Network-aware resource allocation algorithms for service orchestration in heterogeneous cloud environments

Datum: 30 april 2019

Locatie: Stadscampus, Promotiezaal van de Grauwzusters - Lange Sint-Annastraat 7 - 2000 Antwerpen (route: UAntwerpen, Stadscampus)

Tijdstip: 16 uur

Organisatie / co-organisatie: Departement Wiskunde-Informatica

Promovendus: Bart Spinnewyn

Promotor: Steven Latré & Juan Felipe Botero Vega

Korte beschrijving: Doctoraatsverdediging Bart Spinnewyn - Faculteit Wetenschappen, Departement Wiskunde-Informatica



Abstract

De volgende generatie van Internetdiensten heeft zeer strenge eisen betreffende connectiviteit. Deze diensten omvatten zelfrijdende auto’s, geaugmenteerde werkelijkheid en slimme robots. Deze toepassingen vereisen draadloze communicatiemiddelen die zeer weinig vertraging introduceren, produceren gigantische hoeveelheden data en vereisen dat het opzetten van digitale samenwerkingen tussen uiteenlopende apparaten gezwind gebeurt. Terwijl een traditionele clouddienst typisch wordt opgezet binnen één enkele server cluster, hebben deze nieuwe diensten bandbreedte en reactietijd vereisten die opleggen dat minstens enkele computationele taken uitgevoerd worden nabij de eindgebruiker. Gecentraliseerde en ruimtelijk gedistribueerde cloud-omgevingen verschillen sterk. In vergelijking tot gecentraliseerde clouds zijn gedistribueerde omgevingen veel minder uniform. Gedistribueerde omgevingen incorporeren namelijk zowel de infrastructuur van gecentraliseerde omgevingen, als de infrastructuur aan de rand van het netwerk, welke veel minder betrouwbaar is en vaak beperkte capaciteiten heeft. Deze kloof in betrouwbaarheid, connectiviteit, en afstand tot de eindgebruiker, bemoeilijkt het beheer van dergelijke omgevingen. Dit proefschrift onderzoekt de uitdagingen die gepaard gaan met de orchestratie van Internetdiensten in deze heterogene cloud-omgevingen en reikt technieken aan om deze uitdagingen aan te gaan.

 Ten eerste, onderzoeken we hoe gegevens op een effectieve wijze gerepliceerd kunnen worden over opslagvoorzieningen aan de rand van het netwerk.

We maximaliseren de opbrengsten van de netwerkbeheerder over de levensduur van een dienst. Deze optimalisatie beschouwt zowel Service Level Agreements (SLAs) betreffende beschikbaarheid en de cloud-karakteristieken. Deze aanpak is gestoeld op een dynamisch faling-model dat zowel de impact van faalgedrag en de benodigde tijd om data te repliceren beschouwt. Ten tweede, onderzoeken we hoe betrouwbare geheugenloze netwerkdiensten kunnen opgezet worden in een omgeving waar zowel apparaten als hun verbindingen falen, waarbij een minimale beschikbaarheid gegarandeerd wordt voor elke dienst en de plaatsingskost geminimaliseerd wordt. Om de beperkingen van de infrastructuur aan de rand van het netwerk te omzeilen introduceert onze Survivable Virtual Network Embedding (SVNE)-techniek, die zich bewust is van de beschikbaarheidsvereisten, enkel beschermingen waar deze nodig zijn. Ten derde, onderzoeken we hoe een netwerkdienst te orchestreren in een Network Functions Virtualization (NFV)-omgeving. We stellen algoritmes voor die het aantal diensten die tegelijkertijd eenzelfde infrastructuur kunnen delen; en de kwaliteit van de configuraties, kunnen verbeteren door coördinatie van de compositie van middelen, enerzijds; en de toewijzing van deze middelen aan bronnen in de fysieke infrastructuur, anderzijds. Naast de ontwikkeling van de vereiste middelentoewijzingsalgoritmes voor een bestaand model van netwerkdiensten met een boomstructuur, ontwikkelen we ook een nieuw model met bredere toepasbaarheid en ook de vereiste algoritmes.



Link: https://www.uantwerpen.be/wetenschappen