5. Bố cục luận án
1.2.1. Phát biểu bài toán và mô hình nghiên cứu
Vấn đề cân bằng tải phát sinh khi có nhiều máy chủ ảo xử lý một tập hợp các yêu cầu đầu vào. Giả thiết được đặt ra là tất cả các máy chủ ảo giống hệt nhau về cấu hình và có thể sử dụng để phục vụ bất kỳ yêu cầu nào [43].
• Đặt vấn đề:
- Có m máy ảo M = {M1, M2, M3,…..,Mm}.
- Có n công việc J = {J1, J2, J3,….., Jn}, với mỗi công việc có thời gian xử lý là tj > 0.
• Yêu cầu đặt ra: Gán tập công việc J cho tập máy ảo M sao cho tải trên tất cả các máy M là đồng đều nhất có thể. Hạn chế tình trạng quá tải trên một máy bất kỳ, trong khi máy khác còn lại thì không phục vụ công việc nào cả.
• Nhiệm vụ chính của luận án: Thông qua phát biểu bài toán như trên, nhận thấy rằng nhiệm vụ chính của đề tài là nghiên cứu phát triển các thuật toán cân bằng tải sao cho giảm được thời gian đáp ứng các yêu cầu đầu vào và giảm thời gian xử lý các yêu cầu. Hay nói cách khác, là tăng hiệu năng của thuật toán cân bằng tải thông qua việc cải thiện các tham số thời gian đáp ứng và thời gian xử lý trên môi trường điện toán đám mây
Đặt A(i) là tập công việc gán cho máy ảo Mi, nên máy Mi cần làm việc trong tổng thời gian [43]:
𝑇𝑖 = ∑ 𝑡𝑗 𝑗∊𝐴(𝑖)
(1.1)
Đại lượng 𝑇𝑖 là thời gian cần thiết để hoàn thành việc thực hiện tất cả các yêu cầu đầu vào và đó cũng là tải (load) trên các máy Mi [43]. Mục tiêu của bài toán là tối thiểu hóa đại lượng T = maxiTi , với T là tải lớn nhất trên bất kỳ máy nào. Đại lượng T là lượng tải lớn nhất trên bất kỳ máy ảo nào, và T đại diện cho thời gian cần thiết để hoàn thành thực hiện tất cả các yêu cầu đầu vào của bộ cân bằng tải. Do vậy, đại lượng T cần được tối thiểu hoá vì khi tối thiểu hoá được T thì thời gian xử lý các yêu cầu của bộ cân bằng tải sẽ giảm và làm tăng hiệu năng của việc cân bằng tải trên môi trường điện toán đám mây.
Trong môi trường điện toán đám mây, khi một máy ảo quá tải thì các yêu cầu đầu vào phải được gỡ bỏ và gửi đến máy ảo có ít tải để cân bằng tải giữa các máy của cùng một trung tâm dữ liệu [30]. Hình 1.6 biểu diễn mô hình cân bằng tải trên điện toán đám mây như sau [30]. Đây là mô hình tổng quát nghiên cứu cân bằng tải trên điện toán đám mây. Trong đó, yêu cầu của người dùng từ Internet được gửi tới bộ cân bằng tải (Load Balancer) và bộ cân bằng tải này làm nhiệm vụ phân phối các yêu cầu đó đến các máy ảo trong trung tâm dữ liệu một cách đồng đều nhất có thể, nhằm tăng thời gian đáp ứng cũng như phòng tránh hiện tượng quá tải. Hiệu quả của bộ cân bằng tải phụ thuộc rất nhiều vào thuật toán cân bằng tải, mà các thuật toán cân bằng tải chịu sự tác động của các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến nó. Chính vì thế, trước khi đi sâu nghiên cứu các cách tiếp cận để giải quyết bài toán cân bằng tải, chúng ta phân tích về các yếu ảnh hưởng đến cân bằng tải.
Hình 1.6. Mô hình nghiên cứu cân bằng tải trên điện toán đám mây [30].