Dynamic provisioning of container registries in edge computing infrastructures

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2024
Autor(a) principal: Araujo, Lucas Roges de
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: eng
Instituição de defesa: Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul
Escola Politécnica
Brasil
PUCRS
Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: https://tede2.pucrs.br/tede2/handle/tede/11652
Resumo: The proliferation of mobile devices and sensors has provoked the development of latency-sensitive and resource-intensive applications. Although devices and sensors that generate data might have limited processing and storage capacity, cloud computing infrastructures offer the necessary scalability to process these demands. However, the distance between end users and cloud data centers introduces communication overhead. In this sense, edge computing emerges to extend cloud infrastructures to locations near the end user. The inherited proximity of the paradigm improves latency and bandwidth for applications with strict demands. Additionally, the association with container-based virtualization improves Quality of Service (QoS) and Quality of Experience (QoE). The lightweight aspect of this technology provides faster application provisioning and lower resource overhead. However, provisioning container-based applications suffers from a significant overhead while downloading content from container registries. Although several authors propose using distributed registries to tackle this problem, their techniques focus exclusively on provisioning time, often neglecting key metrics for edge computing infrastructures, such as latency or resource usage. In addition, other authors adopt complex techniques, such as registry migration, which can affect network utilization. In response to this scenario, we propose dynamic provisioning of container registries with two strategies (LMDyn and MODyn) that allocate container registries to edge servers based on infrastructure analysis without requiring resource migration. Our evaluation demonstrates significant reductions in resource usage with LMDyn and a balanced trade-off between provisioning time, latency, and resource usage with MODyn
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spelling Dynamic provisioning of container registries in edge computing infrastructuresProvisionamento dinâmico de registros de contêiner em infraestruturas de computação de bordaContainer RegistryEdge ComputingDockerRegistro de ContêinerComputação de BordaDockerCIENCIA DA COMPUTACAO::TEORIA DA COMPUTACAOThe proliferation of mobile devices and sensors has provoked the development of latency-sensitive and resource-intensive applications. Although devices and sensors that generate data might have limited processing and storage capacity, cloud computing infrastructures offer the necessary scalability to process these demands. However, the distance between end users and cloud data centers introduces communication overhead. In this sense, edge computing emerges to extend cloud infrastructures to locations near the end user. The inherited proximity of the paradigm improves latency and bandwidth for applications with strict demands. Additionally, the association with container-based virtualization improves Quality of Service (QoS) and Quality of Experience (QoE). The lightweight aspect of this technology provides faster application provisioning and lower resource overhead. However, provisioning container-based applications suffers from a significant overhead while downloading content from container registries. Although several authors propose using distributed registries to tackle this problem, their techniques focus exclusively on provisioning time, often neglecting key metrics for edge computing infrastructures, such as latency or resource usage. In addition, other authors adopt complex techniques, such as registry migration, which can affect network utilization. In response to this scenario, we propose dynamic provisioning of container registries with two strategies (LMDyn and MODyn) that allocate container registries to edge servers based on infrastructure analysis without requiring resource migration. Our evaluation demonstrates significant reductions in resource usage with LMDyn and a balanced trade-off between provisioning time, latency, and resource usage with MODynA proliferação de dispositivos móveis e sensores tem provocado o desenvolvimento de aplicações sensíveis à latência e com uso intensivo de recursos. Enquanto os dispositivos e sensores gerando os dados podem ter capacidade limitada de processamento e armazenamento, as infraestruturas de computação de nuvem oferecem a escalabilidade necessária para processar essas demandas. No entanto, a distância entre os usuários finais e os centros de dados de nuvem introduzem uma sobrecarga de comunicação. Nesse sentido, computação de borda surge para estender infraestruturas de nuvem para localidades próximas do usuário final. A proximidade intrínseca do paradigma melhora a latência e largura de banda para aplicações com demandas estritas. Além disso, a associação com virtualização baseada em contêineres melhora a qualidade de serviço e qualidade de experiência. O aspecto de leveza dessa tecnologia fornece um rápida provisionamento da aplicação e baixa sobrecarga de recursos. No entanto, provisionar aplicações baseadas em contêineres sofre com uma sobrecarga significativa enquanto o conteúdo é baixado dos registros de contêiner. Ainda que diversos autores tenham proposto o uso de registros distribuídos para enfrentar esse problema, suas técnicas focam exclusivamente no tempo de provisionamento, geralmente negligenciando métricas chave para infraestruturas de computação de borda, como latência e uso de recursos. Além disso, outros autores adotam técnicas complexas, como migração de registros, a qual pode afetar a utilização de rede. Em resposta a este cenário, nós propomos o provisionamento dinâmico de registros de contêiner com duas estratégias (LMDyn e MODyn) que alocam registros de contêiner em servidores de borda baseados na análise da infraestrutura e sem necessitar de migração de recursos. Nossa avaliação mostra reduções significativas no uso de recursos utilizando LMDyn e um trade-off balanceado entre tempo de provisionamento, latência e uso de recursos com MODynPontifícia Universidade Católica do Rio Grande do SulEscola PolitécnicaBrasilPUCRSPrograma de Pós-Graduação em Ciência da ComputaçãoFerreto, Tiago Coelhohttp://lattes.cnpq.br/8685431534934812Araujo, Lucas Roges de2025-05-30T19:13:48Z2024-03-26info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://tede2.pucrs.br/tede2/handle/tede/11652enginfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da PUC_RSinstname:Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUCRS)instacron:PUC_RS2025-05-30T23:00:28Zoai:tede2.pucrs.br:tede/11652Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://tede2.pucrs.br/tede2/PRIhttps://tede2.pucrs.br/oai/requestbiblioteca.central@pucrs.br||opendoar:2025-05-30T23:00:28Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da PUC_RS - Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUCRS)false
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