تامین پویای سرویس در محیط مه مبتنی بر اتوماتای یادگیر و الگوریتم ژنتیک چند هدفه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

عضو هیات علمی گروه مهندسی کامپیوتر، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد شهرقدس، تهران، ایران.

چکیده

امروزه تعداد برنامه‌های کاربردی که نیاز به زمان پاسخ‌دهی کمی دارند، روز به روز در حال افزایش است و بکارگیری محیط مه اخیرا مورد توجه زیادی قرار گرفته است. با توجه به پویایی استفاده از منابع در اکثر برنامه های اینترنت اشیا، نمی‌توان مکان ثابتی برای قرارگیری و اجرای سرویس ها در محیط مه در نظر گرفت و بنابراین باید سرویس‌ها در محیط مه به صورت پویا قرار داده شوند. مساله قرار دادن سرویس های مورد نیاز اینترنت اشیا در دستگاه های مه با محدودیت منابع، به عنوان یک مساله NP-hard شناخته می شود. در این مقاله، روشی پویا مبتنی بر الگوریتم ژنتیک چند هدفه با رتبه بندی نامغلوب جهت حل این مساله ارائه می گردد. در روش پیشنهادی، از اتوماتای یادگیر، جهت بهبود رفتار ژنتیکی و تنظیم پویای نرخ جهش و تقاطع استفاده می‌گردد. روش پیشنهادی با استفاده از نرم افزار iFogsim شبیه سازی شده و نتایج شبیه‌سازی نشان می دهد روش پیشنهادی با در نظر گرفتن همزمان سه معیار تاخیر سرویس، هزینه و انرژی مصرفی، کارایی بهتری را نسبت به الگوریتم‌های مورد مقایسه دارد. از نظر هزینه، در مقایسه با دو روش CSA و LRFC به ترتیب 11 و 21 درصد کاهش داشته است. همچنین روش پیشنهادی از نظر میانگین تاخیر سرویس دهی نسبت به دو روش CSA و HAFA به تربیت 7 و 15 درصد کاهش داشته است. از نظر انرژی مصرفی نیز روش پیشنهادی نسبت به روش های دیگر بهبود حداقل 8 درصدی را نشان می دهد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Dynamic Service Provisioning in Fog Environment based on Learning Automata and Multi-objective Genetic Algorithm

نویسنده [English]

  • Seyed Mahdi Jameii
Department of Computer Engineering, Shahr-e-Qods Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran.
چکیده [English]

Abstract: Nowadays, the number of applications that require a short response time is increasing, and utilizing fog environment has recently received a lot of attention. Due to the dynamics of the resource usage pattern in most Internet of Things applications, a fixed location cannot be considered for the placement and execution of services in the fog environment, and therefore the services must be dynamically placed in the fog environment. The problem of placing required Internet of Things services in cloud devices with limited resources is known as an NP-hard problem. In this article, a dynamic method based on multi-objective genetic algorithm with non-dominated ranking is presented to solve this problem. In the proposed method, learning automata are used to improve genetic behavior and dynamically adjust mutation and crossover rates. The proposed method is simulated using iFogsim and the simulation results show that the proposed method has a better efficiency than the compared algorithms by simultaneously considering the three criteria of service delay, cost and energy consumption. In terms of cost, compared to the two CSA and LRFC methods, it has decreased by 11% and 21%, respectively. Also, in terms of the average service delay, compared to the CSA and HAFA methods, the proposed method has decreased by 7% and 15 %, respectively. In terms of energy consumption, the proposed method shows an improvement of at least 8% compared to other methods.

کلیدواژه‌ها [English]

  • IoT
  • Fog Computing
  • Cloud Computing
  • Dynamic Service Provisioning
  • Genetic Algorithm
  • Learning Automata

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 21 فروردین 1402
  • تاریخ دریافت: 13 آذر 1401
  • تاریخ بازنگری: 19 اسفند 1401
  • تاریخ پذیرش: 21 فروردین 1402