Academic literature on the topic 'Балансування навантаження в SDN'

У статті встановлено, що основою інформаційної інфраструктури ефективної системи управління є сучасні мультисервісні телекомунікаційні мережі, ефективність функціонування яких з урахуванням досвіду операції Об’єднаних сил залежить від ступеня автоматизації та інтелектуалізації. Спостерігається стрімке зростання обсягу трафіку даних і потреб у розмірах інформаційних потоків в процесі надання видів послуг. Існуючі телекомунікаційні мережі виявилися неспроможними по обслуговуванню абонентів з заданими показниками якості, вирішенню задач по управлінню трафіком. Існуючі засоби оцінки, управління, формування трафіка, розподілу, маршрутизації і обмеження інтенсивності носять розподільчий характер. Евристичні моделі оцінки, управління трафіком, пошуку найкоротшого шляху в мережі не здатні враховувати зміну поточного навантаження мережного вузла, характеристики трафіків користувачів. Визначені вимоги до системи зв’язку, які необхідні для забезпечення якісного управління частинами та підрозділами Повітряних Сил. Проаналізовані основні фактори, що впливають на оцінку пропускної спроможності та сформовані рекомендацій щодо балансування навантаженням в інформаційно-телекомунікаційній мережі Повітряних Сил. На підставі аналізу мультифрактальних властивостей вхідного трафіку запропоновано динамічний алгоритм балансування трафіку. Обґрунтована доцільність використання єдиного підходу щодо оцінки пропускної спроможності в інформаційно-телекомунікаційних мережах Повітряних Сил. Визначені шляхи щодо досягнення необхідного рівня пропускної спроможності системи зв’язку, що дозволяють в складних умовах обстановки забезпечити якість пропускної спроможності не нижчі вимагаємої. Для досягнення високих показників продуктивності, пропускної спроможності, доцільно зменшення часу відгуку в розподілених системах шляхом балансування навантаженням мережі. Це забезпечує управління трафіком і максимального використання всіх серверів в кластері. Запропонований підхід щодо балансування навантаженням повинен забезпечувати статистично рівномірний розподіл навантаження на серверах, високі показники продуктивності, пропускної спроможності, відмовостійкості, низький час відгуку. Алгоритм балансування повинен розподіляти запити по серверам так, щоб відхилення завантаженості серверів від середнього значення було мінімальним.

В статті розглянуто адаптивний алгоритм балансування навантаження для додатків з використанням технології контейнеризації. Наведено теоретичні приклади реалізації такого алгоритму на основі багаторівневої системи. Приведено теоретичний опис роботи алгоритму на різних рівнях системи. Функціонування додатку розгорнутого за допомогою технології контейнеризації потребує обов’язкового використання синхронізатору, який в свою чергу повинен бути наділений оптимальним алгоритмом балансування для досягнення максимального використання доступних ресурсів. При цьому слід враховувати особливість запитів, які притаманні конкретному додатку, так і їх неоднорідність в часі, для цього пропонується ввести паралельну систему для обробки и статичного аналізу вхідних запитів. В статті наведені критерії, при досягненні яких такий алгоритм можна буде використовувати замість вже існуючих.

У роботі запропоновано математичну модель швидкої перемаршрутизації із забезпеченням балансування навантаження на принципах Traffic Engineering (TE) та диференційованого обмеження трафіка в територіальнорозподілених програмно-конфігурованих мережах. Основу моделі складають умови реалізації багатошляхової маршрутизації сумісно з модифікованими умовами збереження потоку, які враховують пріоритетне обмеження трафіка на границі мережі у випадку її ймовірного перевантаження, викликаного, з одного боку, зростанням навантаження, а з іншого – реалізацією схем захисту елементів мережі та її пропускної здатності в ході швидкої перемаршрутизації. Перевагою запропонованого рішення також є формулювання задачі швидкої перемаршрутизації як оптимізаційної з критерієм, який орієнтує на мінімізацію, по-перше, верхнього порогу завантаженості каналів зв’язку, що відповідає вимогам концепції TE, а, по-друге, зважених відносно пріоритету відмов в обслуговуванні потоків пакетів на границі мережі. Дослідження процесів швидкої перемаршрутизації з використанням запропонованої моделі на ряді числових прикладів підтвердило адекватність і ефективність отриманих на її основі маршрутних рішень як щодо забезпечення їх відмовостійкості та балансування навантаження, так і щодо заснованого на пріоритетах обмеження трафіка.

Метою даної роботи є розроблення моделі балансування процесів генерації та споживання електроенергії для випадків обмеженої або недостатньої інформації про навантаження на енергетичну систему. При відсутності достатніх історичних даних про ці процеси для моделювання використовуються узагальнені статистичні показники. Цим обумовлено завищені вимоги до потреб у резервних потужностях та системах акумулювання енергії. Предметом дослідження є гібридні електроенергетичні системи, які використовують традиційні та відновлювані джерела енергії і мають властивості локальної мережі. Такі системи чутливі до змінних режимів споживання енергії, які ускладнюють оцінку поточного навантаження. Наявність вітрових та сонячних електростанцій ускладнює забезпечення балансу потужності, що збільшує потребу в проміжному акумулюванні енергії. Методом дослідження локальної системи є математичне моделювання випадкових процесів споживання та генерації енергії. Джерелом інформації про споживання є статистичні дані про робота окремих споживачів, які мають обмежену потребу в електричній енергії і зацікавлені в автономних джерелах. Для таких споживачів перспективним є застосування розосередженої генерації, в тому числі з використанням місцевих джерел сонячної та вітрової енергії. Для узагальнення даних про різних споживачів їх поєднано в групи відповідно до державної класифікації видів економічної діяльності. Тоді балансування потужності можна розглядати як суперпозицію випадкових процесів генерації та споживання. Запропонована модель навантаження дозволяє імітувати реальні процеси таким чином, щоб результати співпадали з наявними статистичними даними. Результати дослідження дозволяють порівнювати різні варіанти енергосистеми за збалансованістю та потребами в акумулюванні енергії. Бібл. 17, табл. 1, рис. 4.

У статті в результаті проведеного аналізу встановлено, що основою інформаційної інфраструктури є сучасні мультисервісні телекомунікаційні мережі, ефективність функціонування яких з урахуванням досвіду операції об’єднаних сил залежить від ступеня автоматизації та інтелектуалізації. Визначені вимоги до системи зв’язку, які необхідні для забезпечення якісного управління частинами та підрозділами Повітряних Сил. Обрунтована доцільність використання єдиного пiдходу щодо оцінки пропускної спроможності в інформаційно-телекомунікаційних мережах Повітряних Сил. Визначенні шляхи щодо досягнення необхідного рівня пропускної спроможності системи зв’язку, що дозволяють в складних умовах обстановки забезпечити якість пропускної спроможності не нижчі вимагаємої. Запропонований метод балансування навантаження мережі, який забезпечує статистично рівномірний розподіл навантаження на серверах, високі показники продуктивності, пропускної спроможності, відмовостійкості.

Метою роботи є дослідження можливостей оцінки очікуваного балансу потужностей в комбінованій енергосистемі. Особливістю комбінованої локальної системи з сонячними та вітровими електростанціями є випадкові коливання поточної потужності, обумовлені зміною погодних факторів. Для збалансування генерації та споживання електроенергії використовуються такі засоби, як проміжне акумулювання енергії та допоміжні локальні генератори. Об’єкт дослідження – гібридні електроенергетичні системи, які мають властивості локальної мережі. Елементами системи є вітрові та сонячні електростанції, засоби балансування потужності, а також споживачі електроенергії. Методом дослідження є математичне моделювання випадкових процесів споживання та генерації енергії, яке дозволяє аналізувати поточне балансування потужностей та отримувати інтегральні характеристики енергетичного балансу. Роботу засобів регулювання балансу представлено як динамічну систему, а балансування розглядається як суперпозиція випадкових процесів генерації та споживання. Особливістю дослідження є одночасне врахування швидких змін потужності вітрових та сонячних електростанцій, варіативності навантаження та можливостей поточного регулювання. Аналітичне дослідження дає змогу оцінити характеристики розподілу імовірності підсумкових процесів. Запропоновано адаптивну імітаційну модель з можливістю варіації вхідних параметрів, яка дозволяє представити процеси генерації та використання енергії з урахуванням проміжних регулювальних потужностей. В результаті дослідження запропоновано спосіб представлення поточних станів енергосистеми, який дозволяє отримати оцінки ймовірних режимів. Модель допускає побудову множини станів системи та пошук оптимальних рішень. Значимість отриманих результатів полягає як у поданні методу досліджень, придатного для розрахунків необхідних показників, так і в отриманні деяких оцінок, що мають практичне значення. Бібл. 16, рис. 8.

В роботі розкриваються особливості функціонування та обмеження сокетів за архітектурою віртуального інтерфейсу, які використовують компонентну основу, створену для підтримки додатків з інтенсивною обробкою даних в момент їх виконання. Шляхом дифрагментації даних можна досягати значних покращень в продуктивності роботи таких додатків, що призводить до підвищення їх масштабованості та гарантії виконання, дозволяє здійснювати балансування розподілу навантаження та робить їх більш пристосованими до неоднорідних ресурсів. Результати досліджень доводять, що різні робочі характеристики сокетів за архітектурою віртуального інтерфейсу дозволяють ефективно розподіляти дані у вузлах, покращуючи на порядок продуктивність роботи додатків.

У статті розглянуто архітектуру Веб-додатку із розподіленням компонентів додатку на 2 шари, пов’язаних системою передачі повідомлень, та використанням балансування навантаження за допомогою горизонтального масштабування у хмарному кластері Kubernetes з використанням інформації про довжину черги, що дозволяє збільшити ефективність використовуваних ресурсів в системі. Актуальність теми зумовлена поширенням використання різних веб-сервісів та веб-додатків, через що зростає навантаження на них, що в свою чергу може призвести до затримок у роботі або навіть виходу з ладу цих сервісів. А тому стають вкрай важливими питання створення надійних, відмовостійких та спроможних до масштабування систем. Якщо навантаження є більшим, ніж система або сервіс може витримати, то це може спричинити відмову в обслуговуванні або припинення роботи сервісу. Також навантаження може нерівномірнорозподілятися на сервіси протягом певного проміжку часу, а тому, навіть, якщо система матиме достатньо ресурсів, щоб витримувати високе навантаження, то в періоди низького навантаження ці ресурси не будуть використовуватися, а з цього випливають проблеми неефективного використання ресурсів, а також перевитрата коштів. Запропонованусистему було розгорнуто в хмарному середовищі Google Cloud. Компоненти серверної частини Веб-додатку групуються на 2 шари. Мікросервісні компоненти першого шару проводять розбір HTTP запитів клієнтів та передають повідомлення на компоненти другого шару із використанням системи передачі повідомлень Google Pub-Sub. На компоненти другого шару пропонується виносити всі відносно «важкі» операції. Для чисельного експерименту було реалізовано систему із використанням алгоритмом горизонтального масштабування мікросервісів на основі поточної кількості повідомленьу черзі. Було виконано навантажувальне тестування системи, яке показало, що створена система здатна оброблювати більш, ніж у 2 рази більшу кількість запитів за однаковий проміжок часу порівняно з системою без масштабування. Бібл. 6, іл. 7, табл. 1.

Cloud systems are currently the most popular concept of information systems and are the result of the evolution of a chain of methods for their construction. The main task of cloud technologies is to create a virtual cloud system consisting of virtual distributed resources. These resources provide remote provisioning of cloud access services with the required level of customer service Analysis and load balancing in cloud systems is quite an urgent task, as most open access cloud systems use simple load schedulers for their physical servers. The problem of load balancing requires a solution not when the server unexpectedly failed in the process of working on the task, which discourages users from using such a product, but at the very beginning of the project. In the early stages of design, it is acceptable to increase capacity by connecting new servers or using code optimization algorithms. But when a certain limit is reached, these measures become insufficient. The article reviews the methods of load balancing in cloud systems. It is shown that the existing methods of load balancing of cloud systems have limited use and currently there is no universal load balancing system. In addition, none of the considered methods takes into account such important components of systems as network and disk subsystem. Load balancing methods for cloud systems require improvement, the purpose of which should be the ability to fully monitor the system to meet the requirements of users and developers.

Молоткові дробарки – один з поширених видів дробильного обладнання яке виконує дії по дробленню та подрібненні, переважно крихких, матеріалів.Одним з вагомих факторів який впливає на надійність та довговічність роботи як елементів механічного обладнання так й усього технологічного комплексу виявляється технічний, що впливає на продуктивність і затрачену потужність – це високочастотні динамічні коливання, а саме – вібрація, воно ж – неврівноваженість.Вібрація ротора з часом збільшується й негативно впливає на вальниці, електричний двигун та на саму конструкцію дробарки в цілому що призводить до зменшення надійності, а відповідно – до ризику поламки, що в свою чергу призводить до збільшення вірогідності аварійної відмови обладнання.Одним із завдань цього дослідження є представлення способу аналізу та візуалізація, визначення та виявлення значень негативного технологічного фактора – вібрації обертових елементів, яка може бути викликана: невдалою конструкцією як ротора то й дробарки взагалі; похибки при виготовленні й монтажі ротора й молотків; нерівномірним зносом робочих чи опорних елементів.Для аналізу й розуміння дій вібрації на опорні елементи (вальниці) молоткової дробарки необхідно було спрогнозувати величину дії сили викликану незбалансованістю ротора та розрахувати масу вантажу для балансування, що й будо досягнене через дослідження, які проводилися на основі стенду для дослідження процесу роботи молоткової дробарки для розуміння й оптимізації параметрів й режимів дроблення дробильного обладнання необхідного для подрібнення інтерметалідів Ni-Al.Оскільки відцентрова сила змінює напрямок під час обертання на 3600 було визначено максимальну і мінімальну сили, а відповідно й реакції. Максимальні реакції виникають в ті моменти коли центр ваги і вісь обертання знаходяться на одній горизонталі.Провівши розрахунки – побудовані графіки візуалізації реакцій опор в вертикальній площині та горизонтальній, які дозволяють побачити циклічність процесу динамічного навантаження на опори ротора й те що вал прагне описати овальну траєкторію. Також встановлені: максимальні значеня навантаження під час обертання ротора дробарки розрахунковим шляхом: при існуючих розмірах, технічних можливостях та габаритах ротора максимальне навантаження яке будуть відчувати опори становить 49,64 Н в площині XOZ й 27,64 Н в площині XOY; та це без урахування додаткового навантаження яке буде додаватися при дробленні від зіткнення шматків матеріалу для дроблення з молотками ротора.

Робота складається із вступу, трьох розділів та одного додатку. Загальний обсяг роботи: 69 аркуші основного тексту, 41 ілюстрація, 6 таблиць. При підготовці використовувалася література з 38 різних джерел. Актуальність. Дедалі більшу популярність набуває стрімінгові сервіси, зростає кількість мережевих сервісів та абонентів мережі, що потребують забезпечення якості обслуговування. Традиційні мережі наближаються до своєї межі ефективності. Альтернативою традиційним мережам є централізована архітектура SDN. Ідея технології SDN не є новою, проте активне впровадження технології припадає лише на останні 15 років. Однією із важливих задач при організації мережі є задача балансування трафіку, що включає в собі маршрутизацію та забезпечення якості обслуговування. Використання нової технології вимагає розробки нових алгоритмів та протоколів, або адаптації традиційних, задача балансування трафіку є актуальною. Мета і завдання дослідження. Метою магістерської роботи є розроблення методу, що дозволить маршрутизувати трафік по оптимальним шляхам, уникаючи високої затримки та забезпечення більш рівномірного завантаження мережі шляхом балансування трафіку, з використанням можливостей програмно-конфігурованих мереж. Для досягнення мети дослідження поставлено і вирішено такі завдання: • дослідження структури та принципів побудови програмноконфігурованих мереж; • дослідження методів масштабування програмно-конфігурованих мереж; • дослідження методів забезпечення якості обслуговування в класичних та програмно-конфігурованих мережах; • Дослідження методів маршрутизації в програмно-конфігурованих мережах; • Дослідження методів рішення задач багатокритеріальної оптимізації; • Pозробка методу балансування трафіку в програмно-конфігурованих мережах; • Розробка програмного модулю на основі розробленого методу; • Ілюстрація роботи моделі та аналіз отриманих результатів. Об’єкт дослідження – процес пошуку оптимального шляху між вузлами в програмно-конфігурованих мережах. Предмет дослідження – методи маршрутизації та визначення оптимальності маршруту в програмно-конфігурованих мережах. Методи досліджень. Для досягнення поставлених в магістерській роботі задач, використано методи теорії графів, методи моделювання, методи вирішення задач багатокритеріальної організації. Проведене дослідження дає можливість використання розробленої моделі в SDN мережах в якості застосунку контролера та виконувати емуляцію роботи мережі для прогнозування трафіку та завантаженості компонентів мережі. Особистий внесок здобувача. Магістерське дослідження є самостійно виконаною роботою, в якій відображено особистий авторський підхід та особисто отримані теоретичні та прикладні результати, що відносяться до вирішення задачі маршрутизації та контролю трафіку в SDN мережах. Формулювання мети та завдань дослідження проводилось спільно з науковим керівником. Практична цінність. Отримані результати можуть використовуватися у майбутніх дослідженнях за напрямками: • вдосконалення методів маршрутизації; • аналіз та прогнозування трафіку в SDN; • балансування навантаження в SDN мережах.
Current work consists of receipt, three sections and one application. Total amount of work: 69 pages of the main text, 41 illustrations, 6 tables. By preparation a literature from 38 different sources was used. Topic Relevance. The increasing popularity acquires streaming services, the number of network services and subscribers of network grows that need ensuring quality of service. Traditional networks come nearer to the limit of efficiency. An alternative to traditional networks is the centralized architecture of SDN. The idea of SDN technology is not new, however active implementation of technology falls only on the last 15 years. The problem of balancing of traffic is one of important tasks at the organization of network that includes in itself routing and ensuring quality of service. Use of new technology demands development of new algorithms and protocols, or adaptation traditional, the problem of balancing of traffic is relevant. Research goal. The research goal of the master's thesis is development of a method that will allow to route traffic on optimal ways, avoiding a high delay and ensuring more uniform loading of network by balancing of traffic, with use of opportunities of software defined networks. For achievement of the goal of a research it is put and solved the following tasks: • Research of structure and the principles of construction software defined networks; • Researches of methods scaling software defined networks; • Researches of methods of ensuring quality of service in classical and software defined networks; • Researches of methods of routing in software defined networks; • Researches of methods of solving problems of multicriterial optimization; • Development of a method of balancing of traffic in software defined networks; • Development of the program module on the basis of the developed method; • Illustration of work of model and the analysis of the received results. Object of research – Process of search of an optimal way between nodes in software defined networks. Subject of research – Methods of routing and determination of optimality of a route in software defined networks. Methods of research. For achievement of the tasks set in the master's thesis, it is used methods of the theory of graphs, modeling methods, methods of the solution of tasks of the multicriteria organization. The conducted research gives the chance of use of the developed model in SDN networks as an application of the controller and to carry out emulation of network functioning for forecasting of traffic and load of components of network. Scientific contribution. The master research is independently done work in which it is reflected personal author's approach and personally received theoretical and applied results relating to the solution of a problem of routing and control of traffic in SDN networks. A formulation of the purpose and tasks the research was conducted together with the research supervisor. Practical value of obtained results. The received results can be used in future researches on the directions: • to improvement of methods of routing; • the analysis and forecasting of traffic in SDN; • balancing of loading in SDN networks.

The purpose of the work is to increase the level of service quality in the infocommunication network. Research methods - formalization and comparison, mathematical programming, practical experiment. In the bachelor's qualification work an improved mathematical model of load balancing in the infocommunication network was proposed and investigated. This model is based on the conditions of implementation of single or multi-path routing; load balancing at the access level; maintaining the flow at the level of access and the network itself; prevention of congestion of communication channels, which actually act as conditions for load balancing in ICN. The study confirmed the effectiveness of the proposed model. Supporting load balancing at both access and ICN levels has increased network performance by 25.45% compared to a solution that is based on multi-path routing, but without access balancing, and 2.76 times compared to the model, in which load balancing in the ICN was absent.