Modelos de Disponibilidade Para Nuvens Privadas: Rejuvenescimento de Software Habilitado Por Agendamento de Migração de VMs

Abstract

A computação em nuvem é utilizada para os mais diferentes propósitos, desde sistemas comerciais até aplicações de tempo real, como vídeo streaming. Paralisações e quedas de serviço trazem prejuízos financeiros para as organizações provedoras da nuvem pública, além de denegrir a reputação delas. Assim, a disponibilidade representa um dos principais desafios para tornar a computação em nuvem mais confiável. Os administradores precisam ter mecanismos para estimar a disponibilidade de seus sistemas, para poder definir SLAs com mais propriedade. Um dos problemas que afeta diretamente a disponibilidade dos sistemas de nuvem é o envelhecimento de software. Tal problema promove uma degradação gradual do desempenho e confiabilidade das aplicações hospedadas em ambientes de nuvens. Nesse contexto, esta dissertação propõe modelos para avaliação de disponibilidade em ambientes de nuvem com rejuvenescimento habilitado por migração de máquinas virtuais. Para tanto, é adotada uma metodologia que favorece a concepção desses modelos, embasada em modelos de disponibilidade de infraestrutura básica de nuvem (FrontEnd, Nó e VM), que são validados por intermédio da injeção de falhas e reparos em um ambiente real, e em experimentos práticos de envelhecimento e rejuvenescimento de software. Com os modelos de infraestrutura básica da nuvem são geradas fórmulas fechadas, que passam por uma análise de sensibilidade. Experimentos são realizados para indicar a presença de envelhecimento e a efetividade do método de rejuvenescimento proposto. A partir disso, é construído um modelo hierárquico baseado em RBD e SPN capaz de representar diferentes agendamentos de migração de VMs para rejuvenescimento. Os estudos de caso mostram a aplicabilidade dos modelos propostos. Em um deles é possível concluir que, considerando os modos operacional e de falha exibidos, o FrontEnd é o componente mais crítico para a disponibilidade de infraestruturas básicas. E que, considerando o ambiente estudado, o tempo de reparo é mais sensível que o de falha para a disponibilidade estacionária. Em outro, utilizando o modelo SPN, conclui-se que o agendamento correto de migrações pode acarretar ganhos significativos na disponibilidade do sistema, principalmente naqueles que se submetem às cargas de trabalho mais intensas. Ainda são expostos dois estudos de caso adicionais: um para comparar diferentes mecanismos de redundância (cold-standby e warm-standby), e outro para observar o impacto causado pela interrupção em cada migração na disponibilidade estacionária do sistema.