Orquestração de recursos para a oferta de serviços, em infraestruturas híbridas de computação de borda e nuvem, com foco em aplicações de realidade mista

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2025
Autor(a) principal: Fraga, Luciano de Souza lattes
Orientador(a): Cardoso, Kleber Vieira lattes
Banca de defesa: Cardoso, Kleber Vieira lattes, Pinto, Leizer de Lima lattes, Rezende, José Ferreira de lattes, Bueno, Elivelton Ferreira lattes
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Goiás
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-graduação em Ciência da Computação (INF)
Departamento: Instituto de Informática - INF (RMG)
País: Brasil
Palavras-chave em Português:
Palavras-chave em Inglês:
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: https://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/14520
Resumo: Efficient resource allocation in hybrid edge-cloud computing environments is becoming increasingly important due to the growing adoption of mixed reality applications and the widespread use of devices with limited energy, processing, and memory resources. A welldesigned allocation strategy not only ensures compliance with the quality of service (QoS) requirements of these applications but also promotes optimized use of computational and network infrastructure, resulting in lower operational costs. In this work, we propose a model based on Integer Linear Programming (ILP) aimed at maximizing the fulfillment of demand generated by user devices, while minimizing the cost associated with the use of virtual machines responsible for processing. We evaluate the complexity of the model and propose structural simplifications, in addition to developing a heuristic designed to reduce solution generation time. Finally, we introduce a proactive approach based on a predictive model that anticipates resource usage patterns, contributing to more accurate decisions compared to reactive strategies. Experimental results demonstrate significant improvements in the volume of demand served when compared to other approaches in the literature, as well as highlight the benefits of adopting proactive strategies for resource allocation.
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Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) - Instituto de Informática, Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2025.https://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/14520Efficient resource allocation in hybrid edge-cloud computing environments is becoming increasingly important due to the growing adoption of mixed reality applications and the widespread use of devices with limited energy, processing, and memory resources. A welldesigned allocation strategy not only ensures compliance with the quality of service (QoS) requirements of these applications but also promotes optimized use of computational and network infrastructure, resulting in lower operational costs. In this work, we propose a model based on Integer Linear Programming (ILP) aimed at maximizing the fulfillment of demand generated by user devices, while minimizing the cost associated with the use of virtual machines responsible for processing. We evaluate the complexity of the model and propose structural simplifications, in addition to developing a heuristic designed to reduce solution generation time. Finally, we introduce a proactive approach based on a predictive model that anticipates resource usage patterns, contributing to more accurate decisions compared to reactive strategies. Experimental results demonstrate significant improvements in the volume of demand served when compared to other approaches in the literature, as well as highlight the benefits of adopting proactive strategies for resource allocation.A alocação eficiente de recursos em ambientes híbridos de computação em borda e nuvem torna-se cada vez mais importante diante da crescente adoção de aplicações de realidade mista e da popularização de dispositivos com restrições de energia, processamento e memória. Uma estratégia de alocação bem projetada não apenas garante o cumprimento dos requisitos de qualidade de serviço dessas aplicações, como também promove o uso otimizado da infraestrutura computacional e de rede, resultando em menor custo operacional. Neste trabalho, propomos um modelo baseado em Programação Linear Inteira (Integer Linear Programming (ILP)) com o objetivo de maximizar o atendimento da demanda gerada pelos dispositivos dos usuários, ao mesmo tempo em que minimizamos o custo associado à utilização das máquinas virtuais responsáveis pelo processamento. Avaliamos a complexidade do modelo e propomos simplificações estruturais, além de desenvolver uma heurística voltada à redução do tempo de geração das soluções. Por fim, introduzimos uma abordagem proativa baseada em um modelo preditivo que antecipa padrões de utilização dos recursos, contribuindo para decisões mais precisas em relação a abordagens reativas. Os resultados experimentais demonstram ganhos expressivos no volume de demanda atendida em comparação com outras abordagens na literatura, além de evidenciar os benefícios da adoção de estratégias proativas na alocação de recursos.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESUniversidade Federal de GoiásPrograma de Pós-graduação em Ciência da Computação (INF)UFGBrasilInstituto de Informática - INF (RMG)http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessComputação de bordaComputação em nuvemRealidade mistaOrquestração de tarefasAlocação de recursosOtimizaçãoAbordagem proativaEdge computingCloud computingMixed realityTask orchestrationResource allocationOptimizationProactive approachCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAOOrquestração de recursos para a oferta de serviços, em infraestruturas híbridas de computação de borda e nuvem, com foco em aplicações de realidade mistaResource orchestration for service provisioning in hybrid cloud-edge computing infrastructures with a focus on mixed reality applicationsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UFGinstname:Universidade Federal de Goiás (UFG)instacron:UFGORIGINALDissertação - Luciano de Souza Fraga -2025.pdfDissertação - Luciano de Souza Fraga -2025.pdfapplication/pdf2937785https://repositorio.bc.ufg.br/tede/bitstreams/7d91128f-1e60-4c6f-9b5b-eb2dc4d4d5c5/downloadc5936adb9d88dbbfa200feaf9436af1dMD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748https://repositorio.bc.ufg.br/tede/bitstreams/33685f81-fb2b-451d-91af-a8a2e0223aa4/download8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD52CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8805https://repositorio.bc.ufg.br/tede/bitstreams/b8f5793b-8e71-4d8d-9ac3-f75df1ce96e1/download4460e5956bc1d1639be9ae6146a50347MD53tede/145202025-07-18 16:23:56.373http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/Acesso Abertoopen.accessoai:repositorio.bc.ufg.br:tede/14520https://repositorio.bc.ufg.br/tedeRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.bc.ufg.br/tedeserver/oai/requestgrt.bc@ufg.bropendoar:oai:repositorio.bc.ufg.br:tede/12342025-07-18T19:23:56Repositório Institucional da UFG - Universidade Federal de Goiás (UFG)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