فصلنامه علمی کارافن

فصلنامه علمی کارافن

رویکردی هوشمند برای جایابی تطبیقی مؤلفه‌های سرویس‌محور در معماری‌های ابری مبتنی بر بهینه‌سازی تکاملی و خوشه‌بندی داده‌محور

نوع مقاله : مقاله پژوهشی (توسعه ای)

نویسنده
استادیار گروه مهندسی کامپیوتر دانشگاه ملی مهارت ،تهران،ایران
10.48301/kssa.2026.576974.3422
چکیده
با گسترش معماری‌های سرویس‌محور و حرکت سامانه‌های نرم‌افزاری به سمت محیط‌های رایانش ابری و Cloud-Native، مسئله‌ی جایابی بهینه مؤلفه‌های سرویس‌محور به یکی از چالش‌های کلیدی در بهبود کیفیت سرویس، کاهش تأخیر و افزایش بهره‌وری منابع تبدیل شده است. در این پژوهش، یک رویکرد هوشمند و تطبیقی برای جایابی مؤلفه‌های سرویس‌محور در محیط‌های ابری ارائه می‌شود که با بهره‌گیری هم‌زمان از خوشه‌بندی داده‌محور و بهینه‌سازی تکاملی، تصمیم‌گیری آگاهانه‌تری نسبت به روش‌های کلاسیک فراهم می‌سازد.



در روش پیشنهادی، ابتدا توپولوژی منطقی مؤلفه‌های سرویس‌محور بر اساس الگوی ارتباطی آن‌ها و توپولوژی فیزیکی گره‌های محاسباتی بر اساس ویژگی‌های بار و زمان پاسخ، با استفاده از الگوریتم خوشه‌بندی K-means استخراج می‌شود. سپس، فرآیند نگاشت و جایابی مؤلفه‌ها بر روی گره‌های محاسباتی به‌صورت تطبیقی و با درنظرگرفتن تعداد کپی‌ها، تأخیر ارتباطی و ظرفیت منابع، توسط یک الگوریتم ژنتیک بهینه‌سازی می‌گردد. هدف این فرآیند، کاهش تأخیر سرتاسری، بهبود زمان اجرای برنامه‌های سرویس‌محور و افزایش کارایی کلی سامانه است.



ارزیابی عملکرد رویکرد پیشنهادی با استفاده از شبیه‌سازی در محیط CloudSim و تحت سناریوهای مختلف انجام شده و نتایج نشان می‌دهد که روش ارائه‌شده در مقایسه با الگوریتم‌های متداول، بهبود معناداری در شاخص‌های تأخیر، Makespan و زمان اجرا ایجاد می‌کند. این نتایج بیانگر توانمندی رویکرد پیشنهادی در پشتیبانی از استقرار هوشمند مؤلفه‌های سرویس‌محور در محیط‌های ابری پویا و مقیاس‌پذیر است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

An Intelligent Approach for Adaptive Placement of Service-Oriented Components in Cloud Architectures Based on Evolutionary Optimization and Data-Driven Clustering

نویسنده English

Jaber Taghizadeh
Assistant Professor, Department of Computer Engineering, Technical and Vocational university , Tehran, , Iran
چکیده English

With the rapid expansion of service‑oriented architectures and the shift of software systems toward cloud and cloud‑native environments, the optimal placement of service‑based components has become a critical challenge for improving service quality, reducing latency, and enhancing resource efficiency. This research introduces an intelligent and adaptive approach for component placement in cloud environments that leverages data‑driven clustering and evolutionary optimization to enable more informed decision‑making compared to classical methods.



In the proposed method, the logical topology of service‑based components is first derived using the K‑means clustering algorithm based on their communication patterns. Similarly, the physical topology of computational nodes is clustered according to workload characteristics and response times. Subsequently, the mapping and placement of components onto computational nodes are optimized adaptively using a genetic algorithm that considers the number of replicas, communication delays, and resource capacities. The objective of this optimization process is to minimize end‑to‑end latency, improve the execution time of service‑based applications, and increase the overall efficiency of the system.



The performance of the proposed approach is evaluated through simulations conducted in the CloudSim environment under various scenarios. The results demonstrate that the presented method achieves significant improvements in latency, makespan, and execution time compared to conventional algorithms. These findings highlight the capability of the proposed approach to support intelligent and efficient deployment of service‑based components in dynamic and scalable cloud environments

کلیدواژه‌ها English

Cloud computing
service-oriented applications
clustering
K-means algorithm
genetic algorithm

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 18 شهریور 1405

  • تاریخ دریافت 06 فروردین 1405
  • تاریخ بازنگری 13 تیر 1405
  • تاریخ پذیرش 18 شهریور 1405