Ενσωμάτωση Εικονικών Δικτύων Σε Διαμοιραζόμενες Φυσικές Υποδομές

Abstract

Στην παρούσα διδακτορική διατριβή αναλύεται το πρόβλημα της κατανομής εικονικών πόρων σε φυσικές υποδομές. Στο πρώτο μέρος, παρουσιάζεται η θεωρία των εικονικών δικτύων και το πρόβλημα της ενσωμάτωσης εικονικών δικτύων. Έμφαση δίνεται στις προκλήσεις και στους περιορισμούς που έχει να αντιμετωπίσει το πρόβλημα που μελετάται. Ακολουθεί η περιγραφή των τεχνικών και αλγορίθμων που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αντιμετώπιση των δυσκολιών που ανακύπτουν. Στην συνέχεια παρουσιάζεται το πρόβλημα της βέλτιστης ενσωμάτωσης εικονικών δικτύων για την κατανομή ετερογενών υπολογιστικών και δικτυακών πόρων της φυσικής υποδομής σε πραγματικό χρόνο. Συγκεκριμένα, προτείνεται ένας αλγόριθμος για την αντιστοίχιση των εικονικών πόρων, ενώ χρησιμοποιείται και επεκτείνεται ένας κατάλληλος προσομοιωτής για την αξιολόγηση και σύγκριση του με άλλες τεχνικές. Το δεύτερο κομμάτι της διατριβής, αντιμετωπίζει το πρόβλημα της ανάθεσης πόρων σε περίπτωση ύπαρξης πολλαπλών ομόσπονδων υποδομών. Αναπτύσσεται ένας αποδοτικός, γρήγορος και εύκολα υλοποιήσιμος αλγόριθμος για την τμηματοποίηση ενός εικονικού δικτύου και την ανάθεση πόρων από ένα σύνολο ετερογενών υποδομών με την χρήση μιας κατάλληλης μεταευρετικής τεχνικής. Η διατριβή συνεχίζεται με την μελέτη των κοινωνικών χαρακτηριστικών του δικτύου κατά την ενσωμάτωση του εικονικού δικτύου. Συγκεκριμένα αναπτύσσεται ένας αλγόριθμος ενσωμάτωσης εικονικών δικτύων λαμβάνοντας υπόψη την σημαντικότητα των κόμβων της φυσικής υποδομής ώστε να εξαχθεί μια αποδοτική λύση και να χρησιμοποιηθούν οι φυσικοί πόροι της υποδομής όσο το δυνατόν πιο αποδοτικά γίνεται. Λαμβάνοντας υπόψη τα ενθαρρυντικά αποτελέσματα από την χρήση των κοινωνικών χαρακτηριστικών του φυσικού δικτύου κατά την διάρκεια της ενσωμάτωσης των εικονικών δικτύων, η διατριβή συνεχίζει με την ανάπτυξη μιας εφαρμογής δημιουργίας δικτύων διανομής περιεχομένου πάνω από εικονικές υποδομές, κάνοντας χρήση της ανάλυσης των κοινωνικών δικτύων. Ο αλγόριθμος που αναπτύσσεται λαμβάνει υπόψη τόσο τους περιορισμούς και τις προκλήσεις της ενσωμάτωσης εικονικών δικτύων όσο και τις προκλήσεις και τους περιορισμούς που προκύπτουν από τα ίδια τα δίκτυα διανομής περιεχομένου. Στόχος είναι να δημιουργηθεί ένα αποτελεσματικό δίκτυο το οποίο να απαιτεί ένα χαμηλό κόστος ανάπτυξης και λειτουργίας ενώ ταυτόχρονα να παρέχει την κατάλληλη ποιότητα υπηρεσίας προς τους τελικούς χρήστες. Αρχικά η προτεινόμενη λύση αξιολογείται μέσω προσομοίωσης για περίπτωση ύπαρξης πολλαπλών υποδομών σε ενσύρματο περιβάλλον. Στην συνέχεια η λύση επεκτείνεται και αξιολογείται σε πραγματικό χρόνο πάνω από ένα σύνολο ασύρματων πειραματικών πλατφόρμων, με στόχο την επαλήθευση της σωστής λειτουργίας αλλά και την ανάπτυξη και δημιουργία μιας κατάλληλης αρχιτεκτονικής για την σχεδίαση, ενσωμάτωση και λειτουργία των δικτύων διανομής περιεχομένου σε ένα περιβάλλον εικονικοποίησης. Τέλος η διατριβή αυτή αναγνωρίζει το πρόβλημα της αυξημένης κατανάλωσης ενέργειας που παρατηρείται στο περιβάλλον εικονικοποίησης και μελετά πως η αποδοτική κατανομή των πόρων μπορεί να συμβάλλει στην μείωση του οικολογικού και λειτουργικού κόστους της φυσικής υποδομής. Για τον λόγο αυτό αναγνωρίζονται οι κύριες πηγές κατασπατάλησης ισχύος στους πόρους της φυσικής υποδομής, ενώ προτείνεται ένας κατάλληλος αλγόριθμος με στόχο την μείωση της συνολικής κατανάλωσης ισχύος χωρίς να επηρεάζεται η απόδοση της λύσης ως προς την παρεχόμενη ποιότητα υπηρεσίας και την αποδοτική κατανομή των πόρων. Τέλος παρουσιάζονται τα συμπεράσματα και οι μελλοντικές κατευθύνσεις της διατριβής.