кандидат технических наук, доцент, кафедры сетей связи и передачи данных Санкт-Петербургского государственного университета телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича
Актуальность. В условиях роста трафика, перехода к сетям IMT-2030 и услугам Телеприсутствия, особое место занимают задачи эффективного управления сетевыми и вычислительными ресурсами. Туманные вычисления, как следующая стадия декомпозиции архитектуры многоуровневых облачных вычислений, призваны в корне изменить модели и методы распределения вычислительных задач, повлияв, в том числе, на модели взаимодействия «пользователь-оператор». На данный момент существует целый пласт научных задач для раскрытия возможностей туманных вычислений. Их возможно разделить на ряд направлений, таких как: исследование моделей и методов реализации услуг сверхнадежных сетей связи с ультрамалыми задержками, определенные еще в сетях IMT-2020; исследование моделей и методов обеспечения качества обслуживания, включая качество восприятия; исследование методов живой миграции микросервисов, а также групп типовых микросервисов; исследование моделей и методов распределения ресурсов динамических туманных вычислений с обеспечением устойчивости форм туманных вычислений (кластера, туманности); одним из потенциально эффективных направлений является исследования в области объединения федеративного обучения (Federated Learning) с динамическими туманными вычислениями. В данной статье решается задача маршрутизации, которую можно отнести к направлению инфраструктурных исследований динамических туманных вычислений.
Постановка задачи: исследование эффективных методов определения маршрутов в сети динамических туманных вычислений, в том числе для задач миграции микросервисов услуг Телеприсутствия.
Цель работы: исследование и разработка эффективного метода поиска пути миграции микросервисов в сети туманных вычислений, который мог бы обеспечивать учет характеристик соединений (граней графа сети), вычислительные возможности, ограничения устройств туманных вычислений, и их особенности – динамичность устройств вычислений.
Используемые методы: для апробации предложенного метода была разработана модель в среде симулятора NS-3. Анализ полученных результатов показал эффективность предложенного метода в рамках поставленной задачи и различных сценариях применения.
Новизна: разработан метод миграции микросервисов в качестве нового протокола маршрутизации в среде динамических туманных вычислений, отличающийся от известных тем, что этот метод обеспечивает взаимодействие устройств туманных вычислений для миграции микросервисов, при этом позволяет достичь снижения потребляемой энергии устройствами туманных вычислений на 41 % и уменьшить долю потерянных пакетов в среднем до 34 %.
Практическая значимость: разработанный метод может быть использован при реализации туманных вычислений в условиях подвижности конечных устройств, в том числе с целью достижения требований перспективных услуг сетей IMT-2030.
Relevance. In the context of traffic growth, transition to IMT-2030 networks and Telepresence services, the tasks of efficient management of network and computing resources occupy a special place. Fog computing as the next stage of decomposition of the architecture of multi access edge cloud computing is designed to radically change the models and methods of distributing computing tasks, influencing, among other things, the user-operator interaction models. At the moment, there is a whole layer of scientific problems for revealing the possibilities of fog computing. They can be divided into a number of areas, such as: study of models and methods for implementing services of ultra-reliable and ultra-low latency communications, defined in IMT-2020 networks; study of models and methods for ensuring quality of service, including quality of experience; study of methods for live migration of microservices, as well as groups of typical microservices; study of models and methods for distributing resources of dynamic fog computing while ensuring the stability of fog computing forms (clusters, nebulae); one of the potentially effective areas is research in the field of combining federated learning with dynamic fog computing. This paper solves a routing problem that can be attributed to the direction of infrastructure research in dynamic fog computing.
Problem statement: research and develop the effective methods for routes determination in a dynamic fog computing network, including tasks of migrating microservices of telepresence services.
Goal of the work: research and development of an effective method for ways determination to migrate microservices in communication networks using fog computing technologies, which could take into account not only the characteristics of connections (edges of the network graph), but also the computing capabilities and limitations of fog computing devices, as well as their features - the dynamics of computing devices.
Methods: in order to test the proposed method, the program model was developed in the NS-3 modeling environment. Result. Analysis of the results showed the effectiveness of the proposed method within the framework of the task and various application scenarios.
Novelty. A microservice migration method has been developed as a new routing protocol in a dynamic fog computing environment, which differs from the known ones in that this method ensures the interaction of fog computing devices for migrating microservices, while achieving a reduction in energy consumption by fog computing devices by 41% and reducing the share of lost packages on average up to 34%.
Practical significance: The developed method can be used to implement fog computing in conditions of mobility of end devices in order to achieve the requirements of promising services of IMT-2030 networks.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.