Ανάπτυξη εφαρμογής έξυπνων κάδων με χρήση τεχνολογιών μικροϋπηρεσιών και εικονικοποίησης βασισμένης σε περιέκτες

Abstract

Η διπλωματική εργασία αυτή αποτελεί ένα λιθαράκι στην δημιουργία ενός ολοκληρωμένου συστήματος συλλογής και επεξεργασίας πληροφοριών που αφορούν την διαχείριση έξυπνων κάδων στα πλαίσια ενός ευρύτερου πλάνου βελτιστοποίησης των λειτουργιών μια έξυπνης πόλης. Ασχολείται με την διερεύνηση των υποστηρικτικών τεχνολογιών εικονικοποίησης (virtualization) στην υπολογιστική νέφους (cloud computing), με έμφαση στην τεχνική της εικονικοποίησης σε επίπεδο λειτουργικού συστήματος (os-level virtualization) η οποία αποτελεί μια από τις πλέον σύγχρονες τάσεις. Το αντικείμενο της είναι η ανάπτυξη εφαρμογής έξυπνων κάδων απορριμμάτων που θα επικοινωνούν με ένα κεντρικό σημείο - κάδο και με το υπολογιστικό νέφος με χρήση τεχνολογιών μικροϋπηρεσιών και εικονικοποίησης βασισμένης σε περιέκτες. Η πρώτη μικροϋπηρεσία θα παράγει τιμές από τους εικονικούς αισθητήρες και θα τις αποστέλλει στην κεντρική μικροϋπηρεσία. Η κεντρική μικροϋπηρεσία που θα διαχειρίζεται τον κεντρικό κάδο θα λαμβάνει αποφάσεις, θα αποθηκεύει τις πληροφορίες σε βάση δεδομένων ταχείας προσπέλασης (redis) και σε βάση δεδομένων μακράς διαρκείας (mongoDB) και ανάλογα την απόφαση θα αποστέλλει εντολή στην αρχική μικροϋπηρεσία για εκκίνηση ενεργοποιητή (actuator). Άλλη μικροϋπηρεσία θα εξυπηρετεί τον ρόλο της διεπαφής προγραμματισμού εφαρμογών (API) που θα αντλεί δεδομένα από την βάση δεδομένων mongoDB και θα τα παρέχει στην επόμενη μικροϋπηρεσία. Η τελευταία μικροϋπηρεσία θα εμφανίζει τα δεδομένα των κάδων σε όμορφο και λειτουργικό περιβάλλον ιστοσελίδας με δυνατότητες διαχείρισης τους. Διερευνήθηκε-μελετήθηκε η χρήση των περιεκτών (containers) (ως υποστηρικτική υποδομή φιλοξενίας) σε συνδυασμό με την τεχνολογία ανάπτυξης εφαρμογών με την αρχιτεκτονική των μικροϋπηρεσιών σε επίπεδο περιέκτη, και αναπτύχθηκε και αξιολογήθηκε-μελετήθηκε ενδεικτική εφαρμογή-σενάριο χρήσης στο χώρο του Διαδικτύου των Αντικειμένων (IoT). Διερευνήθηκαν και παρουσιάζονται τα χαρακτηριστικά, η χρησιμότητα και η λειτουργικότητα των αισθητήρων που μπορούν να τοποθετηθούν σε έξυπνους κάδους. Διερευνήθηκαν επίσης και παρουσιάζονται συγκριτικά τα χαρακτηριστικά και δυνατότητες των κυριότερων εργαλείων-προϊόντων που διατίθενται στην αγορά για υποστήριξη-διαχείριση και ενορχήστρωση των παρεχόμενων υπηρεσιών (Kubernetes, Docker Swarm, Nomad).