همایش ملی مطالعات علوم تربیتی و رهبری آموزش در قرن 21

صفحه اصلی / اولین همایش ملی مطالعات علوم تربیتی و رهبری آموزش در قرن 21

مصرف انرژی در مراکز داده رایانش ابری آموزشی و بهینه‌سازی آن برای مدارس هوشمند

نویسندگان :

کیوان اتباعی¹ همایون موتمنی² بهنام برزگر³ حسین شیرگاهی⁴

1- دانشگاه آزاد اسلامی واحد بابل 2- دانشگاه آزاد اسلامی واحد بابل 3- دانشگاه آزاد اسلامی واحد بابل 4- دانشگاه آزاد اسلامی واحد بابل

کلمات کلیدی :

رایانش ابری

چکیده :

رایانش ابری به عنوان یکی از سیستم‌های توزیع‌شده، این امکان را برای کاربران فراهم می‌آورد تا در بستری مبتنی بر اینترنت، به ذخیره‌سازی، دریافت و پردازش داده‌ها بپردازند. با گسترش استفاده از فناوری اطلاعات در نظام آموزشی و حرکت مدارس به سمت ارائه خدمات مبتنی بر ابر (همچون کلاس‌های مجازی، سامانه‌های مدیریت یادگیری و پرتال‌های آموزشی)، مراکز داده ابری پشتیبان این خدمات با رشد چشمگیر کاربران و درخواست‌ها مواجه می‌شوند. این افزایش تقاضا، مدیریت بهینه منابع را به چالشی اساسی برای این مراکز تبدیل می‌کند. یکی از مهم‌ترین معضلاتی که در اثر پردازش هم‌زمان درخواست‌های دریافتی از کاربران (دانش‌آموزان، معلمان و مدیران) در گره‌های محاسباتی مراکز داده ابری رخ می‌دهد، کاهش سرعت پاسخ‌دهی و کند شدن فرآیندهای ابری است. این مسئله نه تنها بر کیفیت تجربه آموزشی کاربران تأثیر منفی می‌گذارد، بلکه منجر به افزایش چشمگیر مصرف انرژی در سیستم‌های سخت‌افزاری می‌شود. این افزایش مصرف انرژی، طول عمر تجهیزات شبکه و محاسباتی را کاهش داده و قابلیت اطمینان و دسترس‌پذیری سامانه را که برای فرآیندهای آموزشی حیاتی است، با مخاطره مواجه می‌سازد. با توجه به محدودیت‌های بودجه‌ای مدارس و اهمیت پایداری سرویس‌های آموزشی، ارائه یک رویکرد کارآمد برای تخصیص بهینه منابع پردازشی در مراکز داده ابری، امری ضروری و اجتناب‌ناپذیر است. این تحقیق به ارائه یک رویکرد جدید و بهینه با هدف کاهش مصرف انرژی در مراکز داده ابری مدارس می‌پردازد. روش پیشنهادی مبتنی بر زمان‌بندی هوشمندانه وظایف با بهره‌گیری از تکنیک کاهش ولتاژ و فرکانس به صورت پویا (DVFS) است. شبیه‌سازی‌های لازم برای ارزیابی کارایی این رویکرد در محیط کلودسیم انجام شده است. در پایان، نتایج حاصل از روش پیشنهادی از نظر میزان مصرف انرژی با روش‌های مشابه پیشین مقایسه شده است. یافته‌های این تحقیق بیانگر آن است که الگوریتم پیشنهادی، با مدیریت بهینه مصرف انرژی در مراکز داده پشتیبان خدمات آموزشی، عملکرد بهتری نسبت به روش‌های موجود داشته و می‌تواند گامی مؤثر در جهت پایداری و کاهش هزینه‌های فناوری اطلاعات در مدارس باشد.