Δέσμευση πόρων για την εξυπηρέτηση cloud native εφαρμογών σε ετερογενείς edge, cloud, HPC υποδομές.
Διπλωματική Εργασία


Επιβλέπων Εμμανουήλ Βαρβαρίγος
Συσχετιζόμενο μάθημα Δίκτυα Επικοινωνιών

Περιγραφή

Keywords: Cloud native, multiple clouds, edge, HPC, orchestration

Οι κεντρικοποιημένες υποδομές νέφους (cloud computing infrastructures) χειρίζονται τις περισσότερες από τις υπολογιστικές και αποθηκευτικές απαιτήσεις των σύγχρονων
εφαρμογών, καθιστώντας έτσι την τεχνολογία cloud computing ως βασικό στοιχείο της σύγχρονης οικονομίας για την υλοποίηση νέων ψηφιακών υπηρεσιών. Οι υπολογιστικές
υποδομές στα άκρα του δικτύου (edge computing infrastructures) προσφέρουν πόρους κοντά στα σημεία δημιουργίας και χρήσης των δεδομένων. Πρόσφατα άρχισαν να
χρησιμοποιούνται εκτενώς προκειμένου να μειωθούν οι καθυστερήσεις μεταφοράς και ο όγκος των δεδομένων που μεταφέρονται από τους τελικούς χρήστες προς τις κεντρικές
υποδομές. Τέλος, οι High-Performance Computing (HPC) υποδομές που βασίζονται σε υπερυπολογιστές υψηλών προδιαγραφών που προσφέρουν απόδοση πολύ υψηλότερη σε σχέση με τις παραδοσιακές φυσικές ή εικονικές υποδομές.

Παράλληλα τα τελευταία χρόνια έχουν εμφανιστεί μια σειρά από νέες τεχνολογίες και υπηρεσίες που προσπαθούν να αξιοποιήσουν τα πλεονεκτήματα που παρέχουν οι τρεις
παραπάνω τύπο υπολογιστικών υποδομών. Όμως, οι διαθέσιμοι πόροι σε όλες αυτές τις υποδομές χαρακτηρίζονται από μεγάλη ετερογένεια ως προς τα χαρακτηριστικά και τις
εφαρμογές που μπορούν να εκτελεστούν πιο αποδοτικά σε κάθε επιμέρους υποδομή. Παράλληλα, τα τελευταία χρόνια έχουν αρχίσει να χρησιμοποιούνται μια σειρά από
προσεγγιστικές τεχνικές (σε επίπεδο υλικού ή/και λογισμικού) με στόχο την περαιτέρω μείωση του χρόνου εκτέλεσης θυσιάζοντας ωστόσο μέρος της ακρίβειας των υπολογισμών.
Σε ένα τόσο ετερογενές και δυναμικό περιβάλλον, προκύπτει το πρόβλημα του κατακερματισμού και της αποδοτικής αξιοποίησης των διαθέσιμων πόρων.

Στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής θα αναπτυχθούν αλγόριθμοι πολλαπλών κριτηρίων που θα αποτελούν μέρους ενός γενικότερου μηχανισμού που θα μπορεί να αναθέτει τις εφαρμογές σε οποιαδήποτε από τις διαθέσιμες edge,cloud και HPC εφαρμογές. Οι αλγόριθμοι θα στοχεύουν στην ικανοποίηση άλλων των προδιαγραφών των εφαρμογών με
ταυτόχρονη βελτιστοποίηση της αξιοποίησης των διαθέσιμων πόρων, λαμβάνοντας παράλληλα υπόψη την τρέχουσα κατάσταση της υποδομής. Οι αλγόριθμοι θα αναπτυχθούν
στην γλώσσα προγραμματισμού Python, με την αξιοποίηση των κατάλληλων βιβλιοθηκών.

Σχετική βιβλιογραφία

  • CNCF Cloud Native Definition:https://github.com/cncf/toc/blob/main/DEFINITION.md
  • Tomarchio, O., Calcaterra, D. & Modica, G.D. Cloud resource orchestration in the multi-cloud landscape: a systematic review of existing frameworks. J Cloud Comp 9,49 (2020). https://doi.org/10.1186/s13677-020-00194-7
  • Why the Kubernetes Scheduler Is Not Enough for Your AI Workloads https://www.cncf.io/blog/2020/08/10/why-the-kubernetes-scheduler-is-notenough-for-your-ai-workloads/