Esta tese apresenta um conjunto de avaliações experimentais com o objetivo de identificar como as camadas de hardware e software podem ser determinantes na obtenção de desempenho em máquinas virtuais em nuvem. A computação em nuvem apresenta benefícios no fornecimento de serviços de infraestrutura de forma conveniente e sob demanda. Essa oferta de serviços, sob demanda, pode conduzir os clientes à contratação de serviços virtualizados que atendam às suas necessidades com bom desempenho. Quando os serviços de infraestrutura são vendidos ou alugados com a descrição apenas das características das máquinas virtuais, o desempenho obtido pode não ser o desejado devido às restrições dos recursos físicos. Sendo assim, é proposto um levantamento sobre quais informações são fornecidas pelos provedores de nuvem. De posse das informações coletadas, um conjunto de experimentos demonstra a importância da camada de virtualização para os serviços de infraestrutura. Os resultados apresentados nesta tese demonstram que apesar de os provedores terem tipos de máquinas virtuais semelhantes nos recursos virtuais, os recursos físicos são determinantes na obtenção do desempenho. Além dos recursos físicos, os recursos de software também são determinantes na obtenção do desempenho, devido principalmente à marcante influência do virtualizador considerado. / This thesis presents a set of experimental evaluations in order to identify how the hardware and software layers can be crucial in getting services with good performance levels. Cloud computing offers benefits in providing a convenient way of infrastructure services and on demand. This services offer, on demand, can drive customers hiring virtualized services that meet their needs with good performance. When the infrastructure services are sold or leased with a description only of the characteristics of virtual machines, the obtained performance may not be desired due to the restrictions of physical resources. Thus, a survey on what information is provided by cloud providers is proposed. Armed with the information collected, a set of experiments demonstrates the importance of the virtualization layer for infrastructure services. The results presented demonstrate that although providers have similar types of virtual machines in virtual resources, physical resources are determinant in obtaining performance. In addition to the physical resources, the resources of software are also critical in getting the performance, mainly due to the strong influence of the considered virtualizer.

Submitted by João Arthur Martins (joao.arthur@ufpe.br) on 2015-03-11T18:22:51Z No. of bitstreams: 2 Dissertaçao Lenin Abadie Otero.pdf: 1572221 bytes, checksum: 8dabc3c37c69c6b7acf1df6767d5b8f9 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Approved for entry into archive by Daniella Sodre (daniella.sodre@ufpe.br) on 2015-03-13T13:10:02Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertaçao Lenin Abadie Otero.pdf: 1572221 bytes, checksum: 8dabc3c37c69c6b7acf1df6767d5b8f9 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-13T13:10:02Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertaçao Lenin Abadie Otero.pdf: 1572221 bytes, checksum: 8dabc3c37c69c6b7acf1df6767d5b8f9 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2013-08-30 / A Computação em Nuvem é um novo modelo de computação que surge como um novo paradigma e que vem ganhando força e aceitação tanto na indústria quanto na academia. Este modelo oferece recursos compartilhados que são acessados via Internet para o desenvolvimento, implantação e execução de serviços. Para isto, a computação em nuvem oferece Software como Serviço (SaaS), para consumo dos usuários via Internet, Plataforma como Serviço (PaaS), para o desenvolvimento de aplicações na própriaWeb, e Infraestrutura como Serviço (IaaS), para disponibilizar recursos computacionais onde as aplicações serão implantadas. Os provedores de infraestrutura na nuvem, tais como, Amazon EC2, RackSpace e GoGrid, oferecem recursos de computação (por exemplo, CPU, memória, armazenamento e rede) para a implantação de serviços e aplicações. No entanto, o processo de implantação nesses ambientes ainda é um desafio a ser superado. Isso acontece devido à necessidade de realizar várias tarefas relacionadas com a criação de imagens de máquinas virtuais, instalação e configuração da pilha de software adequada para executar um aplicativo. Esta dissertação apresenta uma arquitetura para implantação de serviços em ambientes de nuvem. A arquitetura proposta visa automatizar as tarefas envolvidas no processo de implantação e com isto diminuir o tempo e o esforço de desenvolvedores para realizar estas tarefas de forma transparente. A partir desta arquitetura proposta foi desenvolvida uma ferramentaWeb, com o propósito de prover uma interface amigável na qual o usuário pode facilmente implantar uma aplicação em infraestruturas de nuvem sem que o desenvolvedor precise conhecer nenhum detalhe técnico específico do provedor de nuvem escolhido. A fim de validar a solução proposta, realizou-se uma avaliação experimental que mostra resultados favoráveis em relação ao tempo de criação e configuração de diferentes tipos de máquinas virtuais. A avaliação envolveu a implantação de um pequeno serviço Web de geolocalização em infraestrutura de nuvem Amazon EC2, utilizando a abordagem abordagem neste trabalho.

Esta tese apresenta um conjunto de avaliações experimentais com o objetivo de identificar como as camadas de hardware e software podem ser determinantes na obtenção de desempenho em máquinas virtuais em nuvem. A computação em nuvem apresenta benefícios no fornecimento de serviços de infraestrutura de forma conveniente e sob demanda. Essa oferta de serviços, sob demanda, pode conduzir os clientes à contratação de serviços virtualizados que atendam às suas necessidades com bom desempenho. Quando os serviços de infraestrutura são vendidos ou alugados com a descrição apenas das características das máquinas virtuais, o desempenho obtido pode não ser o desejado devido às restrições dos recursos físicos. Sendo assim, é proposto um levantamento sobre quais informações são fornecidas pelos provedores de nuvem. De posse das informações coletadas, um conjunto de experimentos demonstra a importância da camada de virtualização para os serviços de infraestrutura. Os resultados apresentados nesta tese demonstram que apesar de os provedores terem tipos de máquinas virtuais semelhantes nos recursos virtuais, os recursos físicos são determinantes na obtenção do desempenho. Além dos recursos físicos, os recursos de software também são determinantes na obtenção do desempenho, devido principalmente à marcante influência do virtualizador considerado. / This thesis presents a set of experimental evaluations in order to identify how the hardware and software layers can be crucial in getting services with good performance levels. Cloud computing offers benefits in providing a convenient way of infrastructure services and on demand. This services offer, on demand, can drive customers hiring virtualized services that meet their needs with good performance. When the infrastructure services are sold or leased with a description only of the characteristics of virtual machines, the obtained performance may not be desired due to the restrictions of physical resources. Thus, a survey on what information is provided by cloud providers is proposed. Armed with the information collected, a set of experiments demonstrates the importance of the virtualization layer for infrastructure services. The results presented demonstrate that although providers have similar types of virtual machines in virtual resources, physical resources are determinant in obtaining performance. In addition to the physical resources, the resources of software are also critical in getting the performance, mainly due to the strong influence of the considered virtualizer.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-08-03T12:15:02Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) MSc_LucasBrasilino_Final_1.pdf: 2345785 bytes, checksum: 9f48d20f1b438a184562636ba3112aeb (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-03T12:15:02Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) MSc_LucasBrasilino_Final_1.pdf: 2345785 bytes, checksum: 9f48d20f1b438a184562636ba3112aeb (MD5) Previous issue date: 2015-07-27 / Although datacenter’s server hosts have embraced virtualization, the network’s core itself has not. A virtual network (VN) is an instance (slice) of network resources such as links and nodes that is built on top of a physical network. Indeed, virtual networking is of paramount importance for multi-tenant datacenters, since it makes management easier. However, VLANs continue to be used nowadays, driving virtualized datacenters to scalability constraints. VLAN isolates layer 2 (L2) address spaces and indexes them by a 12-bit value, which imposes the hard limit of only 4,096 VNs. Modern Cloud Computing-aware datacenters have being required for delivering IaaS, and are willing to go beyond these scalability restrictions. Even modern tunneling schemes, such as STT, come at a price of overhead because frames are encapsulated by higher layer protocols (UDP, IP). In addition, current virtualized datacenters demand specialized switching hardware (layer 3), increasing datacenter’s CAPEX, and require huge computing resources in order to precompute virtual link’s states. Recently, the Software-Defined Networking (SDN) appears as a potential solution for fulfilling those needs by enabling network programmability. SDN decouples the network control from the data plane, placing the former in a central controller that exposes an API for developers and vendors. As a consequence, controllers have a unified network’s view and are able to execute custom network applications, reaching an unprecedent flexibility and manageability. OpenFlow is currently the most prominent SDN technology. Even with SDN, many questions remain unanswered. For instance, how to provide scalability and dynamics to a network while preserving legacy core devices? If a datacenter operator can preserve its previous investments, surely he will adopt SDN easier. This dissertation presents HotOM (HotOatMeal), a new virtualized datacenter network approach that, by leveraging SDN, overcomes the traditional scalability constraints, enables network programmability while still using legacy network devices, therefore preserving CAPEX. The logic part of HotOM was implemented in Python programming language as a component of the POX OpenFlow controller. HotOM was deployed and evaluated in a real testbed. Analyses were done, from throughput, RTT, CPU time usage to scalability. These metric results were compared against plain VLAN Ethernet network. In addition, a validation of isolation between tenants was performed, as well as a study on protocol overhead. It was confirmed that HotOM scales up to 16.8M tenants, while achieving 47%, 44%, 41% less overhead than STT, VXLAN, and NVGRE, respectively. Finally a qualitative analysis between HotOM and state of the art datacenter virtual network (DCVN) proposals was carried out, showing by comparison that HoTOM consolidates advantages in many functional features: it fulfills almost all evaluated characteristics, more than any other presented technology. / Apesar dos hosts servidores de datacenters terem abraçado a virtualização, o núcleo de redes não o fez. Uma rede virtual (VN - virtual network) é uma instância de recursos de rede, como enlaces e nós, construída sobre uma rede física. De fato, VNs é de suma importância para datacenters multi-inquilinos porque facilitam o gerenciamento. Porém, VLANs ainda continuam sendo utilizadas, conduzindo datacenters virtualizados a restrições de escalabilidade. Uma VLAN isola espaços de endereçamento da camada 2 e os indexa através de um valor de 12 bits, o que impõe um limite de apenas 4.096 VNs. Datacenters modernos de Computação em Nuvem têm sido requisitados, cada vez mais, a dar suporte à IaaS e, portanto, devem suplantar estas restrições de escalabilidade. Mesmo nos novos esquemas de tunelamento, como STT, há um efeito colateral do overhead acrescentando ao quadro das máquinas virtuais, uma vez que estes são encapsulados por protocolos de camadas mais altas (UDP, IP) para transmissão pela rede. Além disso, os atuais datacenters virtualizados exigem dispositivos de comutação especializados, aumentando assim o CAPEX, e necessitam de enormes recursos computacionais para calcular os estados dos links virtuais. Recentemente, as Redes Definidas por Software (SDN - Software-Defined Networking) surgiram como uma solução para atender a tais requisitos ao permitir programabilidade da rede. SDN desacopla o controle da rede do plano de dados, colocando-o em um controlador central que expõe uma API para desenvolvedores e fornecedores. Como consequência, os controladores têm uma visão unificada e são capazes de executar aplicações de rede customizadas, alcançando flexibilidade e gerenciabilidade sem precedentes. OpenFlow é atualmente a tecnologia SDN mais proeminente. Mesmo com SDN, várias questões permanecem sem resposta. Por exemplo, como prover escalabilidade e dinamicidade a uma rede enquanto se mantém os dispositivos legados no núcleo? Esta dissertação apresenta o HotOM (HotOatMeal), uma nova abordagem para redes de datacenters virtualizados que, utilizando SDN, supera as restrições tradicionais de escalabilidade, permite a programabilidade da rede enquanto utiliza dispositivos de rede legados, preservando, assim, o CAPEX. A parte lógica do HotOM foi implementada em Python no controlador OpenFlow POX. O HotOM foi implantado e avaliado em um testbed real. Análises da vazão, RTT, tempo de uso de CPU e escalabilidade foram realizadas. Os resultados foram comparados com Ethernet. Adicionalmente, uma validação sobre isolamento entre inquilinos foi realizada, bem como um estudo sobre o overhead da proposta. O HotOM escala até 16.8M VNs e obtém 47%, 44% e 41% menos overhead que STT, VXLAN e NVGRE. Finalmente foi conduzida uma análise qualitativa entre HotOM e estado da arte em redes virtuais de datacenter, demonstrando-se comparativamente que o HotOM agrega vantagens: ele atende a praticamente todas as características avaliadas, mais que qualquer outra tecnologia apresentada.

Cloud computing has become an established paradigm for running services on external infrastructure that dynamically allocates virtually unlimited capacity. This paradigm creates a new scenario for the deployment of applications and information technology (IT) services. In this model, complete applications and machine infrastructure are offered to users, who are charged only for the resources they consume. Thus, cloud resources are offered through service abstractions classified into three main categories: Software as a Service (SaaS), Platform as a Service (PaaS), and Infrastructure as a Service (IaaS). In IaaS, computing resources are offered as virtual machines to the end user. The aim to offer such unlimited resources necessitates distributing these virtual machines through multiple data centers. This distribution makes harder to fulfill a number of requirements including security, reliability, availability, and accounting. Accounting refers to how resources are recorded, accounted for, and charged. Even for a single cloud provider this task is hard, and it becomes more difficult for a federation of cloud computing, or federated cloud, in which a cloud provider dynamically outsources resources to other providers in response to demand variation. Thus, a cluster of clouds shares heterogeneous resources, requiring greater effort to manage and accurately account for the distributed resources. Some earlier research has addressed the development of platforms for federated clouds but without considering the accounting requirement. This dissertation presents a framework for charging IaaS with a focus on federated cloud. In order to gather information about this topic area and to generate guidelines for building the framework, we applied a systematic mapping study. This dissertation also presents an initial validation of the tool through a case study, showing evidence that the requirements generated through the mapping study were fulfilled by the framework and presenting indications of its feasibility in a real cloud service scenario / Submitted by João Arthur Martins (joao.arthur@ufpe.br) on 2015-03-10T18:37:17Z No. of bitstreams: 2 Dissertação Francisco Airton da Silva.pdf: 5605679 bytes, checksum: 61aa2b6df102174ff2e190ab47678cbf (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-11T17:45:06Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação Francisco Airton da Silva.pdf: 5605679 bytes, checksum: 61aa2b6df102174ff2e190ab47678cbf (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2013-02-27 / A Computação na Nuvem se tornou um paradigma consumado para executar serviços em infraestruturas externas, onde de uma forma virtual a capacidade praticamente ilimitada pode ser alocada dinamicamente. Este paradigma estabelece um novo cenário para a implantação de aplicações e serviços de TI. Neste modelo, desde aplicações completas até infraestrutura de máquinas são ofertadas a usuários, que são cobrados apenas pelo uso dos recursos consumidos. Desta forma, os bens de consumo da nuvem são ofertados através de abstrações de serviços, onde atualmente são citadas três principais categorias: Software como Serviço (SaaS), Plataforma como Serviço (PaaS) e Infraestrutura como Serviço (IaaS). No caso do IaaS são oferecidos recursos computacionais na forma de Máquinas Virtuais para o cliente final. Para atingir o aspecto ilimitado de recursos é necessário distribuir estas Máquinas Virtuais por vários Data Centers. Esta distribuição dificulta atender uma série de requisitos como Segurança, Confiabilidade, Disponibilidade e a Tarifação pelos recursos consumidos. A Tarifação refere-se a como os recursos são registrados, contabilizados e cobrados. Mesmo no caso de um único provedor esta tarefa não é fácil e existe um contexto em que esta dificuldade se torna ainda maior, conhecida como Federação de Computação na Nuvem ou também chamadas de Nuvens Federadas. Nuvens Federadas ocorrem quando um provedor de Computação na Nuvem terceiriza recursos dinamicamente para outros provedores em resposta à variação da demanda. Desta forma ocorre um aglomerado de nuvens, porém seus recursos são heterogêneos, acarretando num maior esforço para gerenciar os recursos distribuídos e por consequência para a Tarifação. Neste contexto foram identificadas pesquisas nesta área sobre plataformas para Nuvens Federadas, que não abordam o requisito de Tarifação. Esta dissertação apresenta um framework voltado à tarifação de Infraestrutura como Serviço com foco em Nuvens Federadas. Objetivando colher informações sobre esta área e consequentemente gerar insumos para fundamentar as decisões na construção do framework, foi aplicado um Estudo de Mapeamento Sistemático. Esta dissertação também apresenta uma validação inicial da ferramenta, através de um estudo experimental, mostrando indícios de que os requisitos gerados pelo Mapeamento Sistemático foram atendidos, bem como será viável a aplicação da solução por provedores de serviços de nuvem em um cenário real.