Ημερολόγιο Εκδηλώσεων

ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών
Πρόγραμμα Προπτυχιακών Σπουδών

ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ

Δημητρίου Χαμαρουσίου

με θέμα

Μια αυτόνομη, δυναμική και αποκεντρωμένη ελάχιστης απόκρισης μέθοδος τοποθέτησης υπηρεσιών για δυναμικά φορτία σε υβριδικές υποδομές υπολογιστικής ακμής - ομίχλης.

An Autonomous, Dynamic and Decentralised Minimum Latency Service Placement Method for Dynamic Workloads in Hybrid Fog - Edge Infrastructures.

Εξεταστική Επιτροπή

Καθηγητής Ευριπίδης Πετράκης (επιβλέπων)
Καθηγητής Μιχαήλ Λαγουδάκης
Αναπληρωτής Καθηγητής Βασίλειος Σαμολαδάς

Περίληψη

Οι πιο σύγχρονες εφαρμογές που υποστηρίζονται από τεχνολογίες αιχμής, όπως το Διαδίκτυο των πραγμάτων και οι έξυπνες πόλεις, εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από τις υποδομές υπολογιστικού νέφους ομίχλης. Προκειμένου οι χρήστες να αποκομίσουν τα οφέλη αυτών των εφαρμογών αυτών, θα πρέπει να βεβαιωθούμε ότι η υποδομή είναι ικανή να αντεπεξέλθει στις απαιτήσεις αυτών των εφαρμογών. Αυτό σημαίνει ότι πρέπει να είναι ικανή να ανταπεξέλθετε στις απαιτήσεις των εφαρμογών, ώστε οι χρήστες να απολαμβάνουν μια αυξημένη απόδοση χωρίς τη μεγάλη καθυστέρηση επικοινωνίας που εμφανίζεται λόγω της εκάστοτε διαμόρφωσης της αρχιτεκτονικής νέφους. Οι εν λόγω υποδομές νέφους, για να ανταποκρίνονται επιτυχώς στα αιτήματα των χρηστών, χρειάζονται κύκλους CPU και μνήμη για υπολογισμούς, πόρους αποθήκευσης και εύρος ζώνης δικτύου. Επιπλέον, λόγω της έλλειψης αυτών των πόρων στην ακμή (edge) και την ομίχλη (fog) σε σύγκριση με τις υποδομές νέφους/μεγάλα κέντρα δεδομένων (cloud), οι υπηρεσίες της εφαρμογής πρέπει να τοποθετούνται λαμβάνοντας υπόψη τον προαναφερόμενο περιορισμό, καθώς και τον τύπο αιτημάτων που μεταβάλονται με την πάροδο του χρόνου. Επιπλέον, μια άλλη πρόκληση είναι η διασφάλιση της σταθερότητας και ο τρόπος με τον οποίο η υποδομή θα αντιδράσει σε μια πιθανή βλάβη κατά τη διάρκεια λήψης αιτημάτων σε ώρες αιχμής. Αντιµετωπίζουµε το πρόβληµα της τοποθέτησης υπηρεσιών, λαµβάνοντας υπόψη τους περιορισµούς της CPU και τη απαίτηση χαµηλής απόκρισης, προτείνοντας έναν αυτόνοµο, δυναµικό,  αποκεντρωμένο αλγόριθμο για την τοποθέτηση υπηρεσιών και μια δυναμική αρχιτεκτονική υποδομής νέφους ικανή να διαχειρίζεται τα αιτήματα των χρηστών προσφέροντας μια εμπειρία χαμηλής καθυστέρησης στους τελικούς χρήστες. Μέσω εκτεταμένων πειραμάτων με τη χρήση πραγματικών υποδομών και εφαρμογών νέφους, αποδεικνύουμε ότι η πρότασή μας μπορεί να μειώσει την καθυστέρηση σε σύγκριση με μια στατική λύση τοποθέτησης, ενώ παράλληλα διασφαλίζει τη σταθερότητα της υποδομής.

Abstract

Latest applications supported by state-of-the-art technologies like the Internet of Things and Smart Cities are highly dependent on Fog and Edge cloud Infrastructures. In order for the user to obtain the benefits of these applications, in a proper manner, we should make sure that the underlying structure is capable of dealing with the demands of these applications. This implies that the substructure should allow users to experience an increased performance without the large communication delay that occurs due to cloud architecture configuration. In order for these cloud infrastructures to successfully answer users’s requests, they need CPU cycles and memory for computation, storage resources and network bandwidth. Furthermore, due to the lack of resources of the edge and fog compared to cloud infrastructures/big data centres, the application's components need to be placed adapting this restriction and the variable-time depending type of requests. Moreover, another constraint is the stability insurance and the way that the infrastructure will react to a possible machine failure during peak-hours requests. We address the components/service placement problem, taking into consideration the CPU restrictions and the low-latency demand, by proposing an autonomous, dynamic, decentralised algorithm for service placement and a dynamic cloud infrastructure architecture capable of handling user’s requests offering a low-latency experience to the end users. Through extensive experiments using real cloud infrastructure and applications, we demonstrate that our proposal can decrease latency compared to a static placement solution while ensuring infrastructure stability.