Continuous Quality Assurance and Optimisation in Cloud-Based Virtual Enterprises

Part 18: Optimization in Collaborative Networks

A Novel Framework for Virtual Organization Creation on Cloud

Part 12: Collaboration Platforms

Towards a unified management of applications on heterogeneous clouds

The diversity in the way cloud providers o↵er their services, give their SLAs, present their QoS, or support di↵erent technologies, makes very difficult the portability and interoperability of cloud applications, and favours the well-known vendor lock-in problem. We propose a model to describe cloud applications and the required resources in an agnostic, and providers- and resources-independent way, in which individual application modules, and entire applications, may be re-deployed using different services without modification. To support this model, and after the proposal of a variety of cross-cloud application management tools by different authors, we propose going one step further in the unification of cloud services with a management approach in which IaaS and PaaS services are integrated into a unified interface. We provide support for deploying applications whose components are distributed on different cloud providers, indistinctly using IaaS and PaaS services.

Approaches to Provisioning Network Topology of Virtual Machines in Cloud Systems

The current infrastructure as a service (IaaS) cloud systems, allow users to load their own virtual machines. However, most of these systems do not provide users with an automatic mechanism to load a network topology of virtual machines. In order to specify and implement the network topology, we use software switches and routers as network elements. Before running a group of virtual machines, the user needs to set up the system once to specify a network topology of virtual machines. Then, given the user’s request for running a specific topology, our system loads the appropriate virtual machines (VMs) and also runs separated VMs as software switches and routers. Furthermore, we have developed a manager that handles physical hardware failure situations. This system has been designed in order to allow users to use the system without knowing all the internal technical details.

Interoperable Resource Brokering with Policy-based Provisioning and Job Allocation

The increasing needs for computational power in areas such as weather simulation, genomics or Internet applications have led to sharing of geographically distributed and heterogeneous resources from commercial data centers and scientific institutions. Research in the areas of utility, grid and cloud computing, together with improvements in network and hardware virtualization has resulted in methods to locate and use resources to rapidly provision virtual environments in a flexible manner, while lowering costs for consumers and providers. However, there is still a lack of methodologies to enable efficient and seamless sharing of resources among institutions. In this work, we concentrate in the problem of executing parallel scientific applications across distributed resources belonging to separate organizations. Our approach can be divided in three main points. First, we define and implement an interoperable grid protocol to distribute job workloads among partners with different middleware and execution resources. Second, we research and implement different policies for virtual resource provisioning and job-to-resource allocation, taking advantage of their cooperation to improve execution cost and performance. Third, we explore the consequences of on-demand provisioning and allocation in the problem of site-selection for the execution of parallel workloads, and propose new strategies to reduce job slowdown and overall cost.

Towards near-threshold server processors

The popularity of cloud computing has led to a dramatic increase in the number of data centers in the world. The ever-increasing computational demands along with the slowdown in technology scaling has ushered an era of power-limited servers. Techniques such as near-threshold computing (NTC) can be used to improve energy efficiency in the post-Dennard scaling era. This paper describes an architecture based on the FD-SOI process technology for near-threshold operation in servers. Our work explores the trade-offs in energy and performance when running a wide range of applications found in private and public clouds, ranging from traditional scale-out applications, such as web search or media streaming, to virtualized banking applications. Our study demonstrates the benefits of near-threshold operation and proposes several directions to synergistically increase the energy proportionality of a near-threshold server.

Improving surgery operations by means of cloud systems and distributed user interfaces

Surgical interventions are usually performed in an operation room; however, access to the information by the medical team members during the intervention is limited. While in conversations with the medical staff, we observed that they attach significant importance to the improvement of the information and communication direct access by queries during the process in real time. It is due to the fact that the procedure is rather slow and there is lack of interaction with the systems in the operation room. These systems can be integrated on the Cloud adding new functionalities to the existing systems the medical expedients are processed. Therefore, such a communication system needs to be built upon the information and interaction access specifically designed and developed to aid the medical specialists. Copyright 2014 ACM.

A distributed middleware for IT/OT convergence in modern industrial environments

The modern industrial environment is populated by a myriad of intelligent devices that collaborate for the accomplishment of the numerous business processes in place at the production sites. The close collaboration between humans and work machines poses new interesting challenges that industry must overcome in order to implement the new digital policies demanded by the industrial transition. The Industry 5.0 movement is a companion revolution of the previous Industry 4.0, and it relies on three characteristics that any industrial sector should have and pursue: human centrality, resilience, and sustainability. The application of the fifth industrial revolution cannot be completed without moving from the implementation of Industry 4.0-enabled platforms. The common feature found in the development of this kind of platform is the need to integrate the Information and Operational layers. Our thesis work focuses on the implementation of a platform addressing all the digitization features foreseen by the fourth industrial revolution, making the IT/OT convergence inside production plants an improvement and not a risk. Furthermore, we added modular features to our platform enabling the Industry 5.0 vision. We favored the human centrality using the mobile crowdsensing techniques and the reliability and sustainability using pluggable cloud computing services, combined with data coming from the crowd support. We achieved important and encouraging results in all the domains in which we conducted our experiments. Our IT/OT convergence-enabled platform exhibits the right performance needed to satisfy the strict requirements of production sites. The multi-layer capability of the framework enables the exploitation of data not strictly coming from work machines, allowing a more strict interaction between the company, its employees, and customers.

A checkpointing-enabled and resource-aware Java Virtual Machine for efficient and robust e-Science applications in grid environments

Object-oriented programming languages presently are the dominant paradigm of application development (e. g., Java,. NET). Lately, increasingly more Java applications have long (or very long) execution times and manipulate large amounts of data/information, gaining relevance in fields related with e-Science (with Grid and Cloud computing). Significant examples include Chemistry, Computational Biology and Bio-informatics, with many available Java-based APIs (e. g., Neobio). Often, when the execution of such an application is terminated abruptly because of a failure (regardless of the cause being a hardware of software fault, lack of available resources, etc.), all of its work already performed is simply lost, and when the application is later re-initiated, it has to restart all its work from scratch, wasting resources and time, while also being prone to another failure and may delay its completion with no deadline guarantees. Our proposed solution to address these issues is through incorporating mechanisms for checkpointing and migration in a JVM. These make applications more robust and flexible by being able to move to other nodes, without any intervention from the programmer. This article provides a solution to Java applications with long execution times, by extending a JVM (Jikes research virtual machine) with such mechanisms. Copyright (C) 2011 John Wiley & Sons, Ltd.

Broker colaborativo: gestão de recursos energéticos distribuídos

Neste trabalho é apresentado um Sistema de Informação (SI) cujo objetivo é contribuir para a colaboração entre VE possibilitando a sua entrada no mercado de energia elétrica, permiitindo deste modo que o proprietário do VE seja compensado. Esta compensação incidiria em medidas de minimização do investimento inicial na compra do VE e na criação de um modelo de armazenamento de energia mais sustentável. A este SI chamou-se de Broker Colaborativo ou simplesmente Broker e deverá permitir ao proprietário do VE criar um perfil com a sua informação pessoal, com informação do VE que possui e com informação relativa à colaboração que pretende efetuar, ou seja, locais e percentagem da bateria que pretende usar na colaboração. Para assegurar a entrada no mercado de energia torna-se necessário agrupar e filtrar um número significativo de VE, sendo essa responsabilidade atribuída ao Broker. Sendo a otimização do consumo de energia um fator importante neste trabalho, a implementação do Broker foi efetuada sobre o paradigma de Cloud Computing (será utilizada a designação abreviada de Cloud) onde os recursos energéticos são partilhados. A Clod possuiu uma grande capacidade de escalonamento onde se poderão criar os recursos à medida da necessidade. A utilização da Cloud permite que as especificações iniciais das máquinas virtuais, necessárias para alojar a base de dados ou os ficheiros do Broker, possam ser configuradas conforme o número de utilizadores do sistema. Assim, não se desperdiçam recursos que não seriam utilizados. Devido a estes aspetos dinâmicos, que estão intrínsecos ao fator humano, o Broker foi implementado utilizando um módulo de integração com a rede social Facebook esperando-se desta forma, que a colaboração entre diferentes VE seja difundida através dos amigos e conhecidos de cada utilizador da colaboração. Sendo assim, este trabalho pretende criar um sistema de informação onde os proprietários de VE possam juntar-se e criar uma colaboração possibilitando a sua entrada no mercado da energia elétrica. Essa colaboração será alargada recorrendo a uma rede social e compensada através de créditos. É abordado o tema das plataformas de Cloud como uma plataforma sustentável e vantajosa para o desenvolvimento de sistemas com grande potencial de crescimento.

Estudo e planeamento de uma infraestrutura computacional

As tecnologias de informação representam um pilar fundamental nas organizações como sustento do negócio através de infraestruturas dedicadas sendo que com o evoluir do crescimento no centro de dados surgem desafios relativamente a escalabilidade, tolerância à falha, desempenho, alocação de recursos, segurança nos acessos, reposição de grandes quantidades de informação e eficiência energética. Com a adoção de tecnologias baseadas em cloud computing aplica-se um modelo de recursos partilhados de modo a consolidar a infraestrutura e endereçar os desafios anteriormente descritos. As tecnologias de virtualização têm como objetivo reduzir a infraestrutura levantando novas considerações ao nível das redes locais e de dados, segurança, backup e reposição da informação devido á dinâmica de um ambiente virtualizado. Em centros de dados esta abordagem pode representar um nível de consolidação elevado, permitindo reduzir servidores físicos, portas de rede, cablagem, armazenamento, espaço, energia e custo, assegurando os níveis de desempenho. Este trabalho permite definir uma estratégia de consolidação do centro de dados em estudo que permita a tolerância a falhas, provisionamento de novos serviços com tempo reduzido, escalabilidade para mais serviços, segurança nas redes Delimitarized Zone (DMZ), e backup e reposição de dados com impacto reduzido nos recursos, permitindo altos débitos e rácios de consolidação do armazenamento. A arquitetura proposta visa implementar a estratégia com tecnologias otimizadas para o cloud computing. Foi realizado um estudo tendo como base a análise de um centro de dados através da aplicação VMWare Capacity Planner que permitiu a análise do ambiente por um período de 8 meses com registo de métricas de acessos, utilizadas para dimensionar a arquitetura proposta. Na implementação da abordagem em cloud valida-se a redução de 85% de infraestrutura de servidores, a latência de comunicação, taxas de transferência de dados, latências de serviços, impacto de protocolos na transferência de dados, overhead da virtualização, migração de serviços na infraestrutura física, tempos de backup e restauro de informação e a segurança na DMZ.

Benchmarking de uma aproximação de ticketing as a service (Taas)

Dissertação de natureza científica realizada para obtenção do grau de Mestre em Engenharia de Redes de Computadores e Multimédia

A bilhética dos transportes de passageiros na nuvem computacional

Relatório de Projeto realizado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Informática e de Computadores

Computação em nuvem: avaliação do retorno do investimento: o caso do Ensino Superior Português

Em Portugal, as instituições de ensino superior dispõem de plataformas de e-learning que reflectem uma mais-valia para o processo de ensino-aprendizagem. No entanto, estas plataformas caracterizam-se por serem de âmbito privado expondo, desta forma, a tímida abertura das instituições na partilha do seu conhecimento, como também dos seus recursos. O paradigma Cloud Computing surge como uma solução, por exemplo, para a criação de uma federação de nuvens capaz de contemplar soluções heterogéneas, garantindo a interoperabilidade entre as plataformas das várias instituições de ensino, e promovendo os objectivos propostos pelo Processo de Bolonha, nomeadamente no que se refere à partilha de informação, de plataformas e serviços e promoção de projectos comuns. Neste âmbito, é necessário desenvolver ferramentas que permitam aos decisores ponderar as mais-valias deste novo paradigma. Assim, é conveniente quantificar o retorno esperado para o investimento, em recursos humanos e tecnológicos, exigido pelo modelo Cloud Computing. Este trabalho contribui para o estudo da avaliação do retorno do investimento (ROI) em infra-estruturas e serviços TIC (Tecnologias de Informação e Comunicação), resultante da análise de diferentes cenários relativos à introdução do paradigma Cloud Computing. Para tal, foi proposta uma metodologia de análise baseada num questionário, distribuído por diversas instituições de ensino superior portuguesas, contendo um conjunto de questões que permitiram identificar indicadores, e respectivas métricas, a usar na elaboração de modelos de estimação do ROI.