Uma arquitetura de micro-PaaS em fog computing : orquestração baseada em container para aplicações IoT utilizando single board computer
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Data de Publicação: | 2019 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFS |
Texto Completo: | https://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/18340 |
Resumo: | 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. |
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Espírito Santo, Walter doRibeiro, Admilson de Ribamar LimaMatos Júnior, Rubens de Souza2023-09-15T14:54:03Z2023-09-15T14:54:03Z2019-09-12ESPÍRITO 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.https://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/18340The 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 CristóvãoporComputaçãoComputação em nuvemCluster (sistema de computador)Internet das coisasFog computingOrchestrationClusterContainerSingle board computingCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAOUma arquitetura de micro-PaaS em fog computing : orquestração baseada em container para aplicações IoT utilizando single board computerinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisPós-Graduação em Ciência da ComputaçãoUniversidade Federal de Sergipe (UFS)reponame:Repositório Institucional da UFSinstname:Universidade Federal de Sergipe (UFS)instacron:UFSinfo:eu-repo/semantics/openAccessLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81475https://ri.ufs.br/jspui/bitstream/riufs/18340/1/license.txt098cbbf65c2c15e1fb2e49c5d306a44cMD51ORIGINALWALTER_ESPIRITO_SANTO.pdfWALTER_ESPIRITO_SANTO.pdfapplication/pdf4016525https://ri.ufs.br/jspui/bitstream/riufs/18340/2/WALTER_ESPIRITO_SANTO.pdf818b67ddc301b7817847da51106ebe54MD52riufs/183402023-09-15 11:54:09.001oai:ufs.br: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Repositório InstitucionalPUBhttps://ri.ufs.br/oai/requestrepositorio@academico.ufs.bropendoar:2023-09-15T14:54:09Repositório Institucional da UFS - Universidade Federal de Sergipe (UFS)false |
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