Skip to main content
SUPERVISOR
Zeinab Zali,Faramarz Hendessi
زینب زالی (استاد مشاور) فرامرز هندسی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Kimiya Sharifi
کیمیا شریفی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396

TITLE

Resource Allocation and Computation Offloading in Fog Computing Based on Reducing Response Delay and Energy Consumption
Nowadays, the Internet is overgrowing, and accessing the Internet is more comfortable than before. Ease of access and more coverage of the Internet result in more devices to be online. Besides the massive number of connected devices, new applications have emerged in areas like smart city, smart traortation, and emergency response. As a result, the velocity of generating data is also increasing, as same as the volume of generated data. This enormous amount of data require a comprehensive infrastructure for processing and storing them. Also, in the Big Data era, many useful decisions can be made using this tremendous data. On the other hand, end devices cannot provide enough resources for processing and make real-time decisions. To this end, Cloud Computing is introduced as a solution for providing the processing and storage capabilities to this demand. Although cloud servers provide high-performance resources, communication costs are one the drawbacks for sending tasks to the cloud. Alternately, rather than moving data to the cloud, it may be useful to locate the resources closer to end devices. Fog computing, as a novel computing paradigm, is introduced that aims this issue. In Fog computing, there is an extra layer located between the cloud and end devices. The fog nodes provide sufficient resources for the end devices. Although fog nodes have better performance than the end devices, the capability of fog nodes is still limited due to deployment costs. So they cannot serve all of the received tasks. It will be necessary that there must be an optimized mechanism for offloading tasks. In this thesis, we propose a task offloading scheme in software defined network equipped with fog nodes, and we are looking to provide a solution based on optimization problems to be the best choice for task offloading by the controller according to the system conditions. The proposed scheme consists of two phases — fog node selection and task offloading. In the first phase, we formulate an integer linear program (ILP), and solve the problem to get optimal number of fog nodes required for a given network. In the task offloading phase, we formulate an optimization problem to minimize overall delay in task computation, while considering associated constraints. By solving this problem, controller takes offloading decisions based on delay associated to offloading, energy consumption, link capacity between network devices, rule capacity of These devices. Therefore, how to assign tasks to network devices and where to perform computations is specified. Software­-defined networks, Fog computing, Task offloading, Optimization
امروزه گسترش پوشش اینترنت و سهولت دسترسی به آن سبب شده است تا تعداد دستگاه‌های متصل به اینترنت روز به روز افزایش یابد. این در حالی است که ظهور فناوری‌هایی مانند اینترنت اشیا باعث شده که علاوه بر دستگاه‌های ارتباطی، کاربردهای جدیدی مثل شهر هوشمند، حمل و نقل هوشمند و غیره ایجاد شود که در هر کدام از این کاربردها تعداد زیادی از حسگرها و اشیا جدید نیازمند دسترسی به اینترنت و تبادل داده هستند. ظهور چنین کاربردهایی باعث شده است تا علاوه بر افزایش حجم داده‌های تولید شده، سرعت تولید داده‌ها نیز به طور چشمگیری افزایش یابد. از این رو وجود بستر ارتباطی و ذخیره‌سازی مطمئن برای تبادل این داده‌ها امری ضروری است. از سوی دیگر در عصری که به عصر کلان داده مشهور است، می‌توان تصمیم‌های بسیار کارسازی را با استفاده از داده‌های تولید شده توسط دستگاه‌ای مختلف اتخاذ کرد. اما دستگاه‌های انتهایی غالبا از لحاظ پردازشی ضعیف بوده و قابلیت انجام چنین پردازش‌هایی را نخواهند داشت. از این رو رایانش ابری به عنوان راه‌ حلی برای این مسئله پیشنهاد شد. سرویس‌دهنده‌های ابری از نظر قدرت پردازشی و ذخیره‌سازی در سطح بسیار مطلوبی قرار داشته و می‌توان برای انجام پردازش‌های سنگین از آن‌ها بهره برد. اما با وجود این، به دلیل فاصله‌ی زیادی که بین دستگاه‌های انتهایی و سرویس‌دهنده‌های ابری وجود دارد، تبادل داده‌ها با این مراکز منجر به ایجاد تاخیر نسبتا زیادی می‌شود. این موضوع بخصوص زمانی که درخواست‌های ارسالی حساس به تاخیر باشند اهمیت ویژه‌ای پیدا خواهد کرد و تاخیر ایجاد شده تاثیر مستقیمی روی کیفیت سرویس خواهد داشت. به همین دلیل الگوی پردازشی رایانش مبتنی بر مه به عنوان مکمل رایانش ابری معرفی شد. در این الگو، یک لایه بین لایه‌ی انتهایی و لایه‌ی ابر قرار می‌گیرد تا منابع پردازشی به دستگاه‌های انتهایی نزدیک شود. گره‌های موجود در مه با وجودیکه در مقایسه با دستگاه‌های انتهایی از توان پردازشی بالاتری برخودار هستند، اما باز هم محدودیت‌هایی دارند. به همین دلیل نمی‌توانند پاسخگوی همه‌ی درخواست‌ها باشند. در نتیجه وجود یک ساز و کار بهینه لازم است تا با بهره‌گیری از مزیت‌های رایانش مبتنی بر مه بتواند کیفیت سرویس مطلوبی را نیز ارائه کند. در این پژوهش طرح بارگذاری محاسبات را در یک شبکه مبتنی بر نرم‌افزار تجهیز شده به مه پیشنهاد می‌کنیم و به دنبال ارائه‌ی راهکاری مبتنی بر مسائل بهینه‌سازی هستیم تا با توجه به شرایط سیستم بهترین انتخاب برای بارگذاری محاسبات توسط کنترلر انجام شود. طرح پیشنهادی شامل دو مرحله است، انتخاب گره مه و بارگذاری وظیفه. در مرحله اول، یک مسئله برنامه‌ریزی خطی عدد صحیح تشکیل می‌دهیم تا تعداد بهینه‌ی گره‌های مه برای یک شبکه معین را به دست آوریم. در مرحله بارگذاری وظیفه، یک مسئله بهینه‌سازی غیرخطی با هدف به حداقل رساندن تاخیر پردازش وظیفه، با در نظر گرفتن محدودیت‌های مرتبط شکل داده‌ایم. با حل این مسئله کنترلر تصمیمات بارگذاری را بر اساس تاخیر در بارگذاری، انرژی مصرفی، ظرفیت لینک بین دستگاه‌های شبکه، ظرفیت تعداد قوانین جریان تنظیم شده در این دستگاه‌ها اتخاذ می‌کند. بنابراین، نحوه تخصیص وظایف به دستگاه‌های شبکه و مکان انجام محاسبات مشخص می‌شود. شبکه مبتنی بر نرم افزار. رایانش مبتنی برمه. بارگذاری وظیفه. بهینه سازی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی