Διαχείριση πόρων σε εικονικοποιημένα περιβάλλοντα
Efficient resource management in virtualized environments

Μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία
Συγγραφέας
Καφταντζής, Νικόλαος
Ημερομηνία
2025-02-07Επιβλέπων
Patrikakis, CharalamposΛέξεις-κλειδιά
Edge computing ; EdgeSimPy ; Διαχείριση πόρων ; ΠροσομοίωσηΠερίληψη
Το Edge Computing είναι μια σημαντική τεχνολογία που αναδύεται τα τελευταία χρόνια για την αντιμετώπιση των αναγκών εφαρμογών που απαιτούν χαμηλή καθυστέρηση καθώς και τη μείωση της συμφόρησης στα δίκτυα νέας γενιάς. Όπου δεν θα απαιτείται να μεταφέρονται όλες οι πληροφορίες στα κέντρα δεδομένων αφού θα γίνεται η επεξεργασία τους εκείνη την στιγμή. Αυτό επιτυγχάνεται κυρίως με τη διανομή των υπολογιστικών πόρων πιο κοντά στους τελικούς χρήστες και μακριά από τα παραδοσιακά κέντρα δεδομένων. Για να υπάρχει αποδοτική χρήση των εκ φύσεως περιορισμένων πόρων που έχει το edge cloud και να βελτιωθεί η απόδοση των συστημάτων Edge Computing, απαιτούνται αποτελεσματικές τεχνικές διαχείρισης πόρων. Σε αυτήν την διπλωματική εργασία, εξετάζουμε μέσω της χρήσης εργαλείων προσομοίωσης - ειδικότερα του EdgeSimPy – αλγορίθμους για την διαχείριση πόρων σε edge cloud περιβάλλοντα. Παρουσιάζουμε μια σύνοψη των κύριων δυσκολιών στη
διαχείριση ενός περιορισμένου συνόλου πόρων στο Edge Cloud Computing, εξετάζουμε τον τρόπο λειτουργίας και αξιολογούμε τους αλγορίθμους διαχείρισης πόρων μέσω προσομοιωμένων σεναρίων πάνω στο EdgeSimPy και αξιολογούμε την απόδοση τους. Τα σενάρια που εξετάζουμε για αυτήν την αξιολόγηση αφορούν την χρήση διαφορετικών αλγορίθμων πάνω στην ίδια Edge Computing υποδομή, λαμβάνοντας υπόψη μεταβλητές όπως η τοποθεσία του χρήστη, η ετερογένεια των πόρων και η δομή του δικτύου. Αξιολογούμε τέσσερις αλγορίθμους διαχείρισης πόρων σε ένα σταθερό, προσομοιωμένο περιβάλλον edge computing ως προς την απόδοσή τους σε μετρικές όπως η χρήση της CPU, η χρήση της μνήμης, η χρήση του δίσκου, η κατανάλωση ενέργειας και η καθυστέρηση. Αυτό μας επιτρέπει να καθορίσουμε τον βέλτιστο αλγόριθμο για εργασίες που έχουν ως προτεραιότητα την ελάχιστη χρήση πόρων, τη χαμηλή καθυστέρηση ή μια συνδυασμένη προσέγγιση των δύο. Επιπλέον, προσδιορίζουμε περιοχές ανεπάρκειας έρευνας και πιθανές προσεγγίσεις για τη βελτίωση της αξιοπιστίας και της ρεαλιστικότατα των εργαλείων
προσομοίωσης Edge Cloud.
Περίληψη
The utilization of edge computing has become essential in meeting the needs of applications that require low latency and reducing network congestion. This is accomplished by moving away from conventional data center-centric models and toward the decentralization of computational resources closer to end users. Effective resource management strategies are essential for maximizing the use of scarce resources in edge cloud settings and improving system performance in general. In this thesis, we primarily use EdgeSimPy and other simulation tools to assess resource management strategies in edge cloud environments that are simulated. We address the difficulties in handling limited resources in edge cloud computing and investigate how resource management algorithm evaluation is aided by simulation tools such as EdgeSimPy. In simulated edge computing settings, we evaluate four resource management techniques taking into account network architecture, user location, and resource
heterogeneity. We evaluate these algorithms on performance metrics such as power consumption, latency, memory usage, CPU usage, and disk usage in order to determine the best strategy for reducing latency and resource usage in fixed scenarios. We also point out areas for further research and suggest ways to improve the accuracy and realism of edge cloud simulation tools.