Nghiên cứu các thuật toán cân bằng tải trên điện toán đám mây (Luận văn thạc sĩ)
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3 MB, 65 trang )
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
---------------------------------------
CAO TRUNG TÍN
NGHIÊN CỨU CÁC THUẬT TOÁN CÂN BẰNG TẢI
TRÊN ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
(Theo định hướng ứng dụng)
TP HCM – 2018
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
---------------------------------------
CAO TRUNG TÍN
NGHIÊN CỨU CÁC THUẬT TOÁN CÂN BẰNG TẢI
TRÊN ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY
Chuyên ngành: HỆ THỐNG THÔNG TIN
Mã số: 8480104
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
(Theo định hướng ứng dụng)
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS.TS TRẦN CÔNG HÙNG
TP HCM - 2018
i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan luận văn : “Nghiên cứu các thuật toán cân bằng tải trên điện
toán đám mây” là công trình nghiên cứu của chính tôi.
Các số liệu và kết quả được nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được
công bố hay sử dụng trong bắt kỳ công trình nghiên cứu nào khác.
Tp Hồ Chí Minh, ngày 05 tháng 05 năm 2018
Học viên thực hiện luận văn
Cao Trung Tín
ii
LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu thực hiện luận văn, ngoài nỗ lực của
bản thân, tôi đã nhận được sự hướng dẫn nhiệt tình quý báu của quý Thầy Cô, cùng với
sự động viên và ủng hộ của gia đình, bạn bè và đồng nghiệp. Với lòng kính trọng và
biết ơn sâu sắc, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới:
Ban Giám hiệu, Phòng đào tạo & khoa học công nghệ và quý Thầy Cô Khoa
công nghệ thông tin 2, Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông đã tạo mọi điều kiện
thuận lợi giúp tôi hoàn thành luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn Thầy PGS.TS Trần Công Hùng, người thầy kính
mến đã hết lòng giúp đỡ, hướng dẫn, động viên, tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá
trình thực hiện và hoàn thành luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp trong cơ quan đã động
viên, hỗ trợ tôi trong lúc khó khăn để tôi có thể học tập và hoàn thành luận văn.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng, nỗ lực, nhưng do thời gian và kinh nghiệm nghiên
cứu khoa học còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót. Tôi rất mong nhận
được sự góp ý của quý Thầy Cô cùng bạn bè đồng nghiệp để kiến thức của tôi ngày
một hoàn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn!
Tp Hồ Chí Minh, ngày 05 tháng 05 năm 2018
Học viên thực hiện luận văn
Cao Trung Tín
iii
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN ..................................................................................................................ii
MỤC LỤC ...................................................................................................................... iii
DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT ..................................................... v
DANH SÁCH BẢNG .....................................................................................................vi
DANH SÁCH HÌNH VẼ ...............................................................................................vii
MỞ ĐẦU .......................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN ..................................................................................... 3
1.1 Tổng quan về điện toán đám mây (Cloud Computing).......................................... 3
1.1.1 Đặc điểm chung của điện toán đám mây ........................................................ 4
1.1.2 Các mô hình triển khai .................................................................................... 5
1.1.3 Các mô hình dịch vụ ....................................................................................... 9
1.2 Tổng quan về cân bằng tải trên điện toán đám mây............................................. 12
1.2.1 Thuật toán cân bằng tải tĩnh .......................................................................... 14
1.2.2 Thuật toán cân bằng tải động ........................................................................ 14
1.3 Các công trình liên quan ...................................................................................... 15
CHƯƠNG 2: CÁC THUẬT TOÁN TIÊU BIỂU VÀ PHƯƠNG ÁN ĐỀ XUẤT ........ 17
3.1 Các thuật toán tiêu biểu ........................................................................................ 17
3.2 Phương án đề xuất ................................................................................................ 21
CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ................................................................. 24
4.1 Bộ công cụ mô phỏng Cloud Analyst .................................................................. 24
4.1.1 Các thành phần chính .................................................................................... 25
4.1.2 Quy trình thực hiện mô phỏng của bộ công cụ CloudAnalyst ...................... 29
4.2 Thiết lập mô phỏng .............................................................................................. 31
4.3 Kết quả và phân tích ............................................................................................. 40
Trường hợp 1: Mô phỏng với số lượng 20 máy ảo (VM) ...................................... 40
Trường hợp 2: Mô phỏng với số lượng 50 máy ảo (VM) ...................................... 45
iv
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN ............................................................................................. 51
DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................. 53
v
DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT
Viết tắt
Tiếng Anh
Tiếng Việt
CC
Cloud Computing
Điện toán đám mây
IaaS
Infrastructure as a Service
Dịch vụ cơ sở hạ tầng
PaaS
Platform as a Service
Dịch vụ nền tảng
SaaS
Software as a Service
Dịch vụ phần mềm
UB
UserBase
Cơ sở người dùng
DC
Data Center
Trung tâm dữ liệu
DCC
Data Center Controller
Bộ điểu khiển trung tâm dữ liệu
VM
Virtual Machine
Máy ảo
VMLB
Virtual Machine Load Balancer Trình cân bằng tải máy ảo
CNTT
Công nghệ thông tin
vi
DANH SÁCH BẢNG
Bảng 1: Thông số cấu hình Cơ sở người dùng (UB)
31
Bảng 2: Thông số cấu hình máy ảo (VM)
32
Bảng 3: Thông số chi phí
33
Bảng 4: Thông số cấu hình Trung tâm dữ liệu (DC)
33
Bảng 5: Thông số nâng cao ( Advanced)
35
Bảng 6: Giá trị độ trễ giữa các khu vực (ms)
36
Bảng 7: Giá trị băng thông giữa các khu vực (Mbps)
37
Bảng 8: Số lần từng máy ảo (VM) được phân bố để xử lý các yêu cầu đến
40
Bảng 9: Kết quả mô phỏng trường hợp 1
44
Bảng 10: Số lần từng máy ảo (VM) được phân bố để xử lý các yêu cầu đến
45
Bảng 11: Kết quả mô phỏng trường hợp 2
49
vii
DANH SÁCH HÌNH VẼ
Hình 1.1: Mô hình điện toán đám mây
4
Hình 1.2: Các loại mô hình triển khai
5
Hình 1.3: Đám mây riêng tư
6
Hình 1.4: Đám mây công cộng
7
Hình 1.5: Đám mây hỗn hợp
8
Hình 1.6: Đám mây cộng đồng
8
Hình 1.7: Mô hình dịch vụ điện toán đám mây
9
Hình 1.8: Dịch vụ cơ sở hạ tầng
10
Hình 1.9: Dịch vụ nền tảng
11
Hình 1.10: Dịch vụ phần mềm
12
Hình 1.11: Mô hình cân bằng tải trên điện toán đám mây
12
Hình 1.12: Sơ đồ phân loại cân bằng tải
13
Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của thuật toán Throttled
20
Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của thuật toán Throttled cải tiến
23
Hình 4.1: CloudAnalyst được xây dựng trên nền Cloudsim
24
Hình 4.2: Các thành phần chính của CloudAnalyst
25
Hình 4.3: Thuật toán đề xuất được nhúng vào trình cân bằng tải máy ảo VM 29
Load Balancer
Hình 4.4: Quy trình thực hiện mô phỏng
30
Hình 4.5: Thông số cấu hình Cơ sở người dùng và máy ảo
32
viii
Hình 4.6: Thông số cấu hình Trung tâm dữ liệu và Chi phí lưu trữ
34
Hình 4.7: Thông số cấu hình nâng cao và chính sách cân bằng tải
36
Hình 4.8: Thông số cấu hình đặc tính Internet
37
Hình 4.9: Quá trình thực hiện mô phỏng
38
Hình 4.10: Kết thúc mô phỏng
38
Hình 4.11: Kết quả mô phỏng
39
Hình 4.12: Thời gian phản hồi và thời gian xử lý của hệ thống khi sử dụng thuật 42
toán Round Robin trường hợp 1
Hình 4.13: Thời gian phản hồi và thời gian xử lý của hệ thống khi sử dụng thuật 42
toán Throttled trường hợp 1
Hình 4.14: Thời gian phản hồi và thời gian xử lý của hệ thống khi sử dụng thuật 42
toán Throttled cải tiến trường hợp 1
Hình 4.15: Chi phí xử lý của thuật toán Round Robin trường hợp 1
43
Hình 4.16: Chi phí xử lý của thuật toán Throttled trường hợp 1
43
Hình 4.17: Chi phí xử lý của thuật toán Throttled cải tiến trường hợp 1
43
Hình 4.18: Kết quả mô phỏng trường hợp 1
44
Hình 4.19: Thời gian phản hồi và thời gian xử lý của hệ thống khi sử dụng thuật 47
toán Round Robin trường hợp 2
Hình 4.20: Thời gian phản hồi và thời gian xử lý của hệ thống khi sử dụng thuật 48
toán Throttled trường hợp 2
Hình 4.21: Thời gian phản hồi và thời gian xử lý của hệ thống khi sử dụng thuật 48
toán Throttled cải tiến trường hợp 2
ix
Hình 4.22: Chi phí xử lý của thuật toán Round Robin trường hợp 2
48
Hình 4.23: Chi phí xử lý của thuật toán Throttled trường hợp 2
49
Hình 4.24: Chi phí xử lý của thuật toán Throttled cải tiến trường hợp 2
49
Hình 4.25: Kết quả mô phỏng trường hợp 2
50
1
MỞ ĐẦU
Điện toán đám mây (CC) là một mô hình sử dụng công nghệ máy tính và phát
triển dựa trên Internet. Trong mô hình này, cung cấp tất cả khả năng liên quan tới công
nghệ thông tin dưới dạng “dịch vụ” thông qua mạng Internet cho phép người dùng có
thể truy cập và sử dụng chúng thông qua một nhà cung cấp dịch vụ đám mây. Ưu điểm
chính của điện toán đám mây (CC) là giảm các chi phí đầu tư ban đầu, tăng khả năng
xử lý-tính toán và khả năng linh hoạt trong lưu trữ. Với các ưu điểm vượt trội đó, hiện
nay, điện toán đám mây (CC) đã trở nên phổ biến trên thế giới. Điều đó mang lại nhiều
thách thức cho các tổ chức, các nhà cung cấp dịch vụ đám mây. Trong đó, việc cải
thiện thời gian phản hồi cho các yêu cầu của người dùng trên điện toán đám mây (CC)
là một vấn đề quan trọng. Với sự tăng trưởng bùng nổ của Internet như hiện nay, việc
trao đổi dữ liệu của các tổ chức và doanh nghiệp cần kịp thời và nhanh chóng, cân bằng
tải trên điện toán đám mây đã trở thành một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng của các
nhà nghiên cứu trên khắp thế giới. Đặc biệt là cân bằng tải trên trung tâm dữ liệu đám
mây (DC).
Cân bằng tải trên điện toán đám mây là kỹ thuật phân phối khối lượng công việc
đồng đều giữa hai hoặc nhiều máy tính, kết nối mạng, CPU, ổ cứng, hoặc các tài
nguyên to lớn phân tán trên mạng Internet. Có nhiều phương pháp và cách tiếp cận
khác nhau để giải quyết cân bằng tải trên môi trường điện toán đám mây, trong đó các
thuật toán cải thiện thời gian đáp ứng của hệ thống được các nhà khoa học tập trung
nghiên cứu chủ yếu. Luận văn này tập trung nghiên cứu các thuật toán cân bằng tải phổ
biến hiện nay trên hệ thống “đám mây” cụ thể là thuật toán Round Robin và thuật toán
Throttled, dựa trên các kết quả đạt được sẽ phân tích đưa ra những mặt hạn chế của các
thuật toán, từ đó đề xuất một thuật toán cải tiến dựa trên thuật toán Throttled để cải
thiện thời gian phản hồi của trung tâm dữ liệu (DC) cải thiện hiệu suất cho hệ thống
đám mây.
2
Luận văn đã mô phỏng thuật toán đề xuất với hai thuật toán Round Robin và
Throttled bằng công cụ mô phỏng Cloud Analyst. Kết quả thực nghiệm cho thấy với
thuật toán đề xuất thời gian phản hồi và thời gian xử lý của hệ thống đã được cải thiện.
Bố cục luận văn gồm 4 chương:
-
Chương 1: Cơ sở lý thuyết: Giới thiệu tổng quan về điện toán đám mây và cơ
chế cân bằng tải, mục tiêu của việc cân bằng tải trên điện toán đám mây. Tham
khảo và đánh giá một số công trình nghiên cứu của các nhà khoa học trong và
ngoài nước đã nghiên cứu về vấn đề cân bằng tải trên điện toán đám mây.
-
Chương 2: Các thuật toán tiêu biểu và phương án đề xuất: tập trung phân tích
đánh giá hai thuật toán Round Robin và Throttled. Đề xuất thuật toán cải tiến
dựa trên thuật toán Throttled.
-
Chương 3: Mô phỏng và đánh giá: giới thiệu công cụ mô phỏng Cloud Analyst.
Mô phỏng và đánh giá kết quả ba thuật toán
-
Chương 4: Kết luận: Trình bày các công việc đã thực hiện được, những điểm
hạn chế của luận văn, hướng nghiên cứu mở rộng của luận văn.
3
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN
1.1 Tổng quan về điện toán đám mây (Cloud Computing)
Khái niệm điện toán đám mây (Cloud Computing) xuất hiện vào năm 2007 và
được nhiều tổ chức nổi tiếng định nghĩa theo nhiều cách khác nhau (hình 1.1). Ví dụ
như:
-
Theo Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Mỹ (NIST – National Institute of
Standards & Technology) định nghĩa điện toán đám mây như sau: “Điện toán
đám mây là một mô hình mạng cho phép người dùng truy cập dễ dàng vào một
hệ thống mạng đồng nhất, theo nhu cầu đến một kho tài nguyên điện toán dùng
chung (ví dụ: mạng, máy chủ, lưu trữ, ứng dụng và dịch vụ), các tài nguyên này
có thể được cung cấp và thu hồi một cách nhanh chóng với yêu cầu tối thiểu về
quản lý hay sự can thiệp từ phía nhà cung cấp dịch vụ.”
-
Tổ chức An Ninh Mạng và Thông Tin Châu Âu (ENISA) định nghĩa: “Điện
toán đám mây là mô hình cung cấp dịch vụ theo yêu cầu, thường được triển khai
trên công nghệ ảo hóa và các công nghệ điện toán phân tán.”
-
Theo hãng Gartner định nghĩa: “Điện toán đám mây là một kiểu tính toán trong
đó các năng lực CNTT có khả năng mở rộng rất lớn được cung cấp dưới dạng
dịch vụ qua mạng Internet đến nhiều khách hàng bên ngoài.”
-
Theo hãng Forrester Research thì định nghĩa điện toán đám mây là: “Một kho
tài nguyên cơ sở hạ tầng ảo hóa, có khả năng mở rộng cao và được quản lý, có
thể hỗ trợ các ứng dụng của khách hàng cuối và được tính tiền theo mức độ sử
dụng.”
4
Hình 1.1: Mô hình điện toán đám mây
Nhìn chung, ta có thể hiểu đơn giản điện toán đám mây là một giải pháp mang
tính dịch vụ cho phép cung cấp các tài nguyên CNTT và có khả năng biến đổi linh hoạt
theo nhu cầu người dùng. “ Đám mây” là thuật ngữ ẩn dụ đươc hiểu là các tài nguyên
CNTT có sẵn trên internet, người dùng truy cập tới các tài nguyên đó mà không cần
quan tâm tới công nghệ và hạ tầng bên trong nó.
1.1.1 Đặc điểm chung của điện toán đám mây
-
Khả năng truy cập rộng lớn (Broad network access): Người dùng có thể sử dụng
bất kỳ thiết bị nào có kết nối internet như: computer, laptop, thiết bị di động ...
truy cập vào dịch vụ điện toán đám mây.
-
Tự cấp dịch vụ theo nhu cầu (On-demand self-service): Người dùng đươc cấp
tài nguyên theo nhu cầu một cách tự động, không cần sự can thiệp từ nhà cung
cấp dịch vụ.
5
-
Không phụ thuộc vị trí địa lý (Location independent resource pooling): Tài
nguyên trên dịch vụ điện toán đám mây được điều phối và chia sẻ linh hoạt.
Người dùng không biết và không thể điều khiển được vị trí tài nguyên (nhưng
với một số dịch vụ nâng cao nhà cung cấp cho phép người dùng làm điều đó).
-
Tính co giãn nhanh (Rapid elasticity): Tài nguyên trên dịch vụ “đám mây” có
thể được cấp phát hoặc thu hồi một cách nhanh chóng, linh hoạt và có khả năng
thay đổi tài nguyên tăng lên hoặc giảm xuống theo nhu cầu sử dụng.
-
Dịch vụ đo lường (Measured service): Các hệ thống điện toán đám mây có khả
năng tự điều khiển, tinh chỉnh và giám sát, đo lường tài nguyên.
1.1.2 Các mô hình triển khai
Các mô hình triển khai điện toán đám mây được chia làm 4 loại chính (hình
1.2):
Hình 1.2: Các loại mô hình triển khai
-
Đám mây riêng tư (Private cloud): là các dịch vụ điện toán đám mây được cung
cấp trong các công ty, doanh nghiệp và được các công ty, doanh nghiệp đó trực
6
tiếp vận hành và quản lý (Hình 1.3). Đây là xu hướng tất yếu cho các công ty,
doanh nghiệp nhằm tối ưu hóa hạ tầng công nghệ thông tin của họ. Đối tượng sử
dụng là nội bộ của công ty, doanh nghiệp đó được bảo vệ sau tường lửa.
Hình 1.3: Đám mây riêng tư
-
Đám mây công cộng (Public cloud) là các dịch vụ điện toán đám mây được
cung cấp bởi các cá nhân, tổ chức, doanh nghiệp cung cấp dịch vụ CNTT, nhằm
phục vụ cho mục đích công cộng (Hình 1.4). Người sử dụng phải đăng ký với
nhà cung cấp dịch vụ để được sử dụng dịch vụ đó (có thể miễn phí hoặc tính
phí) theo từng chính sách của nhà cung cấp. Đám mây công cộng đang là mô
hình triển khai phổ biến hiện nay. Khác với đám mây riêng tư, đối tượng sử
dụng là tất cả cá nhân, tổ chức, doanh nghiệp bên ngoài kết nối thông qua
internet…
7
Hình 1.4: Đám mây công cộng
-
Đám mây hỗn hợp (Hybrid cloud): Là sự kết hợp của đám mây riêng tư và đám
mây công cộng. Nó liên kết đám mây riêng tư và đám mây công cộng qua một
hệ thống mã hóa để đảm bảo sự linh động cho việc chuyển dữ liệu và sử dụng
các ứng dụng (Hình 1.5). Mô hình triển khai đám mây này đối với doanh
nghiệp, tổ chức có nhu cầu cần độ bảo mật ở mức cao nhưng không muốn chịu
mức phí của việc lưu trữ tất cả dữ liệu trên đám mây riêng tư. Cho phép ta khai
thác được điểm mạnh của từng mô hình cũng như đưa ra phương thức sử dụng
tối ưu cho người sử dụng
8
Hình 1.5: Đám mây hỗn hợp
-
Đám mây cộng đồng (Community): là sự liên kết của nhiều công ty, doanh
nghiệp với nhau (Hình 1.6). Các doanh nghiệp sử dụng các dịch vụ ứng dụng
của nhau để phục vụ công việc. Đối tượng sử dụng là các doanh nghiệp tham gia
mô hình triển khai này đều có thể sử dụng các dịch vụ của mô hình này cung
cấp.
Hình 1.6: Đám mây cộng đồng
9
1.1.3 Các mô hình dịch vụ
Có 3 loại mô hình dịch vụ về điện toán đám mây (Hình 1.7):
Hình 1.7: Mô hình dịch vụ điện toán đám mây
-
Dịch vụ cơ sở hạ tầng (IaaS): nhà cung cấp sẽ triển khai hạ tầng phần cứng (
máy ảo (VM), network, vùng lưu trữ…) trên các hệ thống phân tán và cung cấp
như một dịch vụ cho người dùng (Hình 1.8). Người dùng không thể biết thông
tin hạ tầng thực tế bên trong “đám mây” nhưng họ có toàn quyền quản lý và sử
dụng tài nguyên mà họ được cung cấp, cũng như yêu cầu mở rộng tài nguyên.
Ví dụ: Amazon EC2/S3, Elastra (Beta 2.0 2/2009), Nirvanix, AppNexus
-
10
Hình 1.8: Dịch vụ cơ sở hạ tầng
-
Dịch vụ nền tảng (PaaS): cung cấp cách thức, các tính năng cần thiết cho việc
xây dựng ứng dụng trên một nền tảng nào đó (Hình 1.9). Có 2 dạng hạ tầng
được xây dựng phổ biến là hạ tầng trao đổi thông tin ứng dụng (middleware) và
nên tảng ứng dụng (application server) với các công cụ và ngôn ngữ lập trình
nhất định để xây dựng ứng dụng. Người dùng triển khai ứng dụng mà không cần
quan tâm đến chi phí hay thông số phần cứng và phần mềm bên dưới.
Ví dụ: Google App Engine, Openshilt, Salesforce, Microsoft Azure,…
11
Hình 1.9: Dịch vụ nền tảng
-
Dịch vụ phần mềm (SaaS): nhà cung cấp tạo ra nhiều ứng dụng cơ bản, hoàn
chỉnh và triển khai chúng thành dịch vụ để đáp ứng nhu cầu của đại đa số người
dùng (Hình 1.10). Những nhà cung cấp SaaS có thể lưu trữ ứng dụng trên máy
chủ của họ hoặc máy khách hàng đã có tải ứng dụng xuống thiết bị. Người dùng
chỉ
việc
sử
dụng
dịch
vụ
mà
không
cần
quan
tâm
gì
khác.
Ví dụ: Dịch vụ email hay các ứng dụng Zalo, Google Docs, Google Calendar,
Google Translate của Google, SmallPDF, OneDrive, Evennote, Facebook,
Twitter …
12
Hình 1.10: Dịch vụ phần mềm
1.2 Tổng quan về cân bằng tải trên điện toán đám mây
Cân bằng tải (Load Balancing) là hoạt động phân phối công việc giữa các nút
máy chủ, nó cần thiết cho việc xử lý được tối ưu trong môi trường phân tán (Hình
1.11).
Hình 1.11: Mô hình cân bằng tải trên điện toán đám mây
13
Trong khi điện toán đám mây đang phát triển nhanh chóng và khách hàng đang
đòi hỏi nhiều dịch vụ hơn và kết quả tốt hơn, cân bằng tải trên điện toán đám mây đã
trở thành một lĩnh vực nghiên cứu thú vị và quan trọng. Nhiều thuật toán đã được đề
xuất để cung cấp các cơ chế hiệu quả để gán các yêu cầu của khách hàng vào các nút
“đám mây”có sẵn[1]. Thuật toán cân bằng tải được phân thành 2 loại là các thuật toán
tĩnh và các thuật toán động. Các thuật toán cân bằng tải tĩnh không phụ thuộc vào tình
trạng hiện tại của hệ thống. Hệ thống thường được thiêt lập sẵn. Mặc khác, các thuật
cân bằng tải động xem xét tình trạng trước và hiện tại của hệ thống trong khi xử lý cân
tải. Trong thuật toán cân bằng tải động lại được chi làm 2 loại: cân bằng tải phân phối
và cân bằng tải không phân phối[2]. Các thuật toán cân bằng tải phân phối thực thi tại
tất cả các nút trong “đám mây” và các tài nguyên được chia sẻ giữa tất cả các nút. Lợi
ích của thuật toán này là nếu có nhiều nút lỗi, nó sẽ không ảnh hưởng nhiều tới hệ
thống. Trong thuật toán cân bằng tải không phân phối, việc thực hiện phân tải sẽ bởi 1
nhóm máy ảo (VM). Lợi ích của thuật toán này là giảm chi phí và tài nguyên các nút
Cân bằng tải
trong “đám mây” (hình 1.12).
Cân bằng tải tĩnh
Cân bằng tải
động
Cân bằng tải phân
phối
Cân bằng tải
không phân phối
Hình 1.12: Sơ đồ phân loại cân bằng tải
14
1.2.1 Thuật toán cân bằng tải tĩnh
Các thuật toán cân bằng tải tĩnh hầu hết phù hợp với các môi trường đồng nhất
và ổn định cao và có thể tạo ra kết quả rất tốt trong các môi trường này. Tuy nhiên,
chúng thường không linh hoạt và không thể khớp với những thay đổi liên tục đối với
các thuộc tính trong thời gian thực hiện[1]. Chúng chỉ định các nhiệm vụ cho các nút
“đám mây” dựa trên khả năng của nút “đám mây” đó để xử lý các yêu cầu mới. Quá
trình này chỉ dựa trên kiến thức về các thuộc tính và khả năng của các nút “đám mây”,
bao gồm năng lực xử lý, bộ nhớ và dung lượng lưu trữ, và hiệu suất đường truyền. Mặc
dù chúng có thể nắm trước thông tin về hoạt động của đường truyền, các thuật toán tĩnh
này thường không xem xét các thay đổi liên tục của các thuộc tính này trong thời gian
chạy cũng như đối với sự thay đổi tải trong thời gian chạy.
1.2.2 Thuật toán cân bằng tải động
Thuật toán cân bằng tải động linh hoạt hơn và có tính đến các loại thuộc tính
khác nhau về khả năng của nút trong hệ thống và băng thông mạng trước và ngay trong
thời gian chạy [3]. Các thuật toán này có thể thích ứng với những thay đổi và cung cấp
kết quả tốt hơn trong môi trường không đồng nhất và linh động. Vì hầu hết các thuật
toán này dựa vào sự kết hợp của kiến thức dựa trên thông tin thu thập được trước đây
về các nút trong “đám mây” và các thuộc tính thời gian chạy được thu thập khi các nút
đã chọn xử lý các thành phần của tác vụ. Các thuật toán này chỉ định các nhiệm vụ và
có thể tự động gán chúng cho các nút dựa trên các thuộc tính được thu thập và tính
toán. Các thuật toán như vậy đòi hỏi phải giám sát liên tục các nút và tiến trình công
việc và thường khó thực hiện hơn. Tuy nhiên, chúng là chính xác hơn và có thể dẫn
đến cân bằng tải hiệu quả hơn.
