Asignación de recursos basada en sobreventa cooperativa y colocación de aplicaciones en computación en el borde montada en UAV para el Internet de las Cosas Forestales
Autores: Li, Xiaoyu; Suo, Long; Jiao, Wanguo; Liu, Xiaoming; Liu, Yunfei
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Asignación de recursos basada en sobreventa cooperativa y colocación de aplicaciones en computación en el borde montada en UAV para el Internet de las Cosas Forestales
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Vehículo aéreo no tripulado
Computación en el borde
Internet de las Cosas Forestales
Asignación de recursos
Colocación de aplicaciones
Sobreventa cooperativa
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Debido a la alta movilidad y bajo costo, la computación en el borde montada en vehículos aéreos no tripulados (UAV) (UMEC) proporciona una forma eficiente de ofrecer servicios de descarga de computación para aplicaciones de Internet de las Cosas Forestales (IoFT) en áreas forestales sin infraestructura suficiente. Múltiples aplicaciones de IoFT pueden consolidarse en menos servidores montados en UAV para mejorar la utilización de recursos y reducir los costos de implementación, siempre que se cumplan los requisitos de Calidad de Servicio (QoS) de todas las aplicaciones. Sin embargo, la mayoría de los esquemas existentes de colocación de aplicaciones en UMEC no consideraron la naturaleza dinámica de la demanda de recursos computacionales agregados. En este documento, se estudia el problema de asignación de recursos y colocación de aplicaciones basado en la sobreventa cooperativa de grano fino en UMEC. Primero, para el caso de sobreventa de dos inquilinos, se diseña un esquema de Sobreventa Cooperativa de Recursos de Dos Inquilinos (2CROB), que permite a los inquilinos compartir violaciones de demanda de recursos (RDVs) en la región de sobreventa cooperativa. En 2CROB, se modela un problema de minimización de demanda de recursos agregados, y se diseña un algoritmo de búsqueda por bisección para obtener la demanda de recursos agregados minimizada. En segundo lugar, para el caso de sobreventa de múltiples inquilinos, se diseña un esquema de Sobreventa Cooperativa de Recursos Basado en Equidad Proporcional (PF-MCROB), y también se diseña un algoritmo de búsqueda por bisección para obtener la correspondiente demanda de recursos agregados minimizada. Luego, sobre la base de PF-MCROB, se propone un esquema de Colocación de Aplicaciones Cooperativa Basado en Primer Ajuste Decreciente (FFD-CAP) para acomodar aplicaciones en la menor cantidad de servidores posible. Los resultados de simulación verifican que los esquemas propuestos de sobreventa cooperativa de recursos pueden ahorrar más recursos computacionales en casos que incluyen más inquilinos con umbrales de razón de violación de demanda de recursos (RDVR) más altos o diferenciados, y el esquema FFD-ACP puede reducir aproximadamente un tercio de los UAVs que necesariamente se desplegarían en comparación con la sobreventa tradicional. Por lo tanto, aplicar una sobreventa cooperativa eficiente en la colocación de aplicaciones puede reducir considerablemente los costos de implementación y mantenimiento, y mejorar la utilización de recursos computacionales a bordo y los ingresos operativos en aplicaciones de IoFT asistidas por UMEC.
Descripción
Debido a la alta movilidad y bajo costo, la computación en el borde montada en vehículos aéreos no tripulados (UAV) (UMEC) proporciona una forma eficiente de ofrecer servicios de descarga de computación para aplicaciones de Internet de las Cosas Forestales (IoFT) en áreas forestales sin infraestructura suficiente. Múltiples aplicaciones de IoFT pueden consolidarse en menos servidores montados en UAV para mejorar la utilización de recursos y reducir los costos de implementación, siempre que se cumplan los requisitos de Calidad de Servicio (QoS) de todas las aplicaciones. Sin embargo, la mayoría de los esquemas existentes de colocación de aplicaciones en UMEC no consideraron la naturaleza dinámica de la demanda de recursos computacionales agregados. En este documento, se estudia el problema de asignación de recursos y colocación de aplicaciones basado en la sobreventa cooperativa de grano fino en UMEC. Primero, para el caso de sobreventa de dos inquilinos, se diseña un esquema de Sobreventa Cooperativa de Recursos de Dos Inquilinos (2CROB), que permite a los inquilinos compartir violaciones de demanda de recursos (RDVs) en la región de sobreventa cooperativa. En 2CROB, se modela un problema de minimización de demanda de recursos agregados, y se diseña un algoritmo de búsqueda por bisección para obtener la demanda de recursos agregados minimizada. En segundo lugar, para el caso de sobreventa de múltiples inquilinos, se diseña un esquema de Sobreventa Cooperativa de Recursos Basado en Equidad Proporcional (PF-MCROB), y también se diseña un algoritmo de búsqueda por bisección para obtener la correspondiente demanda de recursos agregados minimizada. Luego, sobre la base de PF-MCROB, se propone un esquema de Colocación de Aplicaciones Cooperativa Basado en Primer Ajuste Decreciente (FFD-CAP) para acomodar aplicaciones en la menor cantidad de servidores posible. Los resultados de simulación verifican que los esquemas propuestos de sobreventa cooperativa de recursos pueden ahorrar más recursos computacionales en casos que incluyen más inquilinos con umbrales de razón de violación de demanda de recursos (RDVR) más altos o diferenciados, y el esquema FFD-ACP puede reducir aproximadamente un tercio de los UAVs que necesariamente se desplegarían en comparación con la sobreventa tradicional. Por lo tanto, aplicar una sobreventa cooperativa eficiente en la colocación de aplicaciones puede reducir considerablemente los costos de implementación y mantenimiento, y mejorar la utilización de recursos computacionales a bordo y los ingresos operativos en aplicaciones de IoFT asistidas por UMEC.