Математическое и программное обеспечение процессов динамической балансировки нагрузки в распределенных облачных вычислениях

Цель работы заключается в повышении качества балансировки нагрузки в облачных системах, ускорении времени выполнения задач и сокращении расходов обработки на основе разработки математических моделей и алгоритмов оптимизации распределения ресурсов и планирования задач приложений в реальном времени. Задачи: - проанализировать существующие алгоритмы балансировки нагрузки; - разработать математическую модель динамического распределения виртуальных ресурсов на физические машины в облачных вычислениях; - создать алгоритм оптимального распределения новых виртуальных ресурсов с использованием генетического алгоритма для повышения качества балансировки нагрузки; - разработать многокритериальную математическую модель оптимизации планирования задач в облачных вычислениях с учетом параметров канала между пользователем и центром обработки данных; - предложить алгоритм оптимального распределения задач на виртуальные машины с точки зрения общего времени выполнения; - создать программный модуль эффективного распределения ресурсов с реализацией универсальных механизмов встраивания в облачные системы; - провести численные эксперименты для анализа эффективности использования разработанного математического и программного обеспечения процесса балансировки нагрузки. Основные результаты: 1. Разработана математическая модель динамического распределения виртуальных ресурсов на физические машины в облачных вычислениях, обеспечивающая учет предыдущего состояния нагрузки системы и влияния появления нового ресурса на баланс нагрузки в системе. 2. Модифицирован генетический алгоритм оптимального распределения новых виртуальных ресурсов обеспечивающий повышение качества балансировки нагрузки и уменьшение динамического перемещения ресурсов. 3. Сформулирована многокритериальная оптимизационная математическая модель планирования задач в облачных вычислениях, обеспечивающая минимизацию времени передачи задач, времени выполнения и издержек выполнения. 4. Создан алгоритм оптимального распределения задач на виртуальные машины, обеспечивающий нахождение оптимального решения не только с точки зрения издержек, но и с точки зрения общего времен выполнения. 5. Предложена структура программного комплекса распределения ресурсов на основе моделирования процессов облачных вычислений, контроля сетевых переменных и центров обработки данных. 6. Элементы программного обеспечения прошли государственную регистрацию в Роспатенте.