Diseño e implementación de un sistema pub/sub distribuido en entornos cloud para gestión de alertas basadas en el estándar PEMEA

En la actualidad los sistemas de comunicación de emergencias ciudadanas están sufriendo diversos cambios con el fin de ser adaptados a las nuevas tecnologías y necesidades de las personas. Esta evolución tiene como principal foco actualizar los servicios de comunicación tradicionales, basados en red telefónica, a unos nuevos servicios mejorados basados en Internet. Este nuevo enfoque brinda nuevas oportunidades. Utilizando servicios basados en Internet se pueden ofrecer formas novedosas de comunicación entre los ciudadanos y los servicios de emergencias, y posibilitar a dichos servicios el acceso a más información, y de más calidad, de los ciudadanos en apuros, además de nuevas formas de comunicarse con estos. En este contexto de progreso en los sistemas de emergencias nacen diversas propuestas para mejorar la comunicación entre servicios y ciudadanos, una de ellas es el servicio de comunicación de alertas, el cual pretende ofrecer, de una forma simple y segura, el envío de alertas a los ciudadanos a través de esta nueva red de emergencias. El sistema que posibilitará la comunicación de alertas deberá ofrecer una funcionalidad sencilla. Permitirá que un ciudadano, utilizando la red de emergencias, pueda suscribirse o darse de baja de las alertas de una zona. Además, ofrecerá a los servicios de emergencias una interfaz para publicar alertas, las cuales el sistema hará llegar a los suscriptores pertinentes. En el presente documento se trata el diseño y desarrollo de dicho servicio de envío de alertas realizado como parte de este Trabajo Fin de Máster, prestando especial atención a la escalabilidad y tolerancia a fallos del mismo. Primero se realiza una introducción para dotar al lector de una comprensión básica de este nuevo sistema de comunicación de emergencias a través de Internet. Tras ello, se estudian un conjunto de tecnologías que nos pueden dar soporte para conseguir alta disponibilidad en nuestro servicio de alertas, centrándonos en brokers de mensajería, como RabbitMQ o Apache Kafka. Dicha tecnología nos ayudará a posibilitar comunicaciones entre distintos nodos del sistema, permitiéndonos ofrecer escalabilidad y tolerancia a fallos. De forma iterativa, se va describiendo la evolución que ha tenido la arquitectura y funcionamiento del sistema de alertas a lo largo del desarrollo del trabajo, hasta llegar a un punto satisfactorio. También se trata la monitorización del sistema, para lo cual se definen métricas y logs de importancia, utilizando sistemas como Grafana, Prometheus y Loki para recolectar, operar y mostrar los datos de una forma adecuada. Se describen las pruebas realizadas para asegurar la eficacia y eficiencia del sistema. Se abordan pruebas funcionales, de rendimiento y ante situaciones de fallo, prestando especial atención a estas dos últimas dada la importancia que tienen en nuestro caso de uso. Por último, se realizan una serie de conclusiones sobre el sistema conseguido y el punto donde nos encontramos, abordando las posibles líneas futuras para completar el diseño y desarrollo del sistema.---ABSTRACT---Nowadays, emergency communication systems are undergoing several changes in order to be adapted to new technologies and people’s needs. The main focus of this evolution is to upgrade traditional communication services, based on the telephone network, to new and improved services based on the Internet. This new approach brings new opportunities. Using Internet-based services it is possible to offer new ways of communication between citizens and emergency services, and to enable emergency services to access more and better information for citizens in trouble. In this context of progress in emergency systems, several proposals have been put forward to improve communication between services and citizens, one of them is the alert communication service, which aims to offer, in a simple and secure way, the sending of alerts to citizens through this new emergency network. The system that will enable the communication of alerts should offer simple functionality. It will allow a citizen, using the emergency network, to subscribe or unsubscribe to alerts in an area. In addition, it will provide the emergency services with an interface to publish alerts, which the system will deliver to the right subscribers. This paper discusses the design and development of this alerting service, paying special attention to its scalability and fault tolerance. First, an introduction is made to provide the reader with a basic understanding of this new emergency communication system over the Internet. After that, a set of technologies that can provide support to achieve high availability in our alert service are studied, focusing on messaging brokers, such as RabbitMQ or Apache Kafka. This technology will help us to provide communications between different nodes of the system, allowing us to offer scalability and fault tolerance. In an iterative way, the evolution of the architecture and functionality of the alert system is described, until reaching a satisfying stage. The monitoring of the system is also discussed, metrics and important logs are defined, and systems such as Grafana, Prometheus and Loki will be used to collect, operate and display the data in an optimal form. Tests are performed to ensure the effectiveness and efficiency of the system. Addressing functional testing, performance testing, and failure testing, paying special attention to the latter two given their importance in our use case. Finally, we have a series of conclusions about the system achieved, addressing possible future lines to complete the development