Dissertação
Uma arquitetura de micro-PaaS em fog computing : orquestração baseada em container para aplicações IoT utilizando single board computer
Registro en:
ESPÍRITO SANTO, Walter do. Uma arquitetura de micro-PaaS em fog computing : orquestração baseada em container para aplicações IoT utilizando single board computer. 2019. 138 f. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) – Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, 2019.
Autor
Espírito Santo, Walter do
Institución
Resumen
The Internet of Things (IoT) is an emerging technology paradigm in which ubiquitous sensors
monitor, physical infrastructure, environments and people in real time to make decisions that
improve systems efficiency and reliability while adding comfort and quality of life to society.
IoT data storage and processing are commonly performed on cloud computing infrastructures,
but issues such as computational resource constraints, high latency, and different quality of
service (QoS) requirements related to IoT devices that eventually move cloud technologies
around. towards fog computing, and the adoption of light virtualization solutions such as
container-based technologies to address the diverse needs of different domains. The present
study aims to propose and implement a micro Platform as a Service (micro-PaaS) architecture
in fog computing, in a single board computer (SBC) cluster. The proposed architecture
encompasses application orchestration using containers, applied to the Internet of Things and
meeting QoS criteria such as high availability, scalability, load balancing and latency. Based
on the proposed model, the micro-PaaS Fog was implemented with container virtualization
technology using orchestration services in a cluster of Raspberry Pi devices for intelligent
monitoring of water and energy consumption at Sergipe Campus Lagarto Federal Institute focal
points. . The results showed that it is possible to implement a performance micro-PaaS Fog at
a total cost of ownership (TCO) equivalent to 23% of a public platform as a service (PaaS),
26m average mote-fog latency and average recovery time. 1.33 second failures taking into
account a confidence interval (CI) of 95%. This research also contributed to a systematic
mapping to identify key features and requirements for efficient orchestration in fog computing
environments. Through a comparative study, the following characteristics were identified as
being the most commonly addressed in this area: heterogeneity, QoS management, scalability,
mobility, federation, and interoperability. A Internet das Coisas (IoT) é um paradigma de tecnologia emergente em que sensores
onipresentes monitoram infraestruturas físicas, ambientes e pessoas em tempo real para que
sejam tomadas decisões que melhorem a eficiência e a confiabilidade dos sistemas adicionando
conforto e qualidade de vida à sociedade. O armazenamento e processamento de dados de IoT
são comumente realizados em infraestruturas de computação em nuvem (cloud computing),
porém questões como a limitação de recursos computacionais, latência elevada e diferentes
requisitos de qualidade de serviços (QoS), relacionados aos dispositivos IoT e que acabam
movendo tecnologias cloud em direção a fog computing, e à adoção de soluções de virtualização
leve, como as tecnologias baseadas em containers para atender às diversas necessidades de
diferentes domínios. O presente estudo, tem como objetivo propor e implementar uma
arquitetura de micro plataforma como serviço (micro-PaaS) em fog computing, em cluster de
plataforma single board computer (SBC). A arquitetura proposta engloba a orquestração de
aplicações utilizando containers, aplicada à IoT e que atendam a critérios de QoS, como, por
exemplo, alta disponibilidade, escalabilidade, balanceamento de carga e latência. A partir do
modelo proposto, a micro-PaaS Fog foi implementada com tecnologia de virtualização em
containers utilizando serviços de orquestração em um cluster formado por dispositivos
Raspberry Pi para monitoramento inteligente do consumo de água e energia em pontos focais
do Instituto Federal de Sergipe Campus Lagarto. Os resultados mostraram que é possível
implementar uma micro-PaaS Fog performática a um custo total de propriedade (TCO)
equivalente a 23% de uma plataforma como serviço (PaaS) pública, latência média entre mote
e a fog de 26ms e tempo médio de recuperação de falhas de 1,33 segundos levando-se em
consideração um intervalo de confiança (IC) de 95%. Esta pesquisa também contribuiu com um
mapeamento sistemático para identificação das principais características e requisitos para
orquestração eficiente em ambientes fog computing. Por meio de um estudo comparativo, foram
identificadas as seguintes características como sendo as mais comumente abordadas nessa área:
heterogeneidade, gerenciamento de QoS, escalabilidade, mobilidade, federação e
interoperabilidade. São Cristóvão