O Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação promove a defesa da tese “Otimizando Redes Virtuais ao Longo do Tempo Integrando Modelos Multiplicativos da Data Envelopment Analysis Integrados com Avaliação Fractal” do doutorando Francisco Daladier Marques Júnior. A apresentação será às 9h da quinta-feira (7), no anfiteatro do Centro de Informática (CIn), no Campus Recife da UFPE.

O trabalho teve orientação do professor Paulo Roberto Freire Cunha e coorientação do professor Kelvin Lopes Dias. A banca examinadora da defesa será formada pelos professores José Augusto Suruagy Monteiro (UFPE/Centro de Informática), Paulo Romero Martins Maciel (UFPE/Centro de Informática), Ricardo Massa Ferreira Lima (UFPE/Centro de Informática), Ana Lúcia Miranda Lopes (UFMG/Faculdade de Ciências Econômicas) e Jorge Luiz de Castro e Silva (Uece/Centro de Ciências e Tecnologia).

Resumo

Técnicas de otimização de rede empregam a programação linear multi-objetivo para descobrir como fornecer serviços eficientes com o objetivo de aumentar a satisfação geral do cliente, bem como garantir o uso otimizado dos recursos do sistema. Na computação em nuvem, as redes virtuais desempenham um papel crucial porque está presente em todos os serviços oferecidos. Recentemente, prever a configuração mais eficiente dentre um vasto conjunto de dispositivos usados para montar um ambiente virtual otimizado atraiu uma atenção crescente. Esta tese propõe uma mudança de paradigma na modelagem do comportamento do Transmission Control Protocol (TCP), ao longo do tempo nas redes virtuais, uma vez que prova que a auto-similaridade, com dependência de longo alcance, é apresentada de forma diferente em cada dispositivo de rede virtual. Sendo assim, a contribuição substancial é que todos os dispositivos de rede virtual têm memória fractal, desempenho TCP e dimensão fractal distintos com comportamento suave ou irregular ao longo do tempo. Foi desenvolvida uma metodologia contínua de avaliação de desempenho fractal por etapas, como um sistema especialista, para avaliação e predição de como fornecer serviços de tráfego TCP otimizados em redes virtuais, ao eleger uma das alternativas como a mais eficiente segundo as variáveis de entrada e saída usadas. O framework realiza uma análise fractal como representação do conhecimento, em que são propostos modelos multiplicativos da técnica de avaliação não paramétrica chamada data envelopment analisys (DEA), sendo um deles dinâmico e dois estáticos, para avaliar o desempenho de dispositivos de rede virtual e apontar qual das configurações é a mais  eficiente em relação ao tráfego TCP, segundo a suposição de Retornos Constantes de Escala da DEA. Para a aquisição do conhecimento do modelo de janela muliplicativo e de super-eficiência multiplicativo DEA com orientação à saída foram avaliadas 50 configurações de rede virtual diferentes como unidades de tomada de decisão (Decision-Making Units) formadas por cinco distribuições Linux, além dos hipervisores tipo-II (VirtualBox x VMWare), com seu respectivos dispositivos de rede virtual e uma ferramenta baseada em contêiner de virtualização (LXC x Docker) para montagem de roteadores virtuais. Todas as avaliações foram realizadas usando a ferramenta de benchmark de tráfego de rede com TCP chamada iperf, para obter as variáveis aleatórias contínuas de cada processo estocástico por configuração. Finalmente, este sistema especialista é capaz de determinar qual é o padrão fractal correto a ser seguido na entrega de serviços relativos ao tráfego TCP em uma rede virtual otimizada. Todavia, os experimentos foram escalados para um servidor de redes com maior desempenho, executados em hipervisor de tipo-I (VMWare ESXi), de acordo com suas interfaces virtualizadas, contêineres de virtualização e distribuições Linux (Fedora, Ubuntu 14 e Ubuntu16). Nestes últimos experimentos variaram-se parâmetros de CPU (1vCPU, 2vCPU, 4vCPU e 8vCPU) e RAM (1GB vRAM, 2GB vRAM, 4GB vRAM e 8GB vRAM) virtuais, onde novamente descobriu-se através da avaliação fractal da dimensão e memória (parâmetro de Hurst), além do desempenho TCP, que as 288 DMUs tiveram novamente desempenho, dimensão e memória diferentes ao longo do tempo. Esta descoberta propõe uma quebra de paradigma entre provedores de serviços na nuvem e seus clientes, no tocante à forma como os clientes são cobrados, pois os provedores de serviços em nuvem cobram pela quantidade de algumas configurações como CPU e RAM virtuais, tal como fazem os vendedores de hardware; logo quanto maior a quantidade de um item de hardware maior o preço do produto. Assim, provedores e clientes devem acordar uma maneira mais justa de cobrança, auditoria e avaliação da infraestrutura, que poderia ser a proposta neste trabalho. Resumindo, após a aplicação dos modelos multiplicativos DEA desenvolvidos, com diferentes orientações, será garantida a escolha de uma configuração/DMU, para fornecer serviços de rede virtuais, que ao mesmo tempo tenha um tráfego TCP mais estável (suave), desempenho superior de largura de banda e memória fractal, para garantir que estes padrões de excelência nos serviços perdurem ao longo de um maior período de tempo. Enfim, usar o framework de avaliação de desempenho desta tese garantirá a escolha de uma configuração ótima para prestação de serviços de redes virtualizadas ao longo do tempo.

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Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação
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