Interference-aware cloud scheduling architecture for dynamic latency-sensitive workloads

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Meyer, Vin?cius
• Orientador(a): De Rose, Cesar Augusto Fonticielha
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: eng
• Instituição de defesa: Pontif?cia Universidade Cat?lica do Rio Grande do Sul
• Programa de Pós-Graduação: Programa de P?s-Gradua??o em Ci?ncia da Computa??o
• Departamento: Escola Polit?cnica
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Escalonamento Ciente de Interfer?ncia; Cargas de Trabalho Din?micas Sens?veis ? Lat?ncia; Aprendizado de M?quina; Gerenciamento de Recursos; Computa??o em Nuvem; Simula??o
• Palavras-chave em Inglês: Interference-aware Scheduling; Dynamic Latency-sensitive Workloads; Machine Learning; Resource Management; Cloud Computing; Simulation
• Área do conhecimento CNPq: CIENCIA DA COMPUTACAO::TEORIA DA COMPUTACAO
• Link de acesso: https://tede2.pucrs.br/tede2/handle/tede/10326

Os sistemas de computa??o continuam a evoluir para facilitar o aumento do desempenho ao processar cargas de trabalho em grandes data centers. A virtualiza??o ? uma tecnologia que permite que v?rios aplicativos sejam executados em um ?nico computador f?sico, gerando v?rias vantagens, incluindo r?pido provisionamento de recursos e melhor utiliza??o de hardware. Os provedores de computa??o em nuvem adotam essa estrat?gia para usar sua infraestrutura de forma mais eficiente, reduzindo o consumo de energia. Apesar disto, nossas pesquisas na ?rea t?m mostrado que v?rios servi?os em nuvem competindo por recursos compartilhados s?o suscet?veis ? interfer?ncia entre aplicativos, o que pode levar a uma degrada??o significativa do desempenho e, consequentemente, a um aumento de quebras no n?mero de acordos de n?vel de servi?o. No entanto, o escalonamento de recursos de ?ltima gera??o em ambientes virtualizados ainda depende principalmente da capacidade dos recursos, adotando heur?sticas como o bin-packing, ignorando essa fonte de sobrecarga. Mas, nos ?ltimos anos, o escalonamento com reconhecimento de interfer?ncia ganhou for?a, com a investiga??o de maneiras de classificar os aplicativos em rela??o ao seu n?vel de interfer?ncia e a proposta de modelos est?ticos e pol?ticas para o escalonamento de aplicativos co-hospedados em nuvem. Os resultados preliminares nesta ?rea j? mostram uma melhoria consider?vel na redu??o de quebra de SLAs, mas acreditamos fortemente que ainda existem oportunidades de melhoria nas ?reas de classifica??o de aplica??es e estrat?gias de escalonamento din?mico. Portanto, o objetivo principal deste trabalho ? estudar o comportamento dos perfis de interfer?ncia dos aplicativos em nuvem ao longo de todo o seu ciclo de vida e sua suscetibilidade ?s varia??es da carga de trabalho, em busca de oportunidades para melhorar o compartilhamento de recursos em ambientes virtualizados com novas estrat?gias de escalonamento din?mico. Para tanto, exploramos algumas quest?es espec?ficas de pesquisa relacionadas ? natureza din?mica do processo, tais como: Como classificar aplica??es baseadas na interfer?ncia de recursos em tempo real? Quando as classifica??es devem ser executadas? Quantos n?veis devem ser usados? Quando devem ser escalonados? Quais s?o as compensa??es com o custo de migra??o? Para responder a todas essas perguntas, criamos uma arquitetura de escalonamento com reconhecimento de interfer?ncia que integra esses t?picos mencionados para lidar com cargas de trabalho din?micas sens?veis ? lat?ncia em ambientes virtualizados. As contribui??es deste estudo s?o: (i) uma an?lise do impacto das varia??es da carga de trabalho no perfil de interfer?ncia de aplicativos em nuvem; (ii) uma forma precisa e otimizada de classificar aplicativos em tempo real; (iii) uma nova estrat?gia de escalonamento com reconhecimento de interfer?ncia din?mica para aplicativos em nuvem; e (iv) uma arquitetura din?mica que combina as t?cnicas acima para entregar um escalonamento eficiente com reconhecimento de interfer?ncia em ambientes virtualizados. Os resultados evidenciaram que nossa arquitetura melhorou em m?dia 25% a efici?ncia geral de utiliza??o de recursos quando comparada com estudos relacionados.