Объектом исследования являются вычислительные кластеры облачных центров обработки данных (ЦОД), содержащие множество серверов, систем хранения данных, систему ввода-вывода связанных между собой коммуникационной сетью. Целью работы является разработка методов и моделей повышения производительности кластера ЦОД путем уменьшения времени обработки запросов на обслуживание, а также уменьшения затрат на оборудование за счет эффективного распределения его ресурсов. Это вызывает необходимость реализации оптимизационных алгоритмов размещения виртуальных машин (ВМ) на физических серверах в реальном времени на основе балансировки нагрузки. В основу предложенного метода распределения ресурсов положен итерационный жадный алгоритм и процедура ограниченного перебора. Сокращение времени вычислений достигается при этом путем введения ограничений на допустимую глубину перебора. В работе предложена математическая модель распределения ресурсов, построенная на основе модели Эрланга в виде многолинейной m-узловой системы массового обслуживания (СМО) типа с n-местным буфером, позволяющая определять основные показатели качества обслуживания запросов в виде параметров СМО. Работоспособность предложенного подхода проверена на имитационной модели, построенной на основе статистического анализа функционирования системы, проведено ее экспериментальное исследование.