Otimização de alocação de tarefas utilizando computação na borda na internet industrial

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Barboza, Vitor Gabriel Reis Lux
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Computação; Computação de borda; Computação em nuvem; Internet das coisas; Agendamento de computador
• Link de acesso: https://repositorio.udesc.br/handle/UDESC/6848

Com o crescimento do número de dispositivos da Internet das Coisas nas indústrias, denominados dispositivos IoT, do inglês Industrial Internet of Things, surgem novos requisitos para atender a demanda de aplicações criticas que executam nestes dispositivos, cujos recursos computacionais como, memória, processamento e energia são limitados. A Computação na Borda, mostra-se como uma alternativa, pois tem a capacidade de auxiliar no processamento das aplicações dos dis positivos IoT's na borda da rede local, evitando-se enviar os dados para a nuvem computacional, e desse modo a latência de resposta das aplicações é reduzida. Na indústria, uma planta fabril pode ser composta de diversos dispositivos IoT associados a diferentes aplicações. Os dispositivos podem ser fixos ou embarcados nos veículos industriais. Soluções tecnológicas para este cenário, devem levar em conta estas características. Os cenários com veículos industriais, têm desafios ainda maiores, relacionados a dificuldades de realizar processamento local nos veículos e a perda de comunicação. Os dispositivos nos veículos podem enviar requisições simultaneamente, e quando enviadas para a nuvem computacional, por exemplo, para um escalonamento de atendimento, o resultado pode ser o não atendimento das requisições dentro do limite de tempo requerido. As aplicações industriais normalmente têm tempo limite de execução restrito, assim como, diferentes prioridades. Neste trabalho, desenvolveu-se uma abordagem para o escalonamento de tarefas associadas a aplicações de dispositivos industriais IoT móveis, utilizando-se dos recursos da computação na borda, especificamente um nó de borda (edge). Entretanto, direcionar o processamento para o edge, produz a necessidade de definir a melhor ordem de alocação e processamento de tais tarefas, atendendo aos requisitos de prazo impostos pela aplicação do IoT, evitando-se que o edge impacte negativamente no funcionamento dos IloTs. Na Abordagem desenvolvida, utilizou-se a meta-heuristica Simulated Annealing (SA), a fim de oferecer uma solução otimizada para organizar a alocação das tarefas no edge. Além disso, i proposto um mecanismo para identificar e tratar perdas de mensagens entre os veículos e o edge, com o objetivo de prover maior confiabilidade à aplicação industrial. s resultados obtidos com a abordagem desenvolvida, a partir do simulador iFogSim (GUPTA et al., 2017), demonstraram que o escalonamento tarefas com o SA na borda da rede, apresentou um desempenho superior em 90% dos casos, quando comparado com outros algoritmos da literatura. De forma semelhante, o mecanismo para o tratamento de falhas de mensagens, possibilitou aumentar o sucesso de atendimento das tarefas dentro do prazo.