M.Sc. Nitinder Mohan väittelee perjantaina 8.11.2019 klo 12 Helsingin yliopiston Chemicum-rakennuksen salissa A127 (A.I. Virtasen aukio 1, 1. krs) aiheesta Edge Computing Platforms and Protocols. Vastaväittäjänä toimii professori Abhishek Chandra (University of Minnesota Twin Cities, Yhdysvallat) ja kustoksena professori Jussi Kangasharju (Helsingin yliopisto). Väitöstilaisuus pidetään englanniksi.
Reunalaskennan alustat ja protokollat
Pilvilaskenta on aikaansaanut suuren muutoksen sovellusten toiminta-alueessa ja on sen myötä muodostunut lähes oletusarvoiseksi tavaksi toteuttaa edullisia ja skaalautuvia laskentapalveluita käyttäjille. Olemassaoleva pilvi-infrastruktuuri on kokoelma suuren mittakaavan datakeskuksia ympäri maailman. Datakeskukset sijaitsevat maantieteellisesti tarkkaan valituissa paikoissa, joista pilvioperaattorit pystyvät takaamaan hyvän suorituskyvyn käyttäjilleen. Viime vuosina yleistyneet uudet sovellusalat, kuten esineiden Internet (IoT), lisätty todellisuus (AR), itseohjautuvat autot, jne., ovat yleistyneet Internetissä. Valtaosa edellä mainituista sovellusaloista on aikakriittisiä, ja ne asettavat laskennalle tiukan viivemarginaalin, jonka toteutuminen on edellytys sovelluksen hyväksyttävälle suorituskyvylle. Perinteiset menetelmät delegoida laskentaa pilvipalveluihin ovat kelvottomia aikakriittisissä sovelluksissa, sillä laskentaan liittyvän oheisdatan siirtämisestä johtuva verkkoviive on liian suuri. Useat edellä mainituista uusista sovellusaloista hyödyntävät sensoridataa, jota kerätään useista eri lähteistä. Samanaikaiset datayhteydet puolestaan aiheuttavat merkittävää ruuhkaa verkossa.
Reunalaskenta on uusi pilviparadigma, jonka tavoitteena on tuoda nykyiset palvelut ja resurssit lähemmäksi loppukäyttäjää. Myös reunapilvenä tunnetun paradigman keskeinen tavoite on vähentää pilveen kohdistuvaa verkkoliikennettä suorittamalla sovelluksen vaatima laskenta resursseilla, jotka sijaitsevat lähempänä loppukäyttäjää. Reunapilvien tiheä maantieteellinen sijoittelu ei ainoastaan auta minimoimaan tiedonsiirtoviivettä aikakriittisiä sovelluksia varten, vaan tukee myös sovellusten mobiliteettia, kontekstitietoisuutta ja datan aggregointia laskentaa varten. Edellä mainitut reunapilven tarjoamat uudet mahdollisuudet eivät kuitenkaan ole yhteensopivia nykyisten pilvi-infrastruktuurien kanssa. Datakeskukset toimivat tarkoin valvotuissa ympäristöissä palvelun takaamiseksi, kun taas reunapilvien toiminta-alue on hallinnoimaton ja julkinen. Useat esitykset reunapilven toteutukseen liittyen hyödyntävät myös käyttäjien laitteiden potentiaalista laskentakapasiteettia, jota tänä päivänä löytyy runsaasti mm. älypuhelimista, kannettavista tietokoneista, tableteista. Reunapilven infrastruktuuri on täten haastava yhdistelmä heterogeenisiä, resurssirajoitettuja, epäluotettavia, mutta laskentakykyisiä laitteita, jotka yhdessä pyrkivät suorittamaan pilvilaskentaa.
Tämä väitöstutkimus tarjoaa kokoelman uudentyyppisiä protokollia ja alustoja reunalaskennan integroimiseksi osaksi nykyistä pilvi-infrastruktuuria. Tutkimuksen pohjana on kokonaisvaltainen reunapilviarkkitehtuuri, joka pyrkii yhdistämään useita rinnakkaisia arkkitehtuuriehdotuksia yhdeksi loogiseksi pilvialustaksi. Väitöstutkimus ottaa myös kantaa useisiin avoimiin ongelmiin reunalaskennan kolmella osa-alueella: resurssit, infrastruktuuri ja palvelualusta. Resursseihin liittyen tämä väitöstutkimus tarjoaa käyttöönottokehyksen, jonka avulla palveluntarjoajat voivat tehokkaasti selvittää reunapalvelinten optimaaliset maantieteelliset sijoituskohteet. Infrastruktuurin osalta tämä väitöstutkimus esittelee reunapilvessä tapahtuvaa tehokasta tehtävien allokointia, datan hallinnointia ja verkon hyödyntämistä varten useita protokollia ja tekniikoita, joiden yhteinen tavoite on maksimoida alustan toiminnallisuus kokonaisuutena. Tämän väitöstutkimuksen lopussa kuvataan virtualisointiin pohjautuva alusta, jonka avulla käyttäjä voi läpinäkyvästi hyödyntää ympäröivää reunapilveä perinteisten pilvi-infrastruktuurien rinnalla ilman suurta hallinnollista kuormaa.
Väitöskirjan saatavuus
Väitöskirjan elektroninen versio on saatavilla Helsingin yliopiston e-thesis-palvelussa osoitteessa http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-5561-0.
Painettuja väitöskirjoja voi tiedustella väittelijältä itseltään: nitinder.mohan@helsinki.fi.