Uma abordagem orientada à observação temporal de aplicações distribuídas baseadas em IoT e configuração de fog computing

Abstract

Internet das Coisas (Internet of Things ? IoT), têm sido amplamente utilizadas em áreas que necessitam de monitoramento e controle precisos e contínuos. A sua popularização têm acelerado a instalação de novos dispositivos e elevado a quantidade de dados gerados. Entretanto, as aplicações IoT requerem um ambiente com suporte à mobilidade e baixa latência na comunicação entre dispositivos e centrais de processamento de dados. Para suprir essa demanda nessa tese é proposta uma plataforma virtualizada, conhecida como fog computing, que fornece processamento, armazenamento e rede entre os dispositivos de borda e os data centers da nuvem computacional. Aplicações implementadas para executarem em um ambiente de fog computing são sensíveis ao tempo e muitas vezes são ditas como aplicações que executam em tempo real. Diante disso, essa tese propôs investigar diferentes abordagens relacionadas ao conceito empregado de uma aplicação que executa em tempo real, com configuração baseada na abordagem de fog computing. Em adição, foi proposta uma plataforma computacional baseada em um framework conceitual com o objetivo de estruturar e medir o desempenho de um ambiente distribuído com configurações em fog computing. Como estudo de caso foi utilizada a aplicação de monitoramento de saúde (healthcare). O ambiente projetado e estruturado foi implementado e executado e como resultado foi possível apresentar alertas para o efetivo monitoramento e a possibilidade de medir o desempenho da plataforma de processamento dos dados no quesito latência e atraso. A análise conclusiva dos resultados mostrou que um ambiente como IoT, com características distribuídas e que depende da internet para envio e recebimento das informações, e com configuração baseada em fog computing executa suas tarefas em um paradigma conhecido como próximo ao tempo real. Em outras palavras, por apresentar uma variabilidade na latência e no atraso da comunicação, o sistema realiza um melhor esforço para que a execução das tarefas seja realizada dentro de tempo e atraso aceitáveis, de acordo com a exigência da aplicação.

Abstract: Internet of Things (IoT), have been widely used in areas that need accurate and continuous monitoring and control. The IoT popularization has accelerated the installation of new devices and increased the amount of data generated. However, IoT applications require an environment that supports mobility and low latency in communication between devices and data processing centers. To meet this demand in this thesis is proposed a virtualized platform that provides processing, storage and networking between edge devices and the data centers of the cloud computing, known as fog computing. Applications implemented to execute in a fog computing environment are time sensitive and are often said to be applications that execute in real-time. Therefore, this thesis proposed to investigate different approaches related to the concept employed of an application that executes in real-time, with configuration based on the fog computing approach. In addition, a computational platform based on a conceptual framework was proposed in order to structure and measure the performance of a distributed environment with configurations based on fog computing. As a case study, the application of health monitoring (healthcare) was used. The structured environment was implemented and executed and as a result it was possible to present alerts for effective monitoring and to measure the performance of the data processing platform in terms of latency and delay. The conclusive analysis of the results showed that an environment such as IoT, with distributed characteristics and that depends on the internet for sending and receiving data, and with a configuration based on fog computing performs its tasks near-real time. In other words, as it presents a variability in latency and delay in communication, the system makes a best effort so that the execution of tasks is carried out within an acceptable time and delay, according to the application requirement.