Дослідження методів балансування навантаження в розподілених сервісно-орієнтованих системах
Автор: Боднар Сергій Юрійович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Системне адміністрування телекомунікаційних мереж
Інститут: Інститут телекомунікацій, радіоелектроніки та електронної техніки
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2024-2025 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Випускна кваліфікаційна робота присвячена дослідженню методів балансування навантаження в розподілених сервісно-орієнтованих системах з акцентом на розробку та впровадження динамічного алгоритму Load Based, який адаптивно враховує поточне навантаження на серверах для рівномірного розподілу запитів. Зростання обсягу даних та кількості одночасних користувачів у розподілених системах вимагає гнучких підходів до балансування навантаження, що забезпечують продуктивність та стабільність у реальному часі. Дослідження методів балансування навантаження зумовлене необхідністю мінімізації затримок і забезпечення високої доступності сервісів для задоволення вимог користувачів і підвищення якості обслуговування. У роботі проведено аналіз теоретичних основ балансування навантаження, включаючи розгляд основних статичних та динамічних методів, таких як Round Robin, Weighted Round Robin, Least Connections, Least Response Time тощо. Особлива увага приділена параметрам QoS, що впливають на стабільність роботи систем, таким як затримка, пропускна здатність, надійність, доступність і масштабованість. Було визначено основні переваги та обмеження статичних методів балансування навантаження та обґрунтовано необхідність впровадження адаптивних алгоритмів, що можуть динамічно враховувати поточний стан серверів. Експериментальна частина роботи включала проектування та реалізацію алгоритму Load Based, що дозволяє вибирати сервери з найменшим навантаженням, що забезпечує оптимальний розподіл запитів та мінімізацію затримок. Описано архітектуру експериментальної системи, яка використовує технології оркестрації контейнерів для тестування алгоритму. Проведено порівняльний аналіз LB з іншими популярними методами, включаючи RR та WRR, для оцінки продуктивності, стабільності та відмовостійкості. Результати тестування підтвердили переваги LB у випадках пікових навантажень, де він демонстрував зниження середнього часу відгуку порівнянні з WRR. Окрему увагу в роботі приділено рекомендаціям щодо практичного застосування алгоритму Load Based у сервісно-орієнтованих архітектурах. Розроблено рекомендації з налаштування LB для забезпечення ефективного моніторингу навантаження та забезпечення адаптивного масштабування. Крім того, визначено перспективи подальшого розвитку методів балансування навантаження, які включають інтеграцію з методами машинного навчання та алгоритмами прогнозування навантаження для підвищення точності розподілу запитів і зниження ймовірності перевантаження. Результати цього дослідження створюють основу для розвитку методів балансування навантаження в розподілених сервіс-орієнтованих системах. Застосовуючи адаптивні алгоритми на основі навантаження, майбутні розробки можуть покращити використання ресурсів, зменшити затримки та підвищити продуктивність системи. Це дослідження також підтримує покращення якості обслуговування. Ключові слова: розподілені системи, балансування навантаження, якість обслуговування, динамічний алгоритм , сервіс-орієнтовані системи.