Improving container deployment latency in distributed edge infrastructures

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2021
Autor(a) principal: Knob, Luis Augusto Dias
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
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/10148
Resumo: New services, such as augmented reality and natural language processing, require some network and processing thresholds that aren’t possible with Cloud Computing. New paradigms near the end-user, like Multi-Access Edge Computing and Fog Computing, or generically speaking Edge Computing, emerged to bring these requisites to such applications. However, this new paradigm presents several challenges, such as the fast and continuous provision of applications on geographically distributed heterogeneous devices at the edge, often with constraint resources. Currently, there are few strategies to decrease application deployment time in container-based infrastructure. However, the specificities of an Edge scenario and the several components presents in these topologies have several points that need to be optimized before a large adoption of this paradigm. With that in mind, this thesis presents four main contributions. First, the development of an event-driven simulator to edge container orchestration. After, we give three contributions on distinct components, a fluid communities placement for the container registries, a new priority to the kube-scheduler based on the network availability, and a new Deployment SLA-driven scheduler using a multiobjective genetic algorithm.
id P_RS_d8dbf5cd2f7d605249c9b3046d0cb696
oai_identifier_str oai:tede2.pucrs.br:tede/10148
network_acronym_str P_RS
network_name_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da PUC_RS
repository_id_str
spelling Improving container deployment latency in distributed edge infrastructuresContainer ManagementEdge ComputingOrchestrationContainer SchedulingGerenciamento de ContêineresComputação na BordaOrquestraçãoEscalonamento de ContêineresCIENCIA DA COMPUTACAO::TEORIA DA COMPUTACAONew services, such as augmented reality and natural language processing, require some network and processing thresholds that aren’t possible with Cloud Computing. New paradigms near the end-user, like Multi-Access Edge Computing and Fog Computing, or generically speaking Edge Computing, emerged to bring these requisites to such applications. However, this new paradigm presents several challenges, such as the fast and continuous provision of applications on geographically distributed heterogeneous devices at the edge, often with constraint resources. Currently, there are few strategies to decrease application deployment time in container-based infrastructure. However, the specificities of an Edge scenario and the several components presents in these topologies have several points that need to be optimized before a large adoption of this paradigm. With that in mind, this thesis presents four main contributions. First, the development of an event-driven simulator to edge container orchestration. After, we give three contributions on distinct components, a fluid communities placement for the container registries, a new priority to the kube-scheduler based on the network availability, and a new Deployment SLA-driven scheduler using a multiobjective genetic algorithm.Novos serviços, como realidade aumentada e processamento de linguagem natural, necessitam de níveis de processamento e comunicação que não são alcançáveis com Computação em Nuvem. Novos paradigmas, como Multi-Access Edge Computing e Computação em Névoa, ou genericamente Computação na Borda, surgem como solução para atender os requisitos destas aplicações. Entretanto, este paradigma apresenta diversos desafios, como o rápido e contínuo provisionamento de aplicações distribuídas geograficamente em equipamentos heterogêneos na borda, muitas vezes com recursos limitados. Atualmente, existem algumas estratégias para diminuir o tempo de provisionamento de aplicações em infraestruturas baseada em contêineres. Entretanto, as especificidades de um cenário utilizando Computação na Borda e os diversos componentes presentes nestas topologias possuem questões que precisam ser otimizadas antes da larga adoção deste paradigma. Desta forma, esta tese apresenta as seguintes contribuições. Primeiro, é apresentado um simulador baseado em eventos para orquestração de contêineres na borda. Depois, são apresentadas três contribuições em diferentes componentes destas infraestruturas, um algoritmo de posicionamento utilizando comunidades fluidas para os repositórios de contêineres, uma nova prioridade para o kube-scheduler baseada na disponibilidade de rede e, por último, um novo escalonador com foco no nível de garantia no tempo total de instanciação de contêineres utilizando um algoritmo genético multiobjetivo.Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do SulEscola PolitécnicaBrasilPUCRSPrograma de Pós-Graduação em Ciência da ComputaçãoFerreto, Tiago Coelhohttp://lattes.cnpq.br/8685431534934812Knob, Luis Augusto Dias2022-04-18T15:17:49Z2021-08-30info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://tede2.pucrs.br/tede2/handle/tede/10148enginfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da PUC_RSinstname:Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUCRS)instacron:PUC_RS2022-04-18T23:00:15Zoai:tede2.pucrs.br:tede/10148Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://tede2.pucrs.br/tede2/PRIhttps://tede2.pucrs.br/oai/requestbiblioteca.central@pucrs.br||opendoar:2022-04-18T23:00:15Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da PUC_RS - Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUCRS)false
dc.title.none.fl_str_mv Improving container deployment latency in distributed edge infrastructures
title Improving container deployment latency in distributed edge infrastructures
spellingShingle Improving container deployment latency in distributed edge infrastructures
Knob, Luis Augusto Dias
Container Management
Edge Computing
Orchestration
Container Scheduling
Gerenciamento de Contêineres
Computação na Borda
Orquestração
Escalonamento de Contêineres
CIENCIA DA COMPUTACAO::TEORIA DA COMPUTACAO
title_short Improving container deployment latency in distributed edge infrastructures
title_full Improving container deployment latency in distributed edge infrastructures
title_fullStr Improving container deployment latency in distributed edge infrastructures
title_full_unstemmed Improving container deployment latency in distributed edge infrastructures
title_sort Improving container deployment latency in distributed edge infrastructures
author Knob, Luis Augusto Dias
author_facet Knob, Luis Augusto Dias
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Ferreto, Tiago Coelho
http://lattes.cnpq.br/8685431534934812
dc.contributor.author.fl_str_mv Knob, Luis Augusto Dias
dc.subject.por.fl_str_mv Container Management
Edge Computing
Orchestration
Container Scheduling
Gerenciamento de Contêineres
Computação na Borda
Orquestração
Escalonamento de Contêineres
CIENCIA DA COMPUTACAO::TEORIA DA COMPUTACAO
topic Container Management
Edge Computing
Orchestration
Container Scheduling
Gerenciamento de Contêineres
Computação na Borda
Orquestração
Escalonamento de Contêineres
CIENCIA DA COMPUTACAO::TEORIA DA COMPUTACAO
description New services, such as augmented reality and natural language processing, require some network and processing thresholds that aren’t possible with Cloud Computing. New paradigms near the end-user, like Multi-Access Edge Computing and Fog Computing, or generically speaking Edge Computing, emerged to bring these requisites to such applications. However, this new paradigm presents several challenges, such as the fast and continuous provision of applications on geographically distributed heterogeneous devices at the edge, often with constraint resources. Currently, there are few strategies to decrease application deployment time in container-based infrastructure. However, the specificities of an Edge scenario and the several components presents in these topologies have several points that need to be optimized before a large adoption of this paradigm. With that in mind, this thesis presents four main contributions. First, the development of an event-driven simulator to edge container orchestration. After, we give three contributions on distinct components, a fluid communities placement for the container registries, a new priority to the kube-scheduler based on the network availability, and a new Deployment SLA-driven scheduler using a multiobjective genetic algorithm.
publishDate 2021
dc.date.none.fl_str_mv 2021-08-30
2022-04-18T15:17:49Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://tede2.pucrs.br/tede2/handle/tede/10148
url https://tede2.pucrs.br/tede2/handle/tede/10148
dc.language.iso.fl_str_mv eng
language eng
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul
Escola Politécnica
Brasil
PUCRS
Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação
publisher.none.fl_str_mv Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul
Escola Politécnica
Brasil
PUCRS
Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da PUC_RS
instname:Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUCRS)
instacron:PUC_RS
instname_str Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUCRS)
instacron_str PUC_RS
institution PUC_RS
reponame_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da PUC_RS
collection Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da PUC_RS
repository.name.fl_str_mv Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da PUC_RS - Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUCRS)
repository.mail.fl_str_mv biblioteca.central@pucrs.br||
_version_ 1850041307773272064