Plataforma colaborativa, distribuida, escalable y de bajo costo basada en microservicios, contenedores, dispositivos móviles y servicios en la Nube para tareas de cómputo intensivo

Tesis (Doctorado en Ciencias Informáticas) - Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Informática, 2021.

1. Introducción -- 1.1 - Objetivos -- 1.2 - Metodología de trabajo -- 1.3 - Contribuciones -- 1.4 - Infraestructura de experimentación -- 1.5 - Publicaciones -- 1.6 - Organización de la tesis -- 2. Marco Teórico -- 2.1 - Computación de alto rendimiento (HPC) -- 2.2 - Sistemas Distribuidos -- 2.2.1 - Arquitecturas, herramientas y tecnologías para el desarrollo de un Sistema Distribuido para resolver tareas HPC -- 2.3 - Microservicios -- 2.4 - Cultura y Técnicas DevOps -- 2.4.1 - Automatización en DevOps -- 2.4.2 - Infraestructura como código -- 2.4.3 - Integración y despliegue continuo -- 2.4.4 - Monitoreo Continuo -- 2.5 - Computación en la Nube -- 2.5.1 - Modelos de implementación -- Nube pública -- Nube privada -- Nube híbrida -- 2.5.2 - Modelos de Entrega de Servicios -- Infraestructura como Servicio (IaaS) -- Plataforma como Servicio (PaaS) -- Software como Servicio (SaaS) -- Otros Submodelos: -- 2.6 - Virtualización basada en contenedores -- 2.6.1 - Hipervisores -- 2.6.2 - Contenedores -- 2.6.4 - Docker como plataforma de contenedores -- Componentes esenciales de Docker -- Imágenes Docker -- Dockerfile -- Contenedor Docker -- Registro de Docker -- 2.7 - Orquestación de Contenedores -- 2.7.1 - Kubernetes como plataforma de Orquestación de contenedores -- Capacidades Básicas de Kubernetes: -- Razones para adoptar Kubernetes -- Desafíos para la adopción de Kubernetes -- Objetos básicos de Kubernetes -- Pod -- Controlador de replicación (ReplicaSet) -- Despliegues (Deployments) -- Servicios (Services) -- Arquitectura de Kubernetes -- Componentes del nodo maestro -- Componentes del nodo trabajador -- 2.8 - Dispositivos móviles: Smart Devices -- 2.8.1 - Introducción -- 2.8.2 - Características básicas de un dispositivo inteligente -- 2.8.3 - Android como Sistema Operativo -- Arquitectura del SO Android -- 2.8.4 - Arquitectura de procesadores ARM y masividad de dispositivos -- 3. - Diseño e Implementación de la plataforma HPC -- 3.1 - Objetivo -- 3.2 - Descripción general -- 3.3 - Arquitectura de la plataforma HPC -- 3.3.1 - Diseño y características de la plataforma -- Componentes básicos de la plataforma -- (a) Usuarios interesados -- (b) Recursos de administración de la plataforma -- (c) Recursos de procesamiento -- 3.3.2 - Desarrollo e implementación de la plataforma -- a) Microservicios Dockerizados para la administración y gestión de la plataforma -- b) Servicios de colas (tareas) y base de datos (estadísticas) Dockerizadas -- c) Orquestación, escalado, replicación y automatización de contenedores a través de Kubernetes -- Alta disponibilidad y portabilidad -- Gestión de la configuración, automatización y reversiones -- Mecanismos de Transparencia -- d) Trabajadores móviles Android ARM y x86 Dockerizados -- Características Generales -- Características del nodo trabajador x86 Dockerizado -- Características del nodo trabajador móvil -- 3.4 - Conclusiones del capítulo -- 4. Caso de aplicación: Compresión de video -- 4.1 - Objetivos -- 4.2 – El Servicio de Streaming -- 4.2.1 - Protocolos de Streaming -- Streaming Tradicional -- Hacia Streaming basado en HTTP -- Descarga Progresiva -- Streaming de Video Adaptativo (ABR) basado en HTTP 126 -- 4.2.2 - Codificación -- Digitalización -- Codificación -- Configuraciones asociadas para recodificar videos -- 4.3 - Compresión de vídeo utilizando FFmpeg -- 4.3.1 - FFMpeg como herramienta de recodificación de video -- 4.3.2 - Perfiles de codificación H.264 en FFmpeg -- 4.3.3 - Proceso de Fragmentación y Unificación de archivos -- 4.3.4 - Proceso de Transcodificación -- 4.4 - Integración de FFmpeg en microservicios de la plataforma -- a) Microservicios Dockerizados para la administración y gestión de la plataforma -- b) Servicios de colas (tareas) y base de datos (estadísticas) Dockerizadas -- c) Orquestación, escalado, replicación y automatización de contenedores a través de Kubernetes -- d) Trabajadores móviles Android ARM y x86 Dockerizados. -- 4.5 - Repositorio de código fuente -- 4.6 - Conclusiones del capítulo -- 5 - Modelo de análisis y experimentación -- 5.1 - Objetivos -- 5.2 - Descripción de la fase experimental -- 5.2.1 - Evaluación de rendimiento y consumo energético de los nodos trabajadores -- Definición de escenarios y equipamiento de prueba -- Definición de métricas a capturar -- Ejecución de pruebas y análisis de resultados -- Análisis de resultados de la arquitectura x86 -- Análisis de resultados de la arquitectura ARM -- Análisis comparativo entre arquitecturas -- Conclusiones -- 5.2.2 - Evaluación de escalabilidad y flexibilidad de la plataforma -- Definición de escenarios y equipamiento de prueba -- Ejecución de pruebas y análisis de resultados -- Conclusiones -- 6. Conclusiones -- 7. Trabajos Futuros