Uma estratégia integrada para alocação de redes virtuais de computadores considerando disponibilidade e consumo de energia

Abstract

A Internet possui um papel vital na sociedade atual, possibilitando a existência de aplicações e serviços em diferentes áreas, como saúde, entretenimento, educação e segurança. Entretanto, apesar da Internet ter evoluído consideravelmente em aspectos como velocidade e capacidade, inovações arquiteturais necessárias, por exemplo, para melhor suporte à mobilidade, sofrem resistência em virtude de sua estrutura atual. Nesse contexto, a virtualização de redes de computadores é uma abordagem promissora para resolver o problema atual de ossificação da Internet. Um grande desafio associado a esse conceito é o mapeamento das redes virtuais (RV), devido à natureza NP-difícil do problema. Com isso, diversas heurísticas têm sido propostas com o objetivo de alcançar alocações eficientes. Contudo, apesar de as abordagens existentes aperfeiçoarem métricas de desempenho, como o custo e a taxa de aceitação das requisições, questões de dependabilidade e consumo energético são usualmente neglicenciadas no mapeamento. Nos últimos anos, o crescente custo da energia associado à cada vez maior consciência ecológica têm estimulado o interesse dos provedores de serviço de Internet (ISP) na redução do consumo de energia. Além disso, dependabilidade é um importante requisito, já que envolve métricas como confiabilidade e disponibilidade, as quais impactam diretamente a qualidade do serviço (QoS). Logo, tais métricas são de grande importância e devem ser consideradas na formulação de problemas de otimização para alocação de redes virtuais. Este trabalho propõe a alocação de redes virtuais de computadores considerando disponibilidade e consumo de energia. A abordagem adotada considera uma formulação de problema que concomitantemente considera o consumo de energia e restrições de disponibilidade no problema de mapeamento de redes virtuais. Além disso, um algoritmo baseado na metaheurística GRASP é adotado. O algoritmo proposto utiliza análise de sensibilidade baseada em índices de importância de disponibilidade para atingir o nível de QoS requerido por cada rede virtual. Modelos baseados em diagramas de bloco de confiabilidade (RBD) e redes de Petri estocásticas (SPN) são utilizados para estimar a disponibilidade das redes virtuais. Estudos de caso são propostos para demonstrar a aplicabilidade dos modelos e algoritmo adotados. Os resultados experimentais demonstram o impacto da adoção de questões de dependabilidade e energia na alocação, bem como a relação entre a disponibilidade, o consumo energético, o custo e a receita associada às redes virtuais.