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Submitted by Alison Souza (alisonsouza@ufgd.edu.br) on 2020-02-03T19:03:54Z No. of bitstreams: 1 UFMS - MarcosPauloMoro.pdf: 7071239 bytes, checksum: 54f031b99b581476acdf1fcfd1e9bf03 (MD5) Made available in DSpace on 2020-02-03T19:03:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 UFMS - MarcosPauloMoro.pdf: 7071239 bytes, checksum: 54f031b99b581476acdf1fcfd1e9bf03 (MD5) Previous issue date: 2019-11-06 Fundação de Apoio ao Desenvolvimento do Ensino, Ciência e Tecnologia do Estado de Mato Grosso do Sul (FUNDECT) Os centros de dados estão entre os maiores consumidores de energia elétrica da área de tecnologia da informação. O consumo de um único centro de dados chega a ser superior ao de uma cidade com 100 mil habitantes. Centros de dados não são famosos apenas por consumirem grandes quantidades de energia, mas também por serem ineficientes. Estudos recentes mostram que, em média, mais de 50% da energia consumida por um centro de dados são desperdiçados por causa de gerenciamento ineficiente de seus recursos. O consumo energético de um centro de dados é dominado por três dimensões: servidores, sistema de refrigeração e infraestrutura de rede. As propostas para gerenciamento energético existentes na literatura, normalmente, buscam otimizar uma ou duas dessas dimensões sem levar em consideração as demais. Além disso, elas não consideram como essas otimizações para economia de energia impactam os parâmetros de desempenho do centro de dados. Este trabalho primeiro propõe uma arquitetura de gerenciamento e simulação de centros de dados para estudos de eficiência energética. Com base nessa arquitetura, este trabalho desenvolve o simulador SimDC3D que simula realisticamente os subsistemas de maior consumo de energia elétrica de um centro de dados e como algoritmos de escalonamento e realocação de máquinas virtuais, de controle do sistema de refrigeração e de otimização de topologia de rede interferem em parâmetros de desempenho. Este trabalho também propõe oito novos algoritmos de escalonamento e realocação de máquinas virtuais, um algoritmo para controle do sistema de refrigeração e um algoritmo de otimização da topologia da rede do centro de dados. Os algoritmos de escalonamento são altamente parametrizáveis para que um operador de centro de dados possa otimizar uma das dimensões de forma mais agressiva do que outras, ou seja, para que ele possa atribuir pesos diferentes para os subsistemas. Além disso, este trabalho faz uma avaliação extensiva, com centenas de simulações, dos algoritmos propostos usando diferentes cargas de trabalho e topologias de rede e os compara com outras propostas existentes na literatura. Os resultados mostram a importância de se parametrizar adequadamente os algoritmos de otimização para que eles não apenas economizem energia, mas também evitem violações de acordos de nível de serviço estabelecidos entre operadores de centro de dados e seus clientes. Data centers are among the largest consumers of electric energy in the information technology area. The energy consumption of a single data center can be larger than the consumption of a city with 100 thousands inhabitants. Data centers are not only famous for consuming large quantities of energy but also for being inefficient. Recent studies show that, on average, more than 50% of the energy consumed by a data center are wasted because of inefficient management of its resources. The energy consumption of a data center is dominated by three dimensions: servers, cooling system, and network infrastructure. The current proposals for energy management, generally, try to optimize one or two of these dimensions without considering the others. Moreover, they do not consider how these energy reduction optimizations impact performance parameters of the data center. This work first proposes an architecture for management and simulation of data centers for energy efficiency studies. Based on this architecture, this work develops the simulator SimDC3D that simulates realistically the subsystems that consume the most energy in a data center and how algorithms for scheduling and relocation of virtual machines, controlling the cooling system, and optimizing the network topology interfere with the performance parameters of the data center. This work also proposes eight new algorithms for scheduling and relocation of virtual machines, one algorithm for controlling the cooling system, and one algorithm for optimizing the network topology of the data center. The scheduling and relocation algorithms are highly parameterized so that a data-center operator can optimize one of the dimensions more aggressively than the others, i.e., he can assign different weights to the subsystems. Moreover, this work does an extensive evaluation, with hundreds of simulations, of the proposed algorithms under different workloads and topologies and compares them with the existing proposals. The results show the importance of setting the appropriate parameters for the optimization algorithms so that they can not only save energy but also avoid violations of service-level agreements settled between data center operators and their customers.

Durante a evolução da comunicação, diversos fatores contribuíram para melhorar a qualidade dos sistemas computacionais (Hardware e Software) em um ambiente industrial, onde o fator desempenho é um dos pontos importantes a ser considerado em um projeto de automação industrial. Nos últimos vinte anos, surgiram diversas propostas de padronização de protocolos para automação industrial e aplicações de tempo real, cada qual com características e tempos de resposta diferentes. Um estudo detalhado sobre as características técnicas de controle de tempo é de extrema importância, visto que esses sistemas, muitas vezes são implementados em situações de missão crítica, nas quais o tempo de resposta é um fator crucial para a aplicação. Nesta dissertação, apresentamos as etapas de evolução das técnicas de controle de acesso ao barramento, culminando inicialmente com o surgimento da proposta do protocolo FIELDBUS e em seguida com a proposta alemã, o PROFIBUS. O principal objetivo deste trabalho é propor um modelo analítico para a realização de avaliação de desempenho em uma rede PROFIBUS. O trabalho apresenta uma descrição das características funcionais do protocolo, bem como uma descrição detalhada dos tempos de controle utilizado pelo protocolo para controle e supervisão da rede. Uma descrição dos experimentos e o cruzamento dos dados obtidos na simulação com os dados obtidos através do modelo analítico demonstram a razão pela qual os modelos analíticos é uma ferramenta de extrema importância devido a sua agilidade em estimar o desempenho de uma rede PROFIBUS. Palavras-chave: Avaliação de desempenho, automação industrial, redes de campo, protocolos.