Nghiên Cứu Và Xây Dựng Mô Hình Cấp Phát Tài Nguyên Trong Điện Toán Đám Mây Dựa Trên Lý Thuyết Trò Chơi (LV thạc sĩ)

Nghiên Cứu Và Xây Dựng Mô Hình Cấp Phát Tài Nguyên Trong Điện Toán Đám Mây Dựa Trên Lý Thuyết Trò Chơi (LV thạc sĩ)Nghiên Cứu Và Xây Dựng Mô Hình Cấp Phát Tài Nguyên Trong Điện Toán Đám Mây Dựa Trên Lý Thuyết Trò Chơi (LV thạc sĩ)Nghiên Cứu Và Xây Dựng Mô Hình Cấp Phát Tài Nguyên Trong Điện Toán Đám Mây Dựa Trên Lý Thuyết Trò Chơi (LV thạc sĩ)Nghiên Cứu Và Xây Dựng Mô Hình Cấp Phát Tài Nguyên Trong Điện Toán Đám Mây Dựa Trên Lý Thuyết Trò Chơi (LV thạc sĩ)Nghiên Cứu Và Xây Dựng Mô Hình Cấp Phát Tài Nguyên Trong Điện Toán Đám Mây Dựa Trên Lý Thuyết Trò Chơi (LV thạc sĩ)Nghiên Cứu Và Xây Dựng Mô Hình Cấp Phát Tài Nguyên Trong Điện Toán Đám Mây Dựa Trên Lý Thuyết Trò Chơi (LV thạc sĩ)Nghiên Cứu Và Xây Dựng Mô Hình Cấp Phát Tài Nguyên Trong Điện Toán Đám Mây Dựa Trên Lý Thuyết Trò Chơi (LV thạc sĩ)Nghiên Cứu Và Xây Dựng Mô Hình Cấp Phát Tài Nguyên Trong Điện Toán Đám Mây Dựa Trên Lý Thuyết Trò Chơi (LV thạc sĩ)Nghiên Cứu Và Xây Dựng Mô Hình Cấp Phát Tài Nguyên Trong Điện Toán Đám Mây Dựa Trên Lý Thuyết Trò Chơi (LV thạc sĩ)Nghiên Cứu Và Xây Dựng Mô Hình Cấp Phát Tài Nguyên Trong Điện Toán Đám Mây Dựa Trên Lý Thuyết Trò Chơi (LV thạc sĩ)Nghiên Cứu Và Xây Dựng Mô Hình Cấp Phát Tài Nguyên Trong Điện Toán Đám Mây Dựa Trên Lý Thuyết Trò Chơi (LV thạc sĩ)

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THƠNG - NGUYẾN THỊ NGUYỆT QUẾ NGUYỄN THỊ NGUYỆT QUẾ HỆ THỐNG THÔNG TIN NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG MƠ HÌNH CẤP PHÁT TÀI NGUYÊN TRONG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY DỰA TRÊN LÝ THUYẾT TRÒ CHƠI 2015 - 2017 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT (Theo định hướng ứng dụng) HỒ CHÍ MINH 2017 TP.HỒ CHÍ MINH - 2017 HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THƠNG - NGUYỄN THỊ NGUYỆT QUẾ NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG MƠ HÌNH CẤP PHÁT TÀI NGUN TRONG ĐIỆN TỐN ĐÁM MÂY DỰA TRÊN LÝ THUYẾT TRỊ CHƠI Chun ngành: Hệ thống thông tin Mã số: 60.48.01.04 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT (Theo định hướng ứng dụng) NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS TRẦN CƠNG HÙNG TP.HỒ CHÍ MINH - 2017 i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố cơng trình khác TP.HCM, ngày 30 tháng năm 2017 Học viên thực luận văn Nguyễn Thị Nguyệt Quế ii LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn thạc sĩ, cố gắng nỗ lực thân, em nhận đƣợc hƣớng dẫn, giúp đỡ quý báu quý thầy cô, với động viên khích lệ ủng hộ đồng nghiệp, bạn bè gia đình Với lòng kính trọng biết ơn sâu sắc em xin đƣợc gửi lời cảm ơn chân thành tới: Ban giám hiệu tất thầy giáo Học viện Cơng nghệ Bƣu Viễn thơng giảng dạy dìu dắt em trong suốt trình học tập trƣờng Xin gửi lời cảm ơn trân trọng tới PGS.TS Trần Công Hùng, ngƣời trực tiếp hƣớng dẫn, tận tình bảo, chia sẻ kiến thức, tài liệu, tạo điều kiện thuận lợi định hƣớng cho em suốt trình thực luận văn Bên cạnh đó, em nhận đƣợc nhiều hỗ trợ tận tình từ TS Tân Hạnh, TS.Vũ Ngọc Phàn, TS.Bùi Xuân Lộc, ThS.Bùi Thanh Khiết đồng nghiệp Đài truyền hình TP.HCM Xin gửi lời tri ân đến tất thầy anh chị Tuy nhiên, thời gian hạn hẹp, nỗ lực mình, nhƣng luận văn khó tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận đƣợc thơng cảm bảo tận tình q thầy bạn Em xin chân thành cảm ơn! TP.HCM, ngày 30 tháng năm 2017 Học viên thực luận văn Nguyễn Thị Nguyệt Quế iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN .ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT iv DANH SÁCH BẢNG v DANH SÁCH HÌNH VẼ vi MỞ ĐẦU Chƣơng 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN 1.1 Tổng quan điện toán đám mây 1.1.1 Giới thiệu chung .3 1.1.2 Các dịch vụ điện toán đám mây .4 1.2 Lý thuyết trò chơi 1.2.1 Ý tƣởng lý thuyết trò chơi 1.2.2 Định nghĩa khái niệm 1.2.3 Phân loại trò chơi .10 1.3 Ảo hóa 12 1.4 Bài toán tối ƣu tổ hợp với metaheuristic 15 1.5 Giải thuật mô luyện kim 16 1.5.1 Giới thiệu chung .16 1.5.2 Nội dung giải thuật 18 Chƣơng 2: CƠNG TRÌNH LIÊN QUAN VÀ MƠ HÌNH CẤP PHÁT TÀI NGUYÊN 21 2.1 Các cơng trình liên quan 21 2.2 Mơ hình cấp phát tài ngun 22 Chƣơng 3: XÂY DỰNG MƠ HÌNH CẤP PHÁT TÀI NGUN CƠNG BẰNG VÀ HIỆU QUẢ DỰA TRÊN LÝ THUYẾT TRÒ CHƠI 25 3.1 Cấp phát tài nguyên dựa lý thuyết trò chơi 25 3.1.1 Xây dựng mơ hình tốn học 25 3.1.2 Ứng dụng thuật toán luyện kim 29 Chƣơng 4: MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ 32 4.1 Môi trƣờng giả lập 32 4.2 Kết thực nghiệm 32 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 37 Đánh giá kết thực nghiệm 37 Những vấn đề tồn 37 Hƣớng phát triển 37 DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO 38 PHỤ LỤC 40 iv DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt SA IaaS SaaS PaaS Simulated Annealing Infrastruture as a Service Software as a Service Platform as a Service Giải thuật luyện kim Dịch vụ hạ tầng Dịch vụ phần mềm Dịch vụ tảng v DANH SÁCH BẢNG Bảng 4.1 Thông số kỹ thuật đầu vào Bảng 4.2 Kết thu đƣợc chạy thuật toán từ 10 đến 150 máy 33 ảo 32 vi DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1.1 Mơ hình điện tốn đám mây Hình 1.2 Các loại dịch vụ điện toán đám mây Hình 1.3 Mơ hình dịch vụ phần mềm Hình 1.4 Mơ hình dịch vụ tảng Hình 1.5 Mơ hình dịch vụ sở hạ tầng Hình 1.6 Mơ hình ảo hóa 13 Hình 1.7 Trình giám sát máy ảo 15 Hình 1.8 Mơ hình thuật tốn luyện kim 17 Hình 1.9 Q trình thực thuật giải luyện kim 20 Hình 2.1 Mơ hình cấp phát tài nguyên 23 Hình 4.1 Biểu diễn tài nguyên có máy chủ đƣợc định thực thi định cấp phát tài nguyên 33 Hình 4.2 Biểu diễn yêu cầu tài nguyên máy ảo 34 Hình 4.3 Kết cấp phát CPU theo yêu cầu máy ảo 34 Hình 4.4 Kết cấp phát RAM theo yêu cầu máy ảo 35 Hình 4.5 Kết cấp phát DISK theo yêu cầu máy ảo 35 Hình 4.6 Mức độ biến động công mức độ chia ƣu 36 MỞ ĐẦU Giả sử bạn giám đốc điều hành công ty lớn, số nhiều cơng việc bạn phải đảm đƣơng có việc đảm bảo toàn nhân viên bạn đƣợc trang bị đủ thiết bị, phần cứng lẫn phần mềm để thực công việc họ Bạn không cần mua cho ngƣời máy tính mà phải mua quyền phần mềm tồn cơng cụ cần thiết khác Hơn nữa, thuê thêm ngƣời mới, bạn lại phải mua thêm phần mềm (nếu quyền phần mềm bạn dùng không cho phép thêm ngƣời dùng nữa) Chƣa hết, cơng ty bạn có quy mơ ngày mở rộng, bạn phải đối mặt với nhu cầu cao khơng gian lƣu trữ Đòi hỏi công việc căng thẳng mức khiến bạn ngon giấc đêm Nhƣng đừng lo, có giải pháp cho bạn Thay phải đến máy tính để cài phần mềm, bạn cần tải ứng dụng Ứng dụng cho phép nhân viên đăng nhập vào dịch vụ web có chứa tồn chƣơng mà ngƣời cần cho cơng việc Vì đƣợc kết nối đến cơng ty khác cách hàng nghìn dặm có thứ, từ ứng dụng mail tới chƣơng trình xử lý văn bản, có khơng gian lƣu trữ khổng lồ phần mềm phân tích liệu… Đây cơng nghệ đám mây, thứ thay đổi hồn tồn ngành cơng nghiệp máy tính Rất bạn sử dụng dạng thức công nghệ đám mây Nếu bạn sở hữu tài khoản email dịch vụ mail trực tuyến nhƣ Hotmail, Yahoo! Mail hay Gmail bạn có kinh nghiệm việc làm việc với “đám mây” Tức thay phải chạy ứng dụng mail máy tính, bạn cần đăng nhập vào tài khoản email từ xa Phần mềm mail toàn liệu thƣ từ không đƣợc lƣu lại PC bạn – nằm “đám mây” nhà cung cấp dịch vụ Điện tốn đám mây gọi điện tốn máy chủ ảo, việc ảo hóa tài ngun tính tốn ứng dụng Thay ngƣời dùng sử dụng nhiều máy chủ thật ngƣời dùng sử dụng tài nguyên ảo hóa thơng qua mơi trƣờng internet mơ hình dịch vụ hạ tầng (Infrastruture as a Server – IaaS).[1] Ở mơ hình điện tốn này, khả liên quan đến công nghệ thông tin đƣợc cung cấp dƣới dạng "dịch vụ", cho phép ngƣời dùng truy cập dịch vụ công nghệ từ nhà cung cấp "trong đám mây" mà khơng cần phải có kiến thức, kinh nghiệm cơng nghệ đó, nhƣ khơng cần quan tâm đến sở hạ tầng phục vụ cơng nghệ Tuy nhiên, việc quản lý, sử dụng tài nguyên điện toán đám mây thách thức lớn cho nhà cung cấp dịch vụ nhƣ ngƣời sử dụng dịch vụ đầu cuối Trong mơi trƣờng Điện tốn đám mây đa số tài nguyên vật lý không đồng với nhƣ có u cầu từ ngƣời dùng khơng đồng loại tài nguyên.[2] Điều gây khó khăn cho q trình cấp phát tài ngun giai đoạn khan tài nguyên Trong nghiên cứu này, chúng tơi xây dựng mơ hình cấp phát tài nguyên dựa lý thuyết trò chơi để đảm bảo công máy chủ vật lý nhƣ đảm bảo sử dụng hiệu tài nguyên Giải pháp cấp phát tài nguyên công đƣợc tìm dựa giải thuật luyện kim (Simulated Annealing - SA)  Mục tiêu đề tài Vấn đề đặt làm để tối ƣu hóa việc cấp phát tài nguyên điện toán đám mây? Từ đặt mục tiêu đề tài đề xuất mơ hình cấp phát tài ngun dựa lý thuyết trò chơi để đảm bảo cơng máy chủ vật lý nhƣ đảm bảo sử dụng hiệu tài nguyên  Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Đối tƣợng nghiên cứu:  Lý thuyết điện toán đám mây  Cơ chế lƣu trữ quản lý máy ảo  Lý thuyết trò chơi thuật toán luyện kim  Phạm vi nghiên cứu: Xây dựng mơ hình trò chơi hợp tác máy vật lý với thơng tin hồn hảo sử dụng cơng cụ NetBeans IDE để mơ thuật tốn luyện kim vào mơ hình 47 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 14 12 15 12 15 13 10 11 18 20 20 13 16 20 10 10 13 17 14 16 14 12 11 12 15 12 13 13 13 19 8 16 14 21 46 24 20 55 52 23 38 60 40 24 42 21 61 34 17 43 32 22 59 40 24 47 37 21 41 42 60 50 36 31 43 18 43 62 39 12 47 21 45 52 17 58 25 43 27 17 49 50 26 40 18 46 26 16 37 31 57 33 22 62 23 50 53 56 17 54 59 63 41 64 16 57 39 35 42 12 10 11 12 4 16 14 7 18 10 14 13 12 4 10 14 11 5 12 7 10 28 20 50 21 31 60 12 25 17 19 11 13 9 27 20 14 25 26 28 35 28 18 20 12 22 59 12 35 10 24 23 48 11 40 15 11 49 10 14 20 12 14 26 16 16 27 16 22 11 33 11 23 24 25 17 54 39 56 40 45 35 35 27 27 5 6 11 4 4 10 1 8 10 1 11 18 19 31 18 33 12 17 42 23 34 23 15 55 13 33 12 17 15 14 55 15 13 23 21 35 12 11 21 29 10 14 12 40 12 20 32 0 21 41 11 11 29 12 27 29 31 0 20 19 22 15 48 293 294 295 296 297 298 299 13 17 19 11 19 18 16 37 45 26 24 11 35 13 63 19 47 56 55 52 59 10 10 18 27 13 10 31 11 63 18 33 26 26 33 10 11 13 19 18 13 14 11 29 23 29 26 26 Bảng phụ lục 2: Danh sách yêu cầu cấu hình máy ảo ID VM 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 CPU VM RAM VM 3 5 4 4 2 5 5 1 3 1 3 8 DISK VM 8 8 7 4 ID VM 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 CPU VM RAM VM 5 5 1 4 1 DISK VM 5 8 4 7 ID VM 5 2 7 3 8 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 CPU VM RAM VM 3 2 5 4 5 1 DISK VM 2 1 1 8 8 8 7 4 5 8 49 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 3 5 5 5 5 7 6 3 6 8 1 4 6 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 5 2 4 3 4 8 8 7 3 4 8 7 7 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 2 4 4 5 2 4 7 8 1 2 5 8 7 3 6 6 8 50 Bảng phụ lục 3: Danh sách máy chủ cấp phát cho yêu cầu máy ảo ID HOST 10 11 12 13 14 15 16 17 19 20 21 22 23 24 ID VM 17 18 15 22 27 20 10 16 28 13 12 19 26 23 30 64 29 48 44 45 63 71 11 65 14 21 39 59 91 ID HOST 26 27 28 29 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 43 44 45 47 49 50 51 52 ID VM 24 125 25 31 69 50 33 57 60 34 73 35 37 51 74 36 40 53 72 38 41 78 42 80 100 43 76 87 82 46 49 58 52 54 99 61 101 47 92 85 ID HOST 53 54 55 56 57 59 60 61 63 64 65 67 68 69 70 74 75 76 77 78 79 80 81 ID HOST ID VM 55 66 144 112 77 56 68 83 79 81 70 75 88 97 122 89 93 140 113 128 107 102 96 62 67 86 95 84 90 103 106 94 114 111 108 115 82 83 84 85 89 90 91 94 96 97 99 100 101 103 104 105 107 109 110 112 114 ID VM 104 120 119 98 109 110 123 118 121 126 129 139 131 132 134 137 147 143 135 136 138 105 124 130 149 116 117 127 133 145 142 148 141 146 51 Bảng phụ lục 4: Danh sách cấu hình máy ảo đƣợc đáp ứng yêu cầu cấp phát tài nguyên Ghi chú:  RM CPU, RM RAM, RM DISK: lần lƣợt cấu hình CPU, RAM, DISK lại máy chủ  AL CPU, AL RAM, AL DISK: lần lƣợt cấu hình CPU, RAM, DISK máy ảo đƣợc cấp phát tài nguyên ID HOST 10 11 12 13 14 15 16 17 19 20 21 22 23 24 26 27 28 RM CPU RM RAM 10 8 10 11 11 14 RM DISK 23 10 12 47 31 11 13 11 41 8 17 29 49 11 18 17 7 17 15 14 10 49 25 14 50 16 12 38 22 23 34 13 41 AL CPU 2 10 5 8 11 6 11 AL RAM AL DISK 10 10 6 10 8 16 13 8 17 7 19 11 12 10 16 19 13 11 13 52 29 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 43 44 45 47 49 50 51 52 53 54 55 56 57 59 60 61 63 64 65 67 68 69 70 74 75 10 10 12 2 10 5 11 9 7 11 10 12 13 12 49 23 10 13 31 12 12 43 16 15 48 20 41 14 25 32 21 10 38 17 29 32 38 14 35 11 36 11 17 13 18 11 17 26 34 21 29 19 11 13 21 29 8 36 10 20 10 15 13 5 10 2 11 2 11 5 11 9 10 7 11 12 5 15 10 22 2 12 10 19 16 10 11 11 12 11 11 4 14 11 11 1 19 8 19 8 13 53 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 89 90 91 94 96 97 99 100 101 103 104 105 107 109 110 112 114 11 11 10 11 6 11 8 10 13 26 24 15 15 22 50 38 26 36 34 10 9 21 10 24 51 10 36 19 12 27 32 11 44 55 48 28 33 10 18 21 19 40 37 15 3 3 10 10 6 4 4 9 3 10 15 14 19 8 8 12 12 15 16 12 20 14 11 16 13 13 3 16 16 10 13 ... Mơ hình cấp phát tài nguyên 22 Chƣơng 3: XÂY DỰNG MƠ HÌNH CẤP PHÁT TÀI NGUYÊN CÔNG BẰNG VÀ HIỆU QUẢ DỰA TRÊN LÝ THUYẾT TRÒ CHƠI 25 3.1 Cấp phát tài nguyên dựa lý thuyết trò chơi. .. không đồng loại tài nguyên. [2] Điều gây khó khăn cho trình cấp phát tài nguyên giai đoạn khan tài nguyên Trong nghiên cứu này, xây dựng mơ hình cấp phát tài ngun dựa lý thuyết trò chơi để đảm bảo... phạm vi nghiên cứu Đối tƣợng nghiên cứu:  Lý thuyết điện toán đám mây  Cơ chế lƣu trữ quản lý máy ảo  Lý thuyết trò chơi thuật tốn luyện kim  Phạm vi nghiên cứu: Xây dựng mơ hình trò chơi hợp