[論文レビュー] A New Fuzzy Approach for Dynamic Load Balancing Algorithm

Abbas Karimi, Faraneh Zarafshan+3 more|ArXiv.org|Oct 2, 2009

Distributed and Parallel Computing Systems参考文献 14被引用数 28

ひとこと要約

本論文は、分散システムの状態情報における不確実性と一貫性の欠如に対処する、新しいファジィ論理ベースの動的負荷分散アルゴリズムを提案する。ファジィ推論を用いてプロセッサ負荷を評価し、リアルタイムで意思決定を行うことで、ラウンドロビン方式と比較して応答時間を30.84%短縮し、ランダム割り当てと比較して45.45%短縮する。これは、動的環境下での優れたパフォーマンスを示している。

ABSTRACT

Load balancing is the process of improving the Performance of a parallel and distributed system through is distribution of load among the processors [1-2]. Most of the previous work in load balancing and distributed decision making in general, do not effectively take into account the uncertainty and inconsistency in state information but in fuzzy logic, we have advantage of using crisps inputs. In this paper, we present a new approach for implementing dynamic load balancing algorithm with fuzzy logic, which can face to uncertainty and inconsistency of previous algorithms, further more our algorithm shows better response time than round robin and randomize algorithm respectively 30.84 percent and 45.45 percent.

研究の動機と目的

• 従来の負荷分散アルゴリズムが、システム状態情報における不確実性と一貫性の欠如を処理する際の限界を解消すること。
• 動的で分散型および並列コンピューティング環境における応答時間とパフォーマンスを向上させること。
• 決定論的またはランダムな手法よりも、リアルタイムの負荷変動に効果的に適応できるファジィ論理ベースの意思決定メカニズムを開発すること。
• ラウンドロビンやランダム割り当てといった既存のベンチマークと比較して、提案されたアルゴリズムの性能を評価すること。

提案手法

• アルゴリズムは、CPU使用率やキュー長などのプロセッサ負荷メトリクスを表すクリップス入力値を処理するためにファジィ論理を用いる。
• 「低」「中」「高」などの言語変数に基づいて、入力負荷状態を適切な負荷分散意思決定にマッピングするファジィ推論規則を定義する。
• システムは実行時に各プロセッサの負荷状態を動的に評価し、ファジィ出力スコアに基づいてタスクを再割り当てる。
• ファジィ論理コントローラーは、新しいタスクの割り当てにあたって、負荷が軽いまたはバランスの取れたプロセッサを優先することで、応答時間を最小限に抑えるように設計されている。
• 正確な数値閾値に依存しないため、ノイズが多い、または一貫性のないセンサーや監視データに対しても頑健である。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ファジィ論理は、分散システムの負荷状態における不確実性を効果的にモデル化し、負荷分散意思決定を改善するためにどのように利用できるか？
• RQ2 ファジィベースの動的負荷分散アルゴリズムは、ラウンドロビン方式やランダム割り当てといった従来の手法と比較して、応答時間の観点でどの程度優れているか？
• RQ3 ファジィ推論は、リアルタイムの分散システムにおける一貫性の欠如や不正確な負荷監視データへの感受性を低減できるか？

主な発見

• 提案されたファジィ負荷分散アルゴリズムは、ラウンドロビン方式と比較して30.84%の応答時間短縮を達成した。
• ランダム割り当て方式と比較して、応答時間を45.45%短縮し、顕著なパフォーマンス向上を示した。
• ファジィアプローチは、システム状態情報の不確実性と一貫性の欠如を効果的に処理し、意思決定の頑健性を向上させた。
• 動的ワークロード全体にわたり一貫したパフォーマンス向上を示したため、優れた適応性を示している。