Ευφυή συστήματα διαχείρισης υποδομών νεφελώδους υπολογισμού

Abstract

Rapid advancements in the field of ICT systems, as well as the development of newstandards and technologies in the fields of communications and hardware, have creatednew types of services that apply in various sectors of everyday life. The ever increasinguse of these types of services contributes to the production of massive amounts of dataand metadata. Processing and analysis of such data requires new, efficient and flexiblemodels of computing.Over the last decade these requirements have been met by the Cloud Computingparadigm, which offers computing resources, platforms and applications in the form ofservices. The Cloud Computing paradigm is, nowadays, widely adopted and provides theby-default choice of development for various types of software applications. The successof this model, however, creates ever new needs, since this burst of service offeringsresults in the production and exchange of even more massive of amounts of data. As aresult, new requirements rise that include the need for more resources from the end-user’s point of view, and the need for better management of these resources from theprovider’s point of view. One characteristic example, is of course, the rise of IoT (Internetof Things) applications and platforms that manage and handle huge amounts of produceddata from IoT systems. To better cover those needs, new solutions must be provided inorder to satisfy the following:-Support for new layers of interoperability for the continuous and effectivecoverage of the ever increasing computational resource demand-Intelligent and efficient resource management of datacenters-Support for flexible models and techniques of task allocation and executionThe research work presented in this thesis proposes a set of architecturalsolutions for intelligent systems for the management of Cloud Computing infrastructures,which will cover all practical and technical matters, to achieve the satisfaction of theaforementioned needs and requirements. The overall architecture attempts to create anintegrated solution that will allow Cloud Service Providers to achieve better levels of QoS,SLAs and resource management by realizing and adopting innovative models andstandards, such as the Fog Computing paradigm, the cooperative model of CloudFederations and novel virtualization techniques such as software containers.

Οι ραγδαίες εξελίξεις στο τομέα των πληροφοριακών συστημάτων, καθώς και ηανάπτυξη νέων προτύπων και τεχνολογιών στους τομείς επικοινωνιών και υλισμικού,έχουν δημιουργήσει νέα είδη υπηρεσιών που βρίσκουν εφαρμογή σε όλους τους τομείςτης καθημερινότητας. Η όλο και πιο διαδεδομένη χρήση των υπηρεσιών αυτών συμβάλειστην παραγωγή τεράστιου όγκου δεδομένων και μετά-δεδομένων των οποίων ηανάλυση και επεξεργασία απαιτεί αποδοτικά και ευέλικτα μοντέλα υπολογισμού.Την τελευταία δεκαετία η ανάγκη αυτή έχει καλυφθεί από τα υπολογιστικά«νέφη», ένα μοντέλο που προσφέρει υπολογιστικούς πόρους, πλατφόρμες καιεφαρμογές με τη μορφή ευέλικτων υπηρεσιών. Το μοντέλο υπολογιστικών νεφών είναιπια στις μέρες μας ευρέως διαδεδομένο, και αποτελεί την εξ ’ορισμού επιλογή για πολλέςμορφές υπηρεσιών. Αυτή όμως η επιτυχία του μοντέλου καθώς επίσης και το γεγονός ότιέχει υιοθετηθεί καθολικά, δημιουργεί νέες ανάγκες, εφόσον η ραγδαία ανάπτυξη νέωνυπηρεσιών και νέων τεχνολογιών έχουν ως αποτέλεσμα τη δημιουργία και τηνανταλλαγή ακόμα μεγαλύτερου όγκου δεδομένων. Συνεπώς, δημιουργούνται απαιτήσειςγια περισσότερους υπολογιστικούς πόρους, μεγαλύτερη ευελιξία στην παροχή τους καιεξασφάλιση της ομαλής και συνεχούς λειτουργίας τους. Ένα χαρακτηριστικόπαράδειγμα είναι η έκρηξη συστημάτων που διαχειρίζονται δίκτυα ευφυών συσκευών,ενεργοποιώντας το λεγόμενο Διαδίκτυο των Αντικειμένων (Internet of Things – IoT). Γιατην αποτελεσματική κάλυψη των απαιτήσεων αυτών, δημιουργείται η ανάγκη για τηεύρεση νέων λύσεων, οι οποίες θα έχουν ως στόχο να ικανοποιήσουν τα εξής:-Υποστήριξη νέων επιπέδων διαλειτουργικότητας για την συνεχή καιαποδοτική κάλυψη των ολοένα αυξανόμενων επιπέδων ζήτησης.-Ευφυής και αποδοτική διαχείριση υποδομών υλισμικού.-Υποστήριξη ευέλικτων μοντέλων και τεχνικών κατανομής εργασιών καιδεδομένων.Στο πλαίσιο της παρούσας διατριβής προτείνονται αρχιτεκτονικές ευφυώνσυστημάτων διαχείρισης υποδομών νεφελώδους υπολογισμού, οι οποίες θα καλύπτουνόλα τα πρακτικά και τεχνικά ζητήματα που προκύπτουν για την κάλυψη τωνπροαναφερθεισών αναγκών. Οι αρχιτεκτονικές προτάσεις στο σύνολο τους προσφέρουνμία ολοκληρωμένη λύση ώστε να επιτρέψει σε παρόχους υπηρεσιών υπολογιστικούνέφους να επιτύχουν καλύτερα επίπεδα ποιότητας υπηρεσίας (QoS), επίτευξη καλύτερουεπιπέδου τήρησης συμβολαίων χρήσης (SLAs) και αποδοτικότερη διαχείριση των πόρωνviiυλισμικού με τη χρησιμοποίηση ενναλακτικών τεχνολογιών εικονικοποίησης όπωςαυτής των περιεκτών λογισμικού.