Uma estratégia integrada para alocação de redes virtuais de computadores considerando disponibilidade e consumo de energia
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Data de Publicação: | 2018 |
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Título da fonte: | Repositório Institucional da UFPE |
Texto Completo: | https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/32910 |
Resumo: | A Internet possui um papel vital na sociedade atual, possibilitando a existência de aplicações e serviços em diferentes áreas, como saúde, entretenimento, educação e segurança. Entretanto, apesar da Internet ter evoluído consideravelmente em aspectos como velocidade e capacidade, inovações arquiteturais necessárias, por exemplo, para melhor suporte à mobilidade, sofrem resistência em virtude de sua estrutura atual. Nesse contexto, a virtualização de redes de computadores é uma abordagem promissora para resolver o problema atual de ossificação da Internet. Um grande desafio associado a esse conceito é o mapeamento das redes virtuais (RV), devido à natureza NP-difícil do problema. Com isso, diversas heurísticas têm sido propostas com o objetivo de alcançar alocações eficientes. Contudo, apesar de as abordagens existentes aperfeiçoarem métricas de desempenho, como o custo e a taxa de aceitação das requisições, questões de dependabilidade e consumo energético são usualmente neglicenciadas no mapeamento. Nos últimos anos, o crescente custo da energia associado à cada vez maior consciência ecológica têm estimulado o interesse dos provedores de serviço de Internet (ISP) na redução do consumo de energia. Além disso, dependabilidade é um importante requisito, já que envolve métricas como confiabilidade e disponibilidade, as quais impactam diretamente a qualidade do serviço (QoS). Logo, tais métricas são de grande importância e devem ser consideradas na formulação de problemas de otimização para alocação de redes virtuais. Este trabalho propõe a alocação de redes virtuais de computadores considerando disponibilidade e consumo de energia. A abordagem adotada considera uma formulação de problema que concomitantemente considera o consumo de energia e restrições de disponibilidade no problema de mapeamento de redes virtuais. Além disso, um algoritmo baseado na metaheurística GRASP é adotado. O algoritmo proposto utiliza análise de sensibilidade baseada em índices de importância de disponibilidade para atingir o nível de QoS requerido por cada rede virtual. Modelos baseados em diagramas de bloco de confiabilidade (RBD) e redes de Petri estocásticas (SPN) são utilizados para estimar a disponibilidade das redes virtuais. Estudos de caso são propostos para demonstrar a aplicabilidade dos modelos e algoritmo adotados. Os resultados experimentais demonstram o impacto da adoção de questões de dependabilidade e energia na alocação, bem como a relação entre a disponibilidade, o consumo energético, o custo e a receita associada às redes virtuais. |
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CAVALCANTI, Victor Antônio Ribeiro de Lirahttp://lattes.cnpq.br/4904044691773947http://lattes.cnpq.br/1233156130663707TAVARES, Eduardo Antônio Guimarães2019-09-13T22:46:48Z2019-09-13T22:46:48Z2018-11-30https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/32910A Internet possui um papel vital na sociedade atual, possibilitando a existência de aplicações e serviços em diferentes áreas, como saúde, entretenimento, educação e segurança. Entretanto, apesar da Internet ter evoluído consideravelmente em aspectos como velocidade e capacidade, inovações arquiteturais necessárias, por exemplo, para melhor suporte à mobilidade, sofrem resistência em virtude de sua estrutura atual. Nesse contexto, a virtualização de redes de computadores é uma abordagem promissora para resolver o problema atual de ossificação da Internet. Um grande desafio associado a esse conceito é o mapeamento das redes virtuais (RV), devido à natureza NP-difícil do problema. Com isso, diversas heurísticas têm sido propostas com o objetivo de alcançar alocações eficientes. Contudo, apesar de as abordagens existentes aperfeiçoarem métricas de desempenho, como o custo e a taxa de aceitação das requisições, questões de dependabilidade e consumo energético são usualmente neglicenciadas no mapeamento. Nos últimos anos, o crescente custo da energia associado à cada vez maior consciência ecológica têm estimulado o interesse dos provedores de serviço de Internet (ISP) na redução do consumo de energia. Além disso, dependabilidade é um importante requisito, já que envolve métricas como confiabilidade e disponibilidade, as quais impactam diretamente a qualidade do serviço (QoS). Logo, tais métricas são de grande importância e devem ser consideradas na formulação de problemas de otimização para alocação de redes virtuais. Este trabalho propõe a alocação de redes virtuais de computadores considerando disponibilidade e consumo de energia. 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Os resultados experimentais demonstram o impacto da adoção de questões de dependabilidade e energia na alocação, bem como a relação entre a disponibilidade, o consumo energético, o custo e a receita associada às redes virtuais.CNPqThe Internet has a vital role in today’s society, enabling the existence of applications and services in different areas such as health, entertainment, education and security. However, although the Internet has evolved considerably in aspects as such as speed and capacity, necessary architectural innovations, such as for better support for mobility, suffer particular resistance because of its current structure. Virtualized networks are a promising approach to solving the current ossification problem of Internet. A major challenge is related to virtual network (VN) mapping, due to NP-hard nature problem. Thus, several heuristics have been proposed aiming to achieve efficient allocation. However, while existing approaches consider performance issues, such as the cost and the acceptance rate of requests, dependability and energy consumption issues are neglected in the mapping. Over recent years, growing energy costs and increased ecological awareness have stimulated the interest in reducing energy consumption by Internet service providers (ISP). Dependability is also an important requirement, as it involves metrics such as reliability and availability, which directly impact quality of service (QoS). Therefore, such metrics are of great importance and should be considered in the formulation of optimization problems to allocate virtual networks. This paper presents an energy-efficient mapping of dependable virtual networks. The approach considers a problem formulation that concomitantly takes into account energy consumption and availability constraints for VNE problem, and an algorithm based on GRASP metaheuristic is adopted. The algorithm utilizes a sensitivity analysis based on availability importance to achieve QoS required by each VN. Models based on reliability block diagrams (RBD) and stochastic Petri nets (SPN) are utilized to estimate availability. Results demonstrate the feasibility of the proposed approach, and they show the impact of the adoption of dependability and energy consumption issues in the allocation as well as the trade-off between the availability, energy consumption, cost and revenue of the virtual networks.porUniversidade Federal de PernambucoPrograma de Pos Graduacao em Ciencia da ComputacaoUFPEBrasilAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessRedes de computadoresVirtualização de redesUma estratégia integrada para alocação de redes virtuais de computadores considerando disponibilidade e consumo de energiainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisdoutoradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPETHUMBNAILTESE Victor Antônio Ribeiro de Lira Cavalcanti.pdf.jpgTESE Victor Antônio Ribeiro de Lira Cavalcanti.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1256https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/32910/5/TESE%20Victor%20Ant%c3%b4nio%20Ribeiro%20de%20Lira%20Cavalcanti.pdf.jpg6aa08236748d3243a0878082868776dcMD55ORIGINALTESE Victor Antônio Ribeiro de Lira Cavalcanti.pdfTESE Victor Antônio Ribeiro de Lira Cavalcanti.pdfapplication/pdf3404038https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/32910/1/TESE%20Victor%20Ant%c3%b4nio%20Ribeiro%20de%20Lira%20Cavalcanti.pdfe7a2e64bc22114764257b566acc98c0fMD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; 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