Алгоритмы распределения ресурсов ЦОД

При использовании ЦОД в режиме IaaS (Infrastructure-as-a-Service) важно уметь задавать и учитывать при распределении всех типов ресурсов критерии качества сервиса (SLA): систем хранения данных, вычислительных и сетевых ресурсов. Выделение и назначение ресурсов происходит по мере поступления запросов пользователей на предоставление ресурсов (виртуальных ресурсов). Для отображения виртуальных ресурсов на физические ресурсы необходимо гарантировать выполнение запрошенных SLA. Также при распределении ресурсов необходимо учитывать заданные политики размещения виртуальных ресурсов. Например, для виртуальных машин может быть указано, что они должны быть размещены на одном сервере или наоборот, что они должны быть размещены на разных серверах.

Целью разработки алгоритмов и инструментальных средств распределения ресурсов ЦОД является повышение эффективности использования физических ресурсов по критериям:

  1. Загрузка ресурсов.
  2. Процент размещенных запросов из множества исходно поступивших.
  3. Производительность виртуальных машин.
  4. Загрузка виртуальной сетью сетевых ресурсов ЦОД (компактное размещение виртуальных сетей с целью минимизации загрузки сетевых ресурсов ЦОД).


Для построения отображений виртуальных ресурсов на физические ресурсы ЦОД мы рассматриваем следующие классы алгоритмов:

  1. Алгоритмы, сочетающие жадные стратегии и ограниченный перебор. Увеличивая глубину перебора можно улучшать точность, но при этом увеличивается вычислительная сложность алгоритма. Алгоритмы также позволяют настраиваться на различные политики размещения виртуальных ресурсов.
    Алгоритмы комбинаторной оптимизации, сочетающие жадные стратегии и ограниченный перебор.
  2. Алгоритмы, основанные на схеме муравьиных колоний. Алгоритмы, обладают свойством настройки на пример задачи в ходе своей работы. Это свойство позволяет избежать зависимости точности алгоритма от частной задачи. Однако вычислительная сложность алгоритма в несколько раз больше по сравнению с жадными алгоритмами и алгоритмами, сочетающими жадные стратегии и ограниченный перебор.
    Муравьиные алгоритмы для планирования вычислений в центрах обработки данных.
  3. Алгоритмы имитации отжига. Данные алгоритмы могут быть использованы как для построения отображений виртуальных ресурсов на физические ресурсы, так и для устранения фрагментации физических ресурсов возникающей в ходе эксплуатации ЦОД.