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https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/50360
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Campo DC | Valor | Lengua/Idioma |
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dc.contributor.advisor | KELNER, Judith | - |
dc.contributor.author | SANTOS, Guto Leoni | - |
dc.date.accessioned | 2023-05-19T12:17:08Z | - |
dc.date.available | 2023-05-19T12:17:08Z | - |
dc.date.issued | 2023-03-22 | - |
dc.identifier.citation | SANTOS, Guto Leoni. An artificial intelligence powered framework for automatic service function chain placement in distributed scenarios. 2023. Tese (Doutorado em Ciência da Computação) – Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2023. | pt_BR |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/50360 | - |
dc.description.abstract | Software Defined Network (SDN) and Network Function Virtualisation (NFV) are making net- works programmable and consequently much more flexible and agile. To meet service level agreements, achieve greater utilisation of legacy networks, faster service deployment, and re- duce expenditure, telecommunications operators are deploying increasingly complex Service Function Chains (SFCs). Besides the advantages from service virtualisation, it is expected that network performance and availability do not be affected by SFC usage. However, several factors that may compromise the SFC availability are added in a virtualised scenario such as software failures, misconfiguration, cyberattacks, and so on. In order to mitigate the impact of these factors, redundancy mechanisms can be used, i.e., to add redundant Virtual Network Functions (VNFs) in the servers to keep the SFC operation in case of failures. On the other hand, the network operators desire, of course, to allocate the SFCs optimising the resources utilisation in order to reduce Operational Expenditures (OPEX), which is a challenge since the replication mechanisms demand additional computational resources. In addition, the place- ment of SFCs in distributed scenarios can improve their availability, since an isolated failure would not impact the whole SFC operation. However, the placement in geo-distributed scenar- ios increases the management complexity, where different hardware and additional delay may compromise the SFC performance. Therefore, intelligent strategies are needed to optimise the SFC placement. This thesis presents the Sfc Placement framework focused on avaIlability for DistributEd scenaRios (SPIDER), a framework for SFC placement with focus on distributed scenarios and SFC availability. SPIDER is designed to make SFC placement in different dis- tributed scenarios, i.e., scenarios with different hardware and software characteristics. To do that, SPIDER uses context information in order to define the SFC placement strategy. In addition, machine learning techniques are used to predict the traffic of allocated SFCs and reinforcement learning to select the servers for the SFC placement. We compare the perfor- mance of LSTM and GRU models to predict traffic using a real dataset of cellular network. In order to define the placement of an SFC request, we proposed a reinforcement learning based algorithm to select the suitable candidate node and define the redundancy strategy to meet availability requirements. We implemented a proof-of-concept of SPIDER in order to show the feasibility of the framework. We implemented the SFCs using containers and Kubernetes to manage them. We assess the framework by assessing the placement time for SFCs with different numbers of VNFs. In order to evaluate the SFCs placed, we also evaluate the SFC delay for a centralized and a distributed scenario. | pt_BR |
dc.description.sponsorship | FACEPE | pt_BR |
dc.language.iso | eng | pt_BR |
dc.publisher | Universidade Federal de Pernambuco | pt_BR |
dc.rights | openAccess | pt_BR |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ | * |
dc.subject | Inteligência computacional | pt_BR |
dc.subject | Network function virtualisation | pt_BR |
dc.subject | Service function chain | pt_BR |
dc.subject | Gerenciamento de rede | pt_BR |
dc.subject | Rede distribuída | pt_BR |
dc.subject | Aprendizado de máquina | pt_BR |
dc.title | An artificial intelligence powered framework for automatic service function chain placement in distributed scenarios | pt_BR |
dc.type | doctoralThesis | pt_BR |
dc.contributor.advisor-co | ENDO, Patricia Takako | - |
dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/5851022832247621 | pt_BR |
dc.publisher.initials | UFPE | pt_BR |
dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
dc.degree.level | doutorado | pt_BR |
dc.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/7532050172035129 | pt_BR |
dc.publisher.program | Programa de Pos Graduacao em Ciencia da Computacao | pt_BR |
dc.description.abstractx | Software Defined Networks (SDN) e Network Function Virtualisation (NFV) estão tornando as redes programáveis e, consequentemente, muito mais flexíveis e ágeis. Para cumprir acor- dos de nível de serviço, obter maior utilização de redes legadas, implantação de serviço mais rápida e reduzir despesas, as operadoras de telecomunicações estão implantando Service Func- tion Chains (SFCs) cada vez mais complexas. Apesar dos benefícios das SFCs, o aumento da heterogeneidade e do dinamismo da computação em nuvem para a computação em borda apresenta desafios significativos de posicionamento de SFC, não menos importante, adicio- nando ou removendo funções de rede, mantendo a disponibilidade, qualidade de serviço e minimizando custos. Além das vantagens da virtualização de serviços, espera-se que o desem- penho e a disponibilidade da rede não sejam afetados pelo uso de SFCs. No entanto, vários fatores que podem comprometer a disponibilidade da SFC são adicionados em um cenário vir- tualizado, como falhas de software, errors de configuração, ataques cibernéticos entre outros. Para mitigar o impacto desses fatores, mecanismos de redundância podem ser utilizados, ou seja, adicionar Virtual Network Functions (VNFs) redundantes nos servidores para manter o funcionamento da SFC em caso de falhas. Por outro lado, as operadoras de rede desejam, obviamente, alocar as SFCs otimizando a utilização dos recursos de forma a reduzir os Gastos Operacionais (OPEX), o que é um desafio visto que os mecanismos de replicação demandam recursos computacionais adicionais. Além disso, a alocação de SFCs em cenários distribuídos pode melhorar sua disponibilidade, pois uma falha isolada não impactaria no funcionamento da SFC como um todo. No entanto, a alocação em cenários geo-distribuídos aumenta a complex- idade de gerenciamento, onde diferentes hardwares e atrasos adicionais podem comprometer o desempenho da SFC. Portanto, estratégias inteligentes são necessárias para otimizar o posi- cionamento do SFC. Esta tese apresenta o Sfc Placement framework focused on avaIlability for DistributEd scenaRios (SPIDER), um framework para posicionamento de SFC com foco em cenários distribuídos e disponibilidade dessa SFC. O SPIDER foi projetado para fazer a alocação da SFC em diferentes cenários distribuídos, ou seja, cenários com diferentes carac- terísticas de hardware e software. Para fazer isso, o SPIDER usa informações contextuais para definir a estratégia de alocação da SFC. Além disso, técnicas de aprendizado de máquina são usadas para prever o tráfego das SFCs alocadas e aprendizado de reforço para selecionar os servidores para a alocação da SFC. Comparamos o desempenho dos modelos LSTM e GRU para prever o tráfego usando um conjunto de dados real de uma rede celular. Para definir o alocação de uma requisição SFC, propusemos um algoritmo baseado em aprendizado por reforço para selecionar o nó candidato adequado e definir a estratégia de redundância para atender aos requisitos de disponibilidade. Implementamos uma prova de conceito do SPIDER para mostrar a viabilidade do framework. Implementamos as SFCs utilizando containers e Ku- bernetes para gerenciá-los. Avaliamos o framework avaliando o tempo de colocação de SFCs com diferentes números de VNFs. Para avaliar os SFCs alocadas, também avaliamos o atraso das SFCs para um cenário centralizado e um distribuído. | pt_BR |
dc.contributor.advisor-coLattes | http://lattes.cnpq.br/5055727404635243 | pt_BR |
Aparece en las colecciones: | Teses de Doutorado - Ciência da Computação |
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