Πρωτότυπος Τίτλος:
Ενδιάμεσο Λογισμικό Αυτοελέγχου Κόμβων Ομίχλης: Προς Αυτόνομη Λήψη Αποφάσεων Σε Αποικίες Ομίχλης
Συγγραφέας:
Νικολόπουλος, Βασίλειος, Νικόλαος
Επιβλέπων καθηγητής:
Νικολαΐδη, Μαρία
Περίληψη:
Η υπολογιστική ομίχλη (Fog Computing) φέρνει πιό κοντά υπολογιστικούς πόρους στο Διαδίκτυο των Πραγμάτων (IoT), με δυνατότητες φιλτραρίσματος δεδομένων του IoT πριν αυτά μεταφερθούν στο υπολογιστικό νέφος (Cloud), και μπορεί να προσφέρει υπηρεσίες σαν του νέφους πιο κοντά στο IoT.
Μέσα στην υπολογιστική ομίχλη, οι υπολογιστικοί πόροι, που ονομάζονται κόμβοι ομίχλης (Fog Nodes), οργανώνονται σε ομάδες, που ονομάζονται αποικίες ομίχλης (Fog Colonies)
Παραδοσιακά, ο έλεγχος των αποικιών είναι σθεναρά κεντρικοποιημένος, με ειδικούς κόμβους που ονομάζονται Ενορχηστρωτές (orchestrators) ή Ελεγκτές Νέφους (Fog Controllers) να ελέγχουν σημαντικές λειτουργίες της αποικίας, όπως είναι ο σχηματισμός, η κατανομή φόρτου, καθώς και η διεπαφή με τον εξωτερικό κόσμο προς παροχή υπηρεσιών.
Αν και αποκεντροποιημένες προσεγγίσεις συναντούνται συχνά σε κατανεμημένα συστήματα, τέτοιες προσπάθειες δεν έχουν εφαρμοστεί ακόμη στον έλεγχο αποικιών ομίχλης. Ωστόσο, βάσει της τρέχουσας βιβλιογραφίας, μία τέτοια προσέγγιση φαίνεται να είναι υποσχόμενη.
Ο στόχος αυτής της έρευνας είναι να εξερευνήσει τα οφέλη του κατανεμημένου ελέγχου αποικιών ομίχλης, ειδικά όσο το μέγεθος των αποικιών αυξάνεται.
Καθώς ο κεντρικοποιημένος έλεγχος είναι ο επικρατών τρόπος ελέγχου, εστιάσαμε στην ενίσχυση της αυτόνομης λειτουργίας των Κόμβων Ομίχλης, και υλοποιήσαμε ένα ενδιάμεσο λογισμικό κόμβων ομίχλης με δυνατότητες αυτο-ελέγχου, με στόχο την αποδοτική υποστήριξη του αποκεντροποιημένου ελέγχου των αποικιών.
Για να ενισχύσουμε την αυτόνομη ικανότητα λήψης αποφάσεων των κόμβων, εμφυσήσαμε την Επίγνωση Πληροφοριών Υπηρεσιακού Πλαισίου (Context Awareness) στο ενδιάμεσο λογισμικό. Οι έννοιες των Πολιτικών (policies) και των Εγχειριδίων Κανόνων Πολιτικών (Policy Rulebooks) εισήχθησαν για να επιτρέψουμε την τυποποίηση των λειτουργιών που πραγματοποιούνται από όλους τους κόμβους, και υποστηρίζουν την διάχυση της κατάστασης των κόμβων μεταξύ των μελών της αποικίας.
Δύο διαφορετικές μελέτες περίπτωσης πραγματικού κόσμου χρησιμοποιήθηκαν ως η βάση ελέγχου για το ενδιάμεσο λογισμικό: Μία έξυπνη εφαρμογή διαχείρισης έξυπνου κτιρίου, και μία εφαρμογή εκκένωσης κτιρίου, βασισμένες σε συσκευές και αισθητήρες IoT. Και στις δύο περιπτώσεις, η απόδοση των κόμβων των ιδίων, και των υπηρεσιών που παρέχει η Αποικία Ομίχλης ερευνήθηκαν καθώς το μέγεθος της αποικίας αυξανόταν. Αυτό επέτρεψε να ερευνήσουμε την διαφορά μεταξύ εκδόσεων του ενδιάμεσου λογισμικού με επίγνωση ή χωρίς επίγνωση των πληροφοριών υπηρεσιακού πλαισίου, καθώς και τις διαφορές μεταξύ κεντροποιημένης και αποκεντροποιημένης διάχυσης πληροφοριών. Τα αποτελέσματα δείχνουν τις δυνατότητες του αποκεντροποιημένου ελέγχου στις αποικίες ειδικά όσο το μέγεθός τους αυξάνεται.
Μέσα στην υπολογιστική ομίχλη, οι υπολογιστικοί πόροι, που ονομάζονται κόμβοι ομίχλης (Fog Nodes), οργανώνονται σε ομάδες, που ονομάζονται αποικίες ομίχλης (Fog Colonies)
Παραδοσιακά, ο έλεγχος των αποικιών είναι σθεναρά κεντρικοποιημένος, με ειδικούς κόμβους που ονομάζονται Ενορχηστρωτές (orchestrators) ή Ελεγκτές Νέφους (Fog Controllers) να ελέγχουν σημαντικές λειτουργίες της αποικίας, όπως είναι ο σχηματισμός, η κατανομή φόρτου, καθώς και η διεπαφή με τον εξωτερικό κόσμο προς παροχή υπηρεσιών.
Αν και αποκεντροποιημένες προσεγγίσεις συναντούνται συχνά σε κατανεμημένα συστήματα, τέτοιες προσπάθειες δεν έχουν εφαρμοστεί ακόμη στον έλεγχο αποικιών ομίχλης. Ωστόσο, βάσει της τρέχουσας βιβλιογραφίας, μία τέτοια προσέγγιση φαίνεται να είναι υποσχόμενη.
Ο στόχος αυτής της έρευνας είναι να εξερευνήσει τα οφέλη του κατανεμημένου ελέγχου αποικιών ομίχλης, ειδικά όσο το μέγεθος των αποικιών αυξάνεται.
Καθώς ο κεντρικοποιημένος έλεγχος είναι ο επικρατών τρόπος ελέγχου, εστιάσαμε στην ενίσχυση της αυτόνομης λειτουργίας των Κόμβων Ομίχλης, και υλοποιήσαμε ένα ενδιάμεσο λογισμικό κόμβων ομίχλης με δυνατότητες αυτο-ελέγχου, με στόχο την αποδοτική υποστήριξη του αποκεντροποιημένου ελέγχου των αποικιών.
Για να ενισχύσουμε την αυτόνομη ικανότητα λήψης αποφάσεων των κόμβων, εμφυσήσαμε την Επίγνωση Πληροφοριών Υπηρεσιακού Πλαισίου (Context Awareness) στο ενδιάμεσο λογισμικό. Οι έννοιες των Πολιτικών (policies) και των Εγχειριδίων Κανόνων Πολιτικών (Policy Rulebooks) εισήχθησαν για να επιτρέψουμε την τυποποίηση των λειτουργιών που πραγματοποιούνται από όλους τους κόμβους, και υποστηρίζουν την διάχυση της κατάστασης των κόμβων μεταξύ των μελών της αποικίας.
Δύο διαφορετικές μελέτες περίπτωσης πραγματικού κόσμου χρησιμοποιήθηκαν ως η βάση ελέγχου για το ενδιάμεσο λογισμικό: Μία έξυπνη εφαρμογή διαχείρισης έξυπνου κτιρίου, και μία εφαρμογή εκκένωσης κτιρίου, βασισμένες σε συσκευές και αισθητήρες IoT. Και στις δύο περιπτώσεις, η απόδοση των κόμβων των ιδίων, και των υπηρεσιών που παρέχει η Αποικία Ομίχλης ερευνήθηκαν καθώς το μέγεθος της αποικίας αυξανόταν. Αυτό επέτρεψε να ερευνήσουμε την διαφορά μεταξύ εκδόσεων του ενδιάμεσου λογισμικού με επίγνωση ή χωρίς επίγνωση των πληροφοριών υπηρεσιακού πλαισίου, καθώς και τις διαφορές μεταξύ κεντροποιημένης και αποκεντροποιημένης διάχυσης πληροφοριών. Τα αποτελέσματα δείχνουν τις δυνατότητες του αποκεντροποιημένου ελέγχου στις αποικίες ειδικά όσο το μέγεθός τους αυξάνεται.
Ημερομηνία κατάθεσης:
2022-09-26
Γλώσσες Τεκμηρίου:
Αγγλικά
Θεματικές Κατηγορίες:
Ηλεκτρονικοί υπολογιστές. Επιστήμη των υπολογιστών
Λοιπά Θέματα:
Υπολογιστική νέφους
Προγραμματισμός
Εφαρμογές, εργαλεία, κλπ.
Προγραμματισμός
Εφαρμογές, εργαλεία, κλπ.
Λέξεις-κλειδιά:
Αποκεντροποιημένος έλεγχος Αποικιών Ομίχλης, Κόμβοι Ομίχλης με Συνείδηση πληροφοριών περιβάλλοντος, Αυτόνομοι Κόμβοι Ομίχλης, Πληροφορική Ομίχλης
Περιγραφή:
182 σ.,εικ.,διαγρ.
Άδεια χρήσης:
Άδεια Χρήσης: Αναφορά Δημιουργού 4.0
