Formal Algebraic Modelling for Fog Computing Network Architecture

Resumen

Fog computing es b´asicamente una extensi´on del cloud computing, donde los recursos de computaci´on se encuentran en el borde de la red, lo cual permite un mejor rendimiento en cuanto a latencia y ancho de banda. Por lo tanto, los centros de datos (DC) que se utilizan en fog computing deben ser mucho m´as peque˜nos, as´ı como el n´umero de hosts y switches instalados. En este contexto, esta disertaci´on de tesis aborda el modelado de algunos dise˜nos de DC para fog computing, poniendo el foco solo en topolog´ıas de red simples, aunque otras m´as complejas puedan lograr mejor rendimiento. Dichas topolog´ıas pueden modelarse de diferentes maneras, exponiendo la ruta m´ınima, o rutas m´ınimas de igual costo, a trav´es de las cuales se pueden llevar a cabo las migraciones de recursos entre un host origen y otro destino. De esta manera, un usuario movi´endose por un dominio fog tendr´a sus recursos de computaci´on asociados sigui´endole lo m´as cerca posible en un intervalo de tiempo m´ınimo, siendo ´este el punto clave en los entornos de movilidad IoT. Se debe destacar que los modelos se van a exponer siguiendo un enfoque anal´ıtico, mediante la combinaci´on de diferentes ramas matem´aticas para preparar los modelos de la manera m´as directa, como la geometr´ıa y la topolog´ıa para obtener los dise˜nos adecuados, la aritm´etica para llevar a cabo el movimiento de los recursos de computaci´on al destino adecuado, la l´ogica para implementar esas acciones en diagramas de flujo y pseudoc´odigo, o el ´algebra para proporcionar una descripci´on formal de todo el modelo. La principal contribuci´on en esta disertaci´on de tesis consiste en obtener modelos de rutas ´optimas para migraciones de VM en topolog´ıas de DC relacionadas con despliegues fog computing por medio de un ´algebra de procesos abstracta denominada ACP, con la cual se han especificado y verificado formalmente dichos modelos, ya que permite razonar sobre t´erminos de procesos de forma anal´ıtica, volviendo a los or´ıgenes en el campo de las tecnolog´ıas de la informaci´on. En resumen, con respecto a cada topolog´ıa, se proponen diferentes modelos, tales como diagramas de flujo, pseudoc´odigo y un modelo algebraico formal, para posteriormente presentar un modelo algebraico formal para un sistema completo de fog/cloud.