021. vol. 9. pp. 62653–62664.
  6. Kaviarasan R., Balamurugan G., Kalaiyarasan R. Effective load balancing approach in cloud computing using Inspired Lion Optimization Algorithm. e-Prime-Advances in Electrical Engineering, Electronics and Energy. 2023. vol. 6. doi: 10.1016/j.prime.2023.100326.
  7. Adil M., Nabi S., Aleem M., Diaz V., Lin J. CA‐MLBS: content‐aware machine learning based load balancing scheduler in the cloud environment. Expert Systems. 2023. vol. 40(4). doi: 10.1111/exsy.13150.
  8. Muthusamy A., Dhanaraj R. Dynamic Q-Learning-Based Optimized Load Balancing Technique in Cloud. Mobile Information Systems. 2023. vol. 2023(1). doi: 10.1155/2023/7250267.
  9. Kruekaew B., Kimpan W. Multi-objective task scheduling optimization for load balancing in cloud computing environment using hybrid artificial bee colony algorithm with reinforcement learning. IEEE Access. 2022. vol. 10. pp. 17803–17818.
  10. Mapetu J., Kong L., Chen Z. A dynamic VM consolidation approach based on load balancing using Pearson correlation in cloud computing. The Journal of Supercomputing. 2021. vol. 77(6). pp. 5840–5881.
  11. Saroit I., Tarek D. LBCC-Hung: A load balancing protocol for cloud computing based on Hungarian method. Egyptian Informatics Journal. 2023. vol. 24(3). doi: 10.1016/j.eij.2023.100387.
  12. Ashawa M., Douglas O., Osamor J., Jackie R. Retracted Article: Improving cloud efficiency through optimized resource allocation technique for load balancing using LSTM machine learning algorithm. Journal of Cloud Computing. 2022. vol. 11(1). doi: 10.1186/s13677-022-00362-x.
  13. Annie Poornima Princess G., Radhamani A. A hybrid meta-heuristic for optimal load balancing in cloud computing. Journal of grid computing. 2021. vol. 19(2). doi: 10.1007/s10723-021-09560-4.
  14. Mekonnen D., Megersa A., Sharma R., Sharma D. Designing a Component-Based Throttled Load Balancing Algorithm for Cloud Data Centers. Mathematical Problems in Engineering. 2022. vol. 2022(1). doi: 10.1155/2022/4640443.
  15. Haidri R., Alam M., Shahid M., Prakash S., Sajid M. A deadline aware load balancing strategy for cloud computing. Concurrency and Computation: Practice and Experience. 2022. vol. 34(1). doi: 10.1002/cpe.6496.
  16. Pradhan A., Bisoy S., Sain M. Action-Based Load Balancing Technique in Cloud Network Using Actor-Critic-Swarm Optimization. Wireless Communications and Mobile Computing. 2022. vol. 2022(1). doi: 10.1155/2022/6456242.
  17. Udayasankaran P., Thangaraj S. Energy efficient resource utilization and load balancing in virtual machines using prediction algorithms. International Journal of Cognitive Computing in Engineering. 2023. vol. 4. pp. 127–134.
  18. Velpula P., Pamula R. EBGO: an optimal load balancing algorithm, a solution for existing tribulation to balance the load efficiently on cloud servers. Multimedia Tools and Applications. 2022. vol. 81(24). pp. 34653–34675.
  19. Johora F., Ahmed I., Shajal M., Chowdhory R. A load balancing strategy for reducing data loss risk on cloud using remodified throttled algorithm. International Journal of Electrical and Computer Engineering. 2022. vol. 12(3). pp. 3217–3225. doi: 10.11591/ijece.v12i3.
  20. Khalil M., Shah S., Taj A., Shiraz M., Alamri B., Murawwat S., Hafeez G. Renewable-aware geographical load balancing using option pricing for energy cost minimization in data centers. Processes. 2022. vol. 10(10). doi: 10.3390/pr10101983.
  21. Rajashekar K., Channakrishnaraju Gowda P., Jayachandra A. SCEHO-IPSO: A Nature-Inspired Meta Heuristic Optimization for Task-Scheduling Policy in Cloud Computing. Applied Sciences. 2023. vol. 13(19). doi: 10.3390/app131910850.
  22. Rani P., Singh P., Verma S., Ali N., Shukla P., Alhassan M. An implementation of modified blowfish technique with honey bee behavior optimization for load balancing in cloud system environment. Wireless Communications and Mobile Computing. 2022. vol. 2022. doi: 10.1155/2022/3365392.
  23. Hung L., Wu C., Tsai C., Huang H. Migration-based load balance of virtual machine servers in cloud computing by load prediction using genetic-based methods. IEEE Access. 2021. vol. 9. pp. 49760–49773.
  24. Devi K., Sumathi D., Vignesh V., Anilkumar C., Kataraki K., Balakrishnan S. CLOUD load balancing for storing the internet of things using deep load balancer with enhanced security. Measurement: Sensors. 2023. vol. 28. doi: 10.1016/j.measen.2023.100818.
  25. Adaikalaraj J., Chandrasekar C. To improve the performance on disk load balancing in a cloud environment using improved Lion optimization with min-max algorithm. Measurement: Sensors. 2023. vol. 27. doi: 10.1016/j.measen.2023.100834.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».