Alocação de recursos baseado em prioridade de tarefas e consumo de recursos na computação em borda

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2023
Autor(a) principal: Araújo, Guilherme Alves de
Orientador(a): Rocha, Atslands Rego da
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/75267
Resumo: With low computational power in Internet of Things (IoT) devices, data must be processed and relevant information extracted in devices with higher processing capacity. Edge Computing emerged as a complementary solution to cloud computing, also known as Cloud-to-Thing continuum. Devices at the network edge have computational resources to handle the data processing and analysis that constrained IoT devices eventually cannot perform. Edge Computing allows data processing close to the end devices, and not only in the often far away Cloud, reducing latency for Internet of Things applications. However, the resource constraints of edge nodes, which have lower computational power than the cloud, make massive request processing challenging. The approach of this study evaluates the performance of different classification algorithms through the validation of metrics for classifying models. The most efficient classifier achieved an accuracy of 92% and amprecision of 90%. The results indicate good performance of using this classifier in the evaluated approach, with mean absolute error (MAE) and mean squared error (MSE) averages of 0.07 and 0.08, respectively. Additionally, using this selected classifier efficiently allocates resources for IoT requests. The results demonstrate that resource management occurs more efficiently with our proposed mechanism, with significantly lower resource utilization compared to the allocation method based on distance. Different scenarios were tested regarding the number of requests, edge nodes, and failure mechanism. Therefore, the proposed method can become a valuable tool for efficient resource management, with reduced computational cost and efficient resource allocation.
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Edge Computing allows data processing close to the end devices, and not only in the often far away Cloud, reducing latency for Internet of Things applications. However, the resource constraints of edge nodes, which have lower computational power than the cloud, make massive request processing challenging. The approach of this study evaluates the performance of different classification algorithms through the validation of metrics for classifying models. The most efficient classifier achieved an accuracy of 92% and amprecision of 90%. The results indicate good performance of using this classifier in the evaluated approach, with mean absolute error (MAE) and mean squared error (MSE) averages of 0.07 and 0.08, respectively. Additionally, using this selected classifier efficiently allocates resources for IoT requests. The results demonstrate that resource management occurs more efficiently with our proposed mechanism, with significantly lower resource utilization compared to the allocation method based on distance. Different scenarios were tested regarding the number of requests, edge nodes, and failure mechanism. Therefore, the proposed method can become a valuable tool for efficient resource management, with reduced computational cost and efficient resource allocation.Em dispositivos de Internet das Coisas (do inglês, Internet of Things, IoT), com baixo poder computacional, os dados precisam ser processados e informações relevantes extraídas em dispositivos com maior capacidade de processamento. A Computação em Borda se apresenta como um complemento à computação em nuvem tradicional, sendo também conhecido como Cloud-to-Thing Continuum. Os dispositivos na borda da rede possuem recursos computacionais para lidarem com o processamento e a análise de dados que os restritos dispositivos IoT eventualmente não tem capacidade para realizar. Com a Computação em Borda, é possível processar dados próximo aos dispositivos IoT (finais), e não apenas na nuvem frequentemente distante, reduzindo a latência para aplicações de Internet das Coisas. No entanto, a limitação de recursos dos nós de borda, que, em geral têm menos poder computacional do que a nuvem, torna desafiador o processamento massivo de requisições. Neste trabalho é proposto um mecanismo de alocação de recursos baseado na classificação de prioridades de tarefas de dispositivos IoT e no consumo de recursos pelos dispositivos de borda. Para isso, foi avaliado o desempenho de diferentes tipos de algoritmos de classificação através da validação de métricas de modelos classificadores. O classificador mais eficiente apresentou uma acurácia de 92% e uma precisão de 90%. Os resultados indicam um bom desempenho da utilização desse classificador no abordagem avaliada neste trabalho, com médias de erro absoluto médio (MAE) de 0.07 e erro quadrático médio (MSE) de 0.08, respectivamente. Além disso, a utilização do classificador selecionado demonstrou ser uma abordagem eficiente na alocação de recursos para atendimento das requisições de dispositivos IoT. Os resultados mostram que, com o mecanismo de alocação proposto neste trabalho, o gerenciamento de recursos ocorre de forma mais controlada e eficiente, com uma utilização bem menor de recursos em comparação com uma alocação apenas baseado na distância. Foram testados diferentes cenários em relação à quantidade de requisições de dispositivos IoT e números de nós de borda, além de teste de mecanismo de falha. Portanto, o método proposto pode ser uma ferramenta valiosa para o gerenciamento eficiente de recursos na borda, com um custo computacional reduzido e uma alocação de recursos eficiente.Este documento está disponível online com base na Portaria no 348, de 08 de dezembro de 2022, disponível em: https://biblioteca.ufc.br/wp content/uploads/2022/12/portaria348-2022.pdf, que autoriza a digitalização e a disponibilização no Repositório Institucional (RI) da coleção retrospectiva de TCC, dissertações e teses da UFC, sem o termo de anuência prévia dos autores. Em caso de trabalhos com pedidos de patente e/ou de embargo, cabe, exclusivamente, ao autor(a) solicitar a restrição de acesso ou retirada de seu trabalho do RI, mediante apresentação de documento comprobatório à Direção do Sistema de Bibliotecas.Alocação de recursos baseado em prioridade de tarefas e consumo de recursos na computação em bordaResource allocation based on task priority and resource consumption in edge computinginfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisComputação de bordaGerenciamento de recursosAlocação de recursosModelos de classificaçãoInternet das coisasEdge computingResource managementResource allocationClassification modelsCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICAinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)instname:Universidade Federal do Ceará (UFC)instacron:UFChttps://lattes.cnpq.br/6145899340150797http://lattes.cnpq.br/32721596434586272023-11-09ORIGINAL2023_dis_gaaraujo.pdf2023_dis_gaaraujo.pdfDissertaçãoapplication/pdf1805433http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/75267/3/2023_dis_gaaraujo.pdf70604b28d1c53d48ff3c34ec399deaceMD53LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/75267/4/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD54riufc/752672023-12-13 11:20:27.827oai:repositorio.ufc.br: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Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufc.br/ri-oai/requestbu@ufc.br || repositorio@ufc.bropendoar:2023-12-13T14:20:27Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) - Universidade Federal do Ceará (UFC)false
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