Técnicas energeticamente eficientes para o posicionamento de aplicações em computação na borda

Abstract

O setor de Tecnologia da Informação e Comunicação (TIC) tornou-se relevante na economia global e a tendência é de que ele continue crescendo nos próximos anos. Esse setor utiliza dispositivos cujo funcionamento consome energia e produz calor, o que é problemático por motivos ambientais, socioeconômicos e tecnológicos. As técnicas de redução do consumo de energia destes dispositivos tipicamente envolvem seu desligamento temporário ou a utilização de estados de baixo consumo de energia, os quais podem impactar negativamente o desempenho do sistema. No paradigma de Computação na Borda, no entanto, aplicações usualmente possuem requisitos como baixa latência e baixo tempo de resposta. Este trabalho introduz duas técnicas de posicionamento de aplicações com foco no equilíbrio do compromisso entre eficiência energética e responsividade do sistema. A primeira técnica envolve a criação de um algoritmo de escalonamento baseado em prioridades com informações sobre a disponibilidade de um nodo. A segunda técnica utiliza Service Level Agreements (SLAs) de tempo de provisionamento e informações de disponibilidade dos nodos em um algoritmo genético de múltiplos objetivos na decisão de posicionamento das aplicações. Os resultados demonstram a eficácia de ambas as técnicas na redução do consumo de energia e na minimização das violações de SLAs.

Information and Communication Technology has become an important sector in the global economy and the tendency is that it keeps growing in the foreseeable future. This sector utilizes devices whose functioning wastes energy and produces heat, which is problematic for environmental, socioeconomical and technological reasons. Techniques for reducing energy consumption of such devices typically involve shutting them off or placing them in low-power states, which may impact overall system performance. In the Edge Computing paradigm, however, applications usually have strict requirements such as low latency and low response time. This work presents two application placement techniques with the objective of balancing the tradeoff between energy efficiency and system responsiveness. The first technique involves the creation of a priority-based scheduling algorithm with node-availability information, while the second utilizes a deployment-SLA and node availability-driven scheduler using a multi-objective genetic algorithm. Results show the effectiveness of both application placement techniques in reducing energy consumption while minimizing Service-Level Agreement violations.