Forecasting workload in cloud computing: towards uncertainty-aware predictions and transfer learning
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Accurately forecasting workload demand in cloud computing environments is essential for optimizing resource allocation, minimizing costs, and ensuring reliable service quality. As cloud computing scales to meet the needs of diverse applications - from AI and machine learning to data-intensive analytics - predictive models play a critical role in dynamically managing multiple resources. Traditional models provide limited guidance for decision-makers since they are typically univariate models, ignoring the prediction of the interplay between multiple resources, and do not account for the uncertainty of their predictions, preventing resource management from acting promptly according to such uncertainty to ensure specific target service level requirements. To address these limitations, we introduce univariate and bivariate Bayesian deep learning models that predict future workload demand of one and multiple resources respectively, while quantifying the uncertainty of their predictions. In particular, our approach leverages Hybrid Bayesian Neural Networks and probabilistic Long Short-Term Memory models, enhanced with architecture modifications to handle complex, multivariate cloud workload patterns. Moreover, we investigate fine-tuning-based transfer learning methods to enhance their adaptability in real-world cloud scenarios where new data centres with different workload characteristics operate. We validate our models on extensive datasets from Google and Alibaba cloud clusters. Results show that modelling the uncertainty of predictions positively impacts performance, especially on service level metrics, because uncertainty quantification can be tailored to desired target service levels that are critical in cloud applications. Moreover, transfer learning benefits performance in scenarios where models are built on data from the same provider.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,007 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».