Please use this identifier to cite or link to this item: http://studentrepo.iium.edu.my/handle/123456789/10975
Full metadata record
DC FieldValueLanguage
dc.contributor.advisorAsadullah Shah, Ph.Den_US
dc.contributor.advisorAmelia Ritahani Ismail, Ph.Den_US
dc.contributor.authorQureshi, Muhammad Shuaiben_US
dc.date.accessioned2022-06-27T03:45:21Z-
dc.date.available2022-06-27T03:45:21Z-
dc.date.issued2021-
dc.identifier.urihttp://studentrepo.iium.edu.my/handle/123456789/10975-
dc.description.abstractHigh Performance Computing (HPC) is the de-facto platform for deploying real-time applications due to the collaboration of large-scale resources operating in cross-administrative domains. HPC resource scheduling and allocation is a crucial issue in achieving efficient utilization of available resources, especially when resource-intensive applications have real-time deadlines and need data files replicated over the data storage resources. Such scheduling engages both computing and data storage resources to carry out application execution in a timely manner. Traditional approaches are sufficient only when data storage resources are coupled with the computing resources in HPC environment, since data is available at the computing resources for application execution. However, the said domain leaves gaps for deadline miss when data is transferred from remotely located data storage resources to the computing resources where application is being executed. The deadline miss mainly occurs due to the unavailability of the required data files, inadequate scheduling and allocation mechanism of the HPC resources. The problem becomes more complicated when some of the data files are pre-fetched while some post-fetched during application execution which usually results in delayed processing and in turn deadlines miss. The allocation of such resources by considering different optimization criteria such as makespan minimization, cost and energy efficiency, respecting application deadlines, etc. in the aforementioned scenario can be gracefully addressed by designing a scheduling strategy which can result in improved resources utilization while predicting application feasibility. It has always been of interest to the research community to pose the abovementioned situation to determine if the existing scheduling theory and resource allocation strategies are mature enough to accommodate the challenges presented with the emergence of the latest HPC platforms. In this thesis, we explore and analyze the existing resource-allocation techniques for scheduling real-time applications with temporal constraints on HPC platforms (grid, cloud, edge, fog, and multicore systems). This study further compares the resource allocation mechanisms based on different performance parameters and based on existing gaps, a model is proposed which predicts the application schedulability by analyzing time and data constraints before actually dispatching the application to the HPC resources. The main advantage of the prediction-based model is to save time by declining further analysis on unsuitable resources which improve resource utilization by considering application workload in advance. Furthermore, this research thesis devises time and cost-efficient variants of HPC resource allocation with provably correct formulations to cope with the aforementioned problems so that both the user and real-time application constraints are respected. The most celebrated results affirm the supremacy of the proposed techniques in obtaining the desired level of service.en_US
dc.language.isoenen_US
dc.publisherKuala Lumpur : Kulliyyah of Information and Communication Technology, International Islamic University Malaysia, 2021en_US
dc.subject.lcshHigh performance computing -- Cost effectivenessen_US
dc.subject.lcshReal-time data processingen_US
dc.titleTime and cost-efficient resource allocation for real-time application in high performance computing systemsen_US
dc.typeDoctoral Thesisen_US
dc.description.identityt11100429117MuhammadShuaibQureshien_US
dc.description.identifierThesis : Time and cost-efficient resource allocation for real-time application in high performance computing systems / by Muhammad Shuaib Qureshien_US
dc.description.kulliyahKulliyyah of Information and Communication Technologyen_US
dc.description.programmeDoctor of Philosophy in Computer Scienceen_US
dc.description.abstractarabicالحوسبة عالية الأداء هي عبارة عن منصة تقوم بالتخصيص المنسّق للموارد واسعة النطاق على التطبيقات الحالية التي يتم تشغيلها ضمن المجالات ذات الإدارات المتداخلة. تعتبر عملية جدولة وتخصيص الموارد ضمن مجال الحوسبة عالية الأداء مسألة في غاية الأهمية حيث ترتبط بتحقيق الاستغلال الأمثل للموارد المتاحة، وخصوصاً عندما تكون هناك مواعيد محددة للتطبيقات ذات الاستهلاك الكثيف للموارد، والتي تتطلب استنساخ الملفات عبر موارد تخزين البيانات. تقوم الجدولة بالتنسيق بين عمليات الحوسبة وبين موارد تخزين البيانات بما يضمن تنفيذ التطبيق في الوقت المحدد. تعتبر الأساليب التقليدية كافية فقط في حالة كان هناك اقتران بين موارد تخزين البيانات وبين موارد عمليات الحوسبة ضمن بيئة الحوسبة عالية الأداء، بحيث يتم توفير البيانات اللازمة لتنفيذ التطبيق ضمن موارد الحوسبة. إلا أن الأساليب المذكورة تؤدي إلى حدوث فجوات تتسبب في تفويت المواعيد المحددة وخصوصاً عندما يتم نقل البيانات من موارد التخزين النائية إلى موارد الحوسبة التي يتم فيها تنفيذ التطبيقات. بشكل عام، فإنه يتم تفويت المواعيد المحددة بسبب عدم توفر ملفات البيانات المطلوبة، وبسبب عدم كفاءة عمليات الجدولة وآليات تخصيص الموارد ضمن بيئة الحوسبة عالية الأداء. كما تصبح المشكلة أكثر تعقيداً عندما يتم جلب ملفات البيانات مسبقاً وجلب البعض الآخر لاحقاً أثناء عملية تنفيذ التطبيق، حيث يؤدي ذلك في العادة إلى تأخر عمليات المعالجة، والذي يؤدي بدوره إلى تفويت المواعيد المحددة. يمكن معالجة مشكلة تخصيص الموارد من خلال إعادة النظر في المعايير المختلفة للتحسين بما في ذلك: تقليل زمن التنفيذ الكلي، وكفاءة التكلفة والطاقة، والالتزام بالمواعيد المحددة، وغيرها ، ضمن السيناريو السابق، حيث يمكن معالجة ذلك بشكل فعال من خلال إعادة تصميم استراتيجية الجدولة بحيث تعمل على الاستغلال الأمثل للموارد، وفي ذات الوقت، تقوم بالتنبؤ بجدوى التطبيق. لطالما كان هناك اهتمام من الباحثين بالجانب أعلاه وذلك لتحديد ما إذا كانت نظرية الجدولة الحالية واستراتيجيات تخصيص الموارد فعالة بما فيه الكفاية لمواجهة التحديات التي برزت مع ظهور منصات الحوسبة عالية الأداء. سنقوم في هذه الأطروحة باستكشاف وتحليل الأساليب الحالية لتخصيص الموارد وجدولة التطبيقات الحالية ذات القيود الزمنية على منصات الحوسبة عالية الأداء بما في ذلك (الأنظمة الشبكية، والسحابية، والضبابية، والطرفية، والأنظمة متعددة الأنوية). كما تقوم هذه الدراسة أيضاً بالمقارنة بين آليات تخصيص الموارد القائمة على أساس معايير الأداء المختلفة، والقائمة على أساس الفجوات، حيث يعمل هذا النموذج المقترح على التنبؤ بالجدوى من جدولة التطبيق عن طريق تحليل القيود الزمنية والبياناتية قبل إرسال التطبيق فعلياً إلى موارد الحوسبة عالية الأداء. تتمثل الميزة الرئيسية للنموذج القائم على التنبؤ في توفير الوقت من خلال رفض طلبات التحليل الإضافية للموارد غير المناسبة، حيث يعمل ذلك على تحسين استغلال الموارد من خلال النظر مقدماً إلى حجم العبء المجدول على التطبيق. علاوة على ذلك، تعمل هذه الأطروحة على ابتكار متغيرات لتخصيص موارد الحوسبة عالية الأداء ذات كفاءة أكبر من ناحية الوقت ومن ناحية التكلفة، وذات إعدادات مناسبة للتعامل مع المشاكل الآنفة الذكر، وبحيث يتم الأخذ في الحسبان كلاً من القيود الآنية للمستخدم والقيود الآنية للتطبيق. تشير أبرز النتائج المنشورة إلى تفوق الأساليب المقترحة في تحقيق المستوى المطلوب من الخدمة.en_US
dc.description.callnumbert QA 76.88 M9522T 2021en_US
dc.description.notesThesis (Ph.D)--International Islamic University Malaysia, 2021.en_US
dc.description.physicaldescriptionxv, 136 leaves : colour illustrations ; 30cm.en_US
item.openairetypeDoctoral Thesis-
item.grantfulltextopen-
item.fulltextWith Fulltext-
item.languageiso639-1en-
item.openairecristypehttp://purl.org/coar/resource_type/c_18cf-
item.cerifentitytypePublications-
Appears in Collections:KICT Thesis
Files in This Item:
File Description SizeFormat 
t11100429117MuhammadShuaibQureshi_SEC.pdf24 pages file1.79 MBAdobe PDFView/Open
t11100429117MuhammadShuaibQureshi_24.pdf
  Restricted Access
Full text secured file497.52 kBAdobe PDFView/Open    Request a copy
Show simple item record

Google ScholarTM

Check


Items in this repository are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated. Please give due acknowledgement and credits to the original authors and IIUM where applicable. No items shall be used for commercialization purposes except with written consent from the author.