Μεταφόρτωση δεδομένων σε τεχνολογίες Κινητής Υπολογιστικής στα Άκρα του Δικτύου βασισμένη στη Θεωρία Παιγνίων και στην Ισορροπία Ικανοποίησης

Abstract

Σε ένα περιβάλλον ολοένα αυξανόμενων υπολογιστικών αναγκών και παραγωγής όγκου πληροφοριών, η τεχνολογία νέφους αποτελεί πλέον ισχυρό σύμμαχο ώστε να πληρούνται οι απαιτήσεις του χρήστη σε επίπεδο υπηρεσιών. Μία επέκταση της τεχνολογίας νέφους για τα συστήματα κινητών συσκευών, που ανταποκρίνεται και στις απαιτήσεις για εξαιρετικά γρήγορη αποκρισιμότητα, είναι η Κινητή Υπολογιστική στα Άκρα του Δικτύου (ΚΥΑΔ). Στα περιβάλλοντα ΚΥΑΔ, όπου κινητές συσκευές προσπαθούν να μεταφορτώσουν απαιτητικές εργασίες σε εξυπηρετητές στα άκρα του δικτύου, κρίνεται επιτακτική η ανάγκη αποδοτικού συντονισμού ώστε να γίνεται η καλύτερη δυνατή αξιοποίηση των πόρων και κατανομής του φορτίου. Προς αυτή την κατεύθυνση, η θεωρία παιγνίων σε συνδυασμό με την ενισχυτική μάθηση προσφέρουν ισχυρές κατανεμημένες λύσεις με χαμηλό υπολογιστικό κόστος.

Στην παρούσα διπλωματική, μελετήθηκε ένα περιβάλλον ΚΥΑΔ με πολλαπλούς εξυπηρετητές άκρης και πολλαπλούς χρήστες κινητών συσκευών, οι οποίοι εκτός από την επιλογή του εξυπηρετητή, μπορούσαν επιπλέον να προσδιορίσουν το ποσοστό της διεργασίας που θα μεταφορτώσουν ώστε να ικανοποιήσουν τους περιορισμούς τους σε χρόνο απόκρισης και ενεργειακή κατανάλωση. Για την επιλογή του εξυπηρετητή από τους χρήστες υιοθετήθηκε μία λύση βασισμένη στην θεωρία παιγνίων κατά την οποία οι χρήστες συμπεριφέρονταν σαν αυτόματα μάθησης, προκειμένου να μεγιστοποιηθεί η συνολική ευχαρίστηση του συστήματος. Σε κάθε εποχή του αλγορίθμου μάθησης, για να προσδιοριστεί το ποσοστό που θα μεταφορτώσουν οι χρήστες στον εξυπηρετητή που έχουν επιλέξει και να καθοριστεί η τιμή στην συνάρτηση ευχαρίστησης τους, αντιμετωπίζουμε το πρόβλημα πάλι σαν ένα παίγνιο και αναζητούμε την εύρεση ενός σημείου ισορροπίας ικανοποίησης, ή γενικευμένης ισορροπίας ικανοποίησης, αν δεν είναι εφικτό όλοι οι παίκτες να ικανοποιηθούν ταυτόχρονα.

Η αξιολόγηση της ορθότητας και αποτελεσματικότητας του προτεινόμενου πλαισίου πραγματοποιήθηκε μέσω μοντελοποίησης και προσομοίωσης. Συγκεκριμένα, εκτενή πειράματα εκτελέστηκαν ώστε να μελετηθούν τα θεμελιώδη χαρακτηριστικά λειτουργίας του προτεινόμενου ενιαίου αλγοριθμικού πλαισίου, η δυνατότητα κλιμακωσιμότητας του, καθώς και η σύγκριση του με εναλλακτικές στρατηγικές επίλυσης.