رویکرد تخصیص منبع کارا برای پردازش داده های حوزه سلامت در محیط رایانش ابری

نویسندگان

1 دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد قم، قم، ایران

2 دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد محلات

چکیده

امروزه، پردازش داده‌های مراقبت‌های بهداشتی رسانه‌های بزرگ در ابر به راه حلی مؤثر برای برآورده کردن تقاضاهای کیفیت سرویس کاربران پزشکی تبدیل شده است. اما فراهم ساختن مراقبت های بهداشتی برای جامعه فعالیتی پیچیده است که شدیداً متکی بر پردازش اطلاعات است و پردازش داده های حوزه سلامت می تواند برای سازمان ها بسیار هزینه بر باشد. بر همین اساس امروزه، پردازش داده های حوزه سلامت رسانه‌های بزرگ در ابر به راه حلی مؤثر جهت مرتفع سازی تقاضاهای کیفیت سرویس کاربران حوزه بهداشت و سلامت تبدیل شده است. بر همین اساس در این مقاله، یک راهکار فازی برای تعیین ابر بهینه با استفاده از تکنیک پیش بینی منابع ارائه می شود. همچنین به منظور ایجاد توازن در حین پردازش وظایف از تکنیک مهاجرت ماشین مجازی مبتنی بر انتخابگر فازی جهت انتقال ماشین مجازی از یک سرور با بار زیاد به یک سرور کم بار استفاده می شود. ساختار معماری پیشنهادی شامل دو بخش محلی و سراسری است که برای تحویل درخواست به قسمت سراسری باید ابتدا قسمت محلی بررسی گردد، در صورت نداشتن شرایط، درخواست به قسمت سراسری تحویل داده می شود. در واقع معماری پیشنهادی به صورت سلسه مراتبی عمل می کند و در ابتدا لیست درخواست های رسیده ایجاد می گردد سپس با استفاده از راهکار پیشنهادی، میزان منابع موجود تخمین زده می شود و بر اساس آن، تخصیص منبع جهت پردازش انجام می گیرد. جهت ارزیابی از شبیه ساز Cloudsim استفاده شده است و با توجه به پارامترهای مختلف، راهکار پیشنهادی با الگوریتم های FAHP و ICA-K-Means مورد مقایسه قرار گرفته است. نتایج حاصل از شبیه‌سازی نشان می دهد که راهکار پیشنهادی در مقایسه با الگوریتم FAHP به میزان 10درصد و نسبت به ICA-K-Means به میزان 12درصد کاهش هزینه بوجود آمده است. همچنین تعداد درخواست های رد شده نیز به همین صورت و به نسبت الگوریتم FAHP به میزان 8 درصد و نهایتا در مقایسه با ICA-K-Means به میزان 7درصد افزایش بهره وری منابع بوجود آمده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

An Efficient Resource Allocation for Processing Healthcare Data in the Cloud Computing Environment

نویسندگان [English]

  • mostafa ghobaei-arani 1
  • Fatemeh Mahdi Babaei 2
1
2
چکیده [English]

Nowadays, processing large-media healthcare data in the cloud has become an effective way of satisfying the medical users' QoS (quality of service) demands. Providing healthcare for the community is a complex activity that relies heavily on information processing. Such processing can be very costly for organizations. However, processing healthcare data in cloud has become an effective solution to meet QoS demands of health users. In this paper, a fuzzy-based solution is presented for determining the optimal cloud using resource prediction technique. Besides, to make balance during the processing of tasks, based on fuzzy selector the virtual machine (VM) migration technique is used to migrate a VM from an overload server to an underload one. The proposed framework consists of two parts, local and global. To deliver the application to the global part, the local part must first be checked. If it is not suitable, the request will be delivered to the global part; indeed, the proposed framework works in a hierarchical manner. At first, a list of received requests is created and then using the proposed solution, the amount of available resources is estimated based on which the requested resources are allocated for processing. We used the Cloudsim toolkit to evaluate the proposed solution under various parameters and results have been compared with those of FAHP and ICA-K-Means algorithms. Compared to FAHP, the simulation results show that the proposed solution benefits from a 10% cost reduction and and a 12% reduction in cost compared to ICA-K-Means. Moreover, compared to FAHP and ICA-K-Means, the proposed method enjoys a reduction in number of rejected requests and an increase of 8% and 7% performance compared to the FAHP and ICA-K-Means, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Resource Allocation
  • Cloud Computing
  • Cloud Federation
  • Quality of service
  • Fuzzy Selector
  • Healthcare Data
  1. [1] Gill SS, Garraghan P, Stankovski V, Casale G, Thulasiram RK, Ghosh SK, Ramamohanarao K, Buyya R. Holistic resource management for sustainable and reliable cloud computing: An innovative solution to global challenge. Journal of Systems and Software. 2019. [2] Nzanywayingoma F, Yang Y. Efficient resource management techniques in cloud computing environment: a review and discussion. International Journal of Computers and Applications. 2019-4; 41(3):165-82. [3] Kumar, Pawan, and Rakesh Kumar. "Issues and challenges of load balancing techniques in cloud computing: a survey." ACM Computing Surveys (CSUR) 51, no. 6 (2019): 1-35. [4] Aghdashi, Arman, and Seyedeh Leili Mirtaheri. "A Survey on Load Balancing in Cloud Systems for Big Data Applications." In International Congress on High-Performance Computing and Big Data Analysis, pp. 156-173. Springer, Cham, 2019. [5] Elhoseny, Mohamed, Ahmed Abdelaziz, Ahmed S. Salama, Alaa Mohamed Riad, Khan Muhammad, and Arun Kumar Sangaiah. "A hybrid model of internet of things and cloud computing to manage big data in health services applications." Future generation computer systems 86 2018: 1383-1394. [6] Xu, Gaochao, Junjie Pang, and Xiaodong Fu. "A load balancing model based on cloud partitioning for the public cloud." Tsinghua Science and Technology 18, no. 1 2017: 34-39. [7] Alelaiwi, Abdulhameed. "A collaborative resource management for big IoT data processing in Cloud." Cluster Computing 20, no. , 2017: 1791-1799. [8] Hadji, Makhlouf, and Djamal Zeghlache. "Mathematical programming approach for revenue maximization in cloud federations." IEEE transaICA-K-Meansions on cloud computing 5, no. 1, 2015: 99-111. [9] Ryan, Thomas, and Young Choon Lee. "Multi-tier resource allocation for data-intensive computing." Big Data Research 2, no. 3, 2015: 110-116. [10] Rajabion, Lila, Abdusalam Abdulla Shaltooki, Masoud Taghikhah, Amirhossein Ghasemi, and Arshad Badfar. "Healthcare big data processing mechanisms: the role of cloud computing." International Journal of Information Management 49, 2019: 271-289. [11] Taher, Nada Chendeb, Imane Mallat, Nazim Agoulmine, and Nour El-Mawass. "An IoT-Cloud Based Solution for Real-Time and Batch Processing of Big Data: Application in Healthcare." In 2019 3rd International Conference on Bio-engineering for Smart Technologies (BioSMART), pp. 1-8. IEEE, 2019. [12] Khorsand, Reihaneh, Mostafa Ghobaei‐Arani, and Mohammadreza Ramezanpour. "FAHP approach for autonomic resource provisioning of multitier applications in cloud computing environments." Software: PraICA-K-Meansice and Experience 48, no. 12 , 2018: 2147-2173. [13] Shahidinejad, A., Ghobaei-Arani, M. and Masdari, M., 2020. Resource provisioning using workload clustering in cloud computing environment: a hybrid approach. Cluster Computing, pp.1-24. [14] Barbierato, Enrico, Marco Gribaudo, Mauro Iacono, and Agnieszka Jakóbik. "Exploiting CloudSim in a multiformalism modeling approach for cloud based systems." Simulation Modelling PraICA-K-Meansice and Theory 93, 2019: 133-147. [15] Calheiros, R.N., Ranjan, R., Beloglazov, A., De Rose, C.A. and Buyya, R., 2011. CloudSim: a toolkit for modeling and simulation of cloud computing environments and evaluation of resource provisioning algorithms. Software: PraICA-K-Meansice and experience, 41(1), pp.23-50. [16] https://downloads.cms.gov/medicare/2018Med2000_flatfiles.zip