Modelagem de desempenho, dependabilidade e custo para o planejamento de infraestruturas de nuvens privadas

Este trabalho apresenta uma solução integrada composta por uma metodologia, métodos, modelos de representação, modelos de otimização e uma ferramenta, para o planejamento de infraestruturas de nuvens privadas, considerando aspectos de desempenho, dependabilidade, performabilidade e custo. Os modelos de otimização propostos são baseados na metaheurística GRASP para geração de cenários de infraestruturas de nuvens privadas. O modelo para geração de cenários de desempenho e custo permite a criação de cenários de infraestruturas de nuvem com diferentes configurações de software e hardware e o modelo para geração de cenários de disponibilidade e custo possibilita a criação de cenários de infraestruturas de nuvem com diferentes mecanismos de redundância atribuídos aos componentes dessas infraestruturas. Os modelos de representação propostos são baseados em redes de Petri estocásticas, diagramas de bloco de confiabilidade e expressões matemáticas para avaliação de desempenho, de dependabilidade, de performabilidade e de custo de infraestruturas de computação em nuvem. O modelo de desempenho permite a avaliação do impacto da variação da carga de trabalho submetida a nuvem computacional com diferentes configurações de software e hardware. Esse modelo de desempenho possibilita o cálculo do tempo de resposta e da utilização de recursos das infraestruturas de nuvem computacional. Os modelos de disponibilidade possibilitam a avaliação do efeito da atribuição de diferentes mecanismos de redundância aos componentes da nuvem computacional. Esses modelos de disponibilidade permitem o cálculo da disponibilidade e do downtime das infraestruturas de computação em nuvem. Os modelos de custo possibilitam a avaliação dos custos da aquisição de equipamentos do sistema de TI, da aquisição de equipamentos e softwares redundantes, da substituição de equipamentos, da aquisição de licenças de software, da equipe técnica e da equipe de manutenção. As métricas de desempenho, de dependabilidade e de custo podem ser combinadas para seleção de infraestruturas de nuvem que atendam aos requisitos dos clientes. A ferramenta proposta possibilita a automação da solução integrada. Três estudos de caso são apresentados para aplicação da solução proposta. O primeiro estudo de caso apresenta a avaliação do impacto da variação da carga de trabalho atribuída a plataforma Eucalyptus com diferentes configurações de software e de hardware. O segundo estudo de caso apresenta a avaliação do efeito da atribuição de mecanismos de redundância aos componentes da plataforma Eucalyptus. O terceiro estudo de caso apresenta a avaliação do impacto da ocorrência de defeitos e atividades de reparo no desempenho da plataforma Eucalyptus.CNPQThis work presents an integrated solution composed of a methodology, methods, representation models, optimization models and a tool, for the planning of private cloud infrastructures, considering aspects of performance, dependability, performability and cost. The proposed optimization models are based on the GRASP metaheuristic for generating private clouds infrastructure scenarios. The model for performance and cost scenario generation allows the creation of cloud infrastructure scenarios with different software and hardware configurations and the model for availability and cost scenario generation permits the creation of cloud infrastructure scenarios with various redundancy mechanisms assigned to the components of these infrastructures. The proposed representation models are based on stochastic Petri nets, reliability block diagrams and mathematical expressions for performance, dependability, performability and cost evaluation of cloud infrastructures. Performance model allows the evaluation of the impact of varying the workload submitted to cloud computing with different software and hardware configurations. This performance model permits the calculation of the response time and resource utilization of the cloud infrastructures. Availability models allow the evaluation of the effect of assigning different redundancy mechanisms to the cloud components. The availability models permits the calculation of the availability and downtime of the cloud infrastructures. Cost models allow the evaluation of the acquisition of equipment of the IT system, acquisition of redundant equipment and software, equipment replacement, acquisition of software licenses, technical team and maintenance team costs. Performance, dependability and cost metrics can be combined to select cloud infrastructures that meet the client requirements. The proposed tool provides the automation of the integrated solution. Three case studies are presented to implement the proposed solution. The first case study presents the evaluation of the impact of the workload variation assigned to the Eucalyptus platform with different software and hardware configurations. The second case study presents the evaluation of the effect of the assigning redundancy mechanisms to the components of the Eucalyptus platform. The third case study presents the evaluation of the impact of the occurrence of fault and repair activities in the performance of the Eucalyptus platform