Modelagem estocástica para estimativa de consumo de energia, desempenho e disponibilidade em sistemas de armazenamento baseados em NoSQL

Abstract

Em sistemas de armazenamento de dados em larga escala, os Sistemas de Gerenciamento de Banco de Dados NoSQL são amplamente adotados por sua capacidade de fornecer melhor

desempenho e disponibilidade. Uma característica importante é o suporte à consistência even- tual, que permite uma inconsistência temporária de dados em algumas réplicas do banco de

dados. Diferentes níveis de consistência podem ser adotados, permitindo ao projetista ajustar sua influência no desempenho e na disponibilidade do sistema. Embora algumas pesquisas

proponham técnicas para estimar o impacto da consistência eventual no desempenho e na dis- ponibilidade, o consumo de energia geralmente não é considerado. Este trabalho propõe um

modelo baseado em redes de Petri estocásticas para estimar o consumo de energia, desem- penho e disponibilidade de sistemas NoSQL que adotam a técnica de quorum. A abordagem

avalia distintos níveis de consistência, fatores de replicação e operações de leitura e escrita. Os resultados experimentais demonstram que cons e RF podem afetar o consumo de energia em até 10%. Para um fator de replicação de 5 (RF=5), a diminuição do nível de consistência de 3 para 1 reduz o tempo de inatividade em 87,50% (de 0,72 para 0,09 horas) e reduz o consumo de energia em 2,72%. Reduzir o nível de consistência de 3 para 1 resulta em uma

diminuição de aproximadamente 9% no consumo de energia, sem comprometer significativa- mente o desempenho do sistema. Esses resultados demonstram que o modelo proposto permite

avaliar o consumo de energia, desempenho e disponibilidade, ajudando o projetista a escolher a configuração mais adequada para o sistema.