16062

1653 دكتري

دكتري

معماري سيستم‌هاي كامپيوتري

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1399

هفده، 143 ص. :مصور، جدول، نمودار

مسعودرضا هاشمي

محمدرضا حيدرپور، عادل نجاران توسي

بهروز شاه‌قلي، نغمه سادات مويديان

1399/09/22

كتابنامه

مهندسي كامپيوتر

مهندسي برق و كامپيوتر

1399/09/22

2653656

چكيده اينترنت اشيا الگويي را مطرح ميكند كه در آن بسياري از وسايل و ابزارها ميتوانند به اينترنت متصل شوند اتصال اين وسايل و ابزارها كه اشيا ناميده ميشوند منجر به توليد و تزريق حجم بسيار زيادي از داده به شبكه خواهد شد انتقال و پردازش اين حجم از داده در ساختار سنتي كه عموما به ابر ختم ميشود با چالشهايي از جمله اشغال بيش از حد مركز شبكه و افزايش تاخير مصرف انرژي و هزينه روبرو خواهد بود به نحوي كه حتي دستيابي به مزاياي متعدد اين تكنولوژي را تحت تاثير قرار ميدهد بنابراين نيازمند تغيير در الگوي سنتي محاسبات خواهد بود امروزه محاسبات مه به عنوان يك راه حل مناسب براي اين چالش مطرح و مورد توجه قرار گرفته است الگوي مه يك ساختار توزيعشده را پيشنهاد ميدهد كه در آن گرههاي پردازشي به كاربران و وسايل انتهايي نزديك شدهاند بنابراين ما با تعداد زيادي از گرههاي پردازشي روبرو خواهيم بود كه بايد به گونهاي مناسب مديريت شوند با توجه به شرايط و ويژگيهاي الگوي مه مديريت منابع با چالشهاي خاصي روبرو خواهد بود گرههاي پردازشي در الگوي مه از قدرت پردازشي كمتري نسبت به گرههاي پردازشي در ابر برخوردار هستند بنابراين بايد بتوان از اين ظرفيت به خوبي استفاده كرد يعني درخواستها بايد به گونهاي مناسب بين گرههاي مختلف توزيع شوند تا از تجمع بيش از حد آنها در يك گره كه ميتواند ارايه مناسب يك سرويس را با اختلال مواجه كند جلوگيري شود مسئله جلوگيري از تجمع بيش از حد درخواستها به عنوان مسئله پايداري ياد ميشود از طرف ديگر مسئله تامين انرژي و توان مصرفي با توجه به تعداد زياد گرهها يك چالش محسوب ميگردد ذات توزيعشده محاسبات مه بكارگيري روشهاي مديريت انرژي هوشمند و متمركز ابر را در اينجا با چالش روبهرو ميسازد اما از سوي ديگر كوچك بودن منابع مه به لحاظ اندازه و مصرف توان راه را براي بكاگيري موثر روشهاي مديريت توان مدرني همچون تنظيم پوياي ولتاژ و فركانس و تنظيم پوياي سطح كدبندي سيگنال هموار ساخته است همچنين اگر قرار باشد همه اين گرهها از شبكه برق سراسري تغذيه شوند بار زيادي را به شبكه اعمال خواهد كرد بنابراين استفاده از انرژي پاك انرژي خورشيدي باد و در الگوي مه با توجه به توزيعشدگي گرهها كه موقعيت بهتري را براي استفاده از اين نوع انرژي فراهم ميآورد مورد توجه قرار گرفتهاست اما انرژي پاك هميشه در دسترس نيست و يك ذات تغيير پذير دارد مثلا انرژي خورشيدي فقط در طول روز در دسترس بوده يا ميزان توان آن در ماهها و فصول مختلف متفاوت است بنابراين به منظور بهرهگيري هر چه بهتر از ظرفيت انرژي پاك به يك سياستگذاري صحيح در حوزه توزيع درخواستها و مديريت منابع نياز خواهد بود تا بر مبناي ظرفيت و شرايط جاري گرههاي پردازشي وضعيت شبكه و در دسترس بودن انرژي پاك درخواستها توزيع و گرههاي پردازشي پيكربندي شوند در اين تحقيق به مسئله مديريت منابع در الگوي مه با هدف تامين پايداري و دستيابي به حداكثر كارايي در حالي كه گرههاي پردازشي به صورت موثري از انرژي پاك تغذيه كنند پرداخته ميشود جهت ارايه يك روش مناسب از روش بهينهسازي لياپانف كه در تئوري كنترل به منظور ارزيابي و اثبات پايداري مورد استفاده قرار ميگيرد بهره ميبريم همچنين به منظور اعمال محدويت مصرف انرژي از مفهوم صفهاي مجازي استفاده ميكنيم در نهايت با بكارگيري دادههاي واقعي مربوط به تابش خورشيد و در نظر گرفتن ويژگيهاي يك سكوي واقعي با انجام شبيهسازيهاي متعدد صحت عملكرد روش پيشنهادي را مورد ارزيابي قرار ميدهيم كلمههاي كليدي اينترنت اشيا محاسبات مه توزيع درخواستها پايداري تنظيم پوياي ولتاژ و فركانس تظيم پوياي سطح كدبندي سيگنال لياپانف انرژي پاك

939 A Stable Request Dispatching Framework for Optimizing Performance and Utilization of Renewable Energy Sources in Fog Computing Environments Aref Karimiafshar Sep 2020 Department of Electrical and Computer Engineering Isfahan University of Thechnology Isfahan 84156 83111 Iran Supervisor Dr Massoud Reza Hashemi Advisor Dr Mohammad Reza Heidarpour Advisor Dr Adel N Toosi Department Graduate Program Coordinator Dr Behzad NazariAbstract Fog computing introduces a distributed processing capability close to end users The proximity of computingto end users leads to lower service time and bandwidth requirements Energy consumption is a matter ofconcern in such a system with a large number of computing nodes Renewable energy sources can be utilizedto lessen the burden on the main power grid and reduce the carbon footprint but due to fluctuations effectiveutilization of renewable energy sources needs proper resource management In this thesis we deal with properlymanaging the resources in a fog environment where the fog nodes are equipped with on site renewable energy This thesis aims to design an efficient mechanism to dynamically dispatch requests among computing nodesand scale frequency and modulation level based on current workload and the availability of renewable energysources to minimize the service time while keeping the renewable energy utilization and stability at asatisfactory level We state the problem as the design of a controller for a system with time varying nonlinearstate equations Accordingly we borrow the Lyapunov optimization technique from the control theory todesign the request dispatching mechanisms and prove its asymptotic optimality We perform extensivesimulations to evaluate the effectiveness of the proposed method Simulation results demonstrate that ourproposed method outperforms the state of the art alternatives up to 23 and 58 respectively in terms ofservice time and renewable energy utilization Key words Fog computing DVFS DMS Lyapunov optimization technique request dispatching renewable energy 1 IntroductionThe number of connected Internet of Things IoT devices is predicted to reach 50 billionby the end of 2020 1 and will increase to 75 4 billion in 2025 It is expected that more thantwo Exabyte of data will be generated by such devices on a daily basis 1 On the otherhand the current trend suggests that by 2020 data centers will consume 140 billionKilowatt hours to process this huge amount of data annually 2 Therefore without any

مسعودرضا هاشمي

محمدرضا حيدرپور، عادل نجاران توسي

بهروز شاه‌قلي، نغمه سادات مويديان