Solução descentralizada de monitoramento de recursos baseado em blockchain para ambientes distribuídos

Abstract

O número de usuários e dispositivos conectados a ambientes cloud, Fog, Edge elevou a quantidade de aplicativos e serviços relacionados. Este aumento na quantidade de dispositivos exigiu uma melhoria nos recursos computacionais altamente escaláveis necessários nas camadas de nuvem, como CPU, memória, armazenamento e conexão de rede de baixa latência. Nesse contexto, o monitoramento de infraestrutura heterogênea distribuída torna-se uma tarefa complexa, pois requer muitas ferramentas, configurações com um nível maior de dificuldade e, na maioria dos casos, os administradores de sistema têm usado abordagens centralizadas no servidor para manter as tarefas de gerenciamento sob controle. O uso de pontos centrais de comunicação sofre com a falta de padronização, o que leva a problemas de desempenho em decorrência destes fatores. Por exemplo, podemos citar o processamento distribuído para os atuais sistemas IoT, Fog e Edge, que tornaram-se gargalo de desempenho devido à alta latência e várias limitações em relação a um único ponto de falha, acesso a dados, segurança, balanceamento de carga, entre outros. Assim, este trabalho tem como objetivo apresentar uma ferramenta de monitoramento descentralizada baseada em blockchain para ambientes altamente distribuídos. A solução proposta integra a tecnologia blockchain para reconhecer, monitorar, armazenar e transmitir com segurança as métricas de desempenho do sistema operacional entre ambientes heterogêneos de maneira altamente descentralizada. Para verificar a viabilidade da solução foi criado um protótipo utilizando o framework Hyperledger Fabric contendo até 20 nodos que integram a rede blockchain, os quais recebem requisições de leitura e escrita de uma quantidade definida de máquinas virtuais associadas, que utilizam de contratos inteligentes desenvolvidos especificamente para realizar estas operações. Os resultados se mostraram promissores, visto que, em alguns cenários, a alteração na quantidade de máquinas virtuais realizando requisições resultou em pequenas variações na performance, ocorrendo o mesmo em situações onde houve um aumento no tempo de execução de ex perimentos similares em mesmo cenário. Com isso, a tecnologia blockchain se habilita como uma alternativa para a realização de monitoramento de forma descentralizada

The number of connected users and devices to cloud, Fog, Edge environments raises a growing number of applications and services. It led to highly scalable computational resources needed at the cloud layers such as CPU, memory, storage, and low-latency network connection. In such a context, the monitoring of distributed heterogeneous in frastructure becomes a complex task once it requires many tools, complex configurations, and, in most cases, system admins have been using provider-centric approaches to keep coordination tasks under control. The use of central points of communication suffers from a lack of standardization and leads to bulk performance problems. For instance, we can cite distributed processing for the current IoT, Fog, and Edge systems. It became a performance bottleneck due to high latency and several limitations regarding a single point of failure, data access, security, load balancing, and others. Thus, this work aims to present a decentralized blockchain-based monitoring tool for highly-distributed environ ments. The proposed solution integrates blockchain technology to aware, monitor, stor age, and safely broadcast Operating System performance metrics between heterogeneous environments in a highly decentralized fashion. A prototype has been created with 20 transactional nodes using Hyperledger Fabric framework, which an amount of associated virtual machines performing requests continuously. The system records the information from environment computing resources based on smart contracts for custom retrieval of data stored on the blockchain. The results are promising since the application with trans actional nodes did neither cause a loss of performance on a large scale nor did the increase in the execution time of particular scenarios. Thus, blockchain technology is feasible as an alternative for carrying out monitoring in a decentralized way.