Extension of an evaluation testbed for fog computing Infrastructures and applications

Abstract

Fog computing is an emerging system architecture in the cloud and Internet of Everything realm. It aims to distribute computing, storage, and control closer to the user. In the last few years work in this field has gained traction. Publications and research projects are increasing and just recently work on an open standard has been started. The research community and industry are proposing new approaches, algorithms, and system-architectures on a very fast pace. However, it remains difficult to evaluate and test these proposals. Particularly, because real-world testbeds are expensive and hard to set up. This work is continuing the development of the open source project EmuFog. EmuFog is an extensible and scalable emulation framework for fog computing infrastructures. It supports researchers, system-architects and developers by providing a framework to test application behavior in fog architectures. Furthermore, evaluation of algorithms for edge identification, fog node, and application placement can be carried out on large systems. This work extends the previous system architecture to enable multi-tiered fog nodes. That is, the ability to run multiple applications on a single fog node instance. Furthermore, usage of custom placement algorithms is simplified. Additionally, groundwork for resource management was introduced to the system architecture.

Fog Computing ist eine aufkommende System-Architektur im Cloud und Internet of Everything Umfeld. Fog Computing zielt darauf ab, Rechenleistung, Datenspeicher und Kontrollinstanzen näher zu den Nutzern zu bringen. In den letzten Jahren hat Forschung in diesem Kontext stark zugenommen. Insbesondere die Anzahl an Forschungsprojekten und Veröffentlichungen. Zusätzlich wird an einem gemeinsamen Standard gearbeitet. Die Forschergemeinde und die Industrie schlagen neue Lösungsansätze, Fog Algorithmen und System-Architekuren mit hoher Frequenz vor. Allerdings ist es schwierig diese Vorschläge zu evaluieren. Insbesondere sind Testumgebungen auf echter Hardware für Fog Computing teuer, umständlich und selten. Diese Arbeit setzt die Entwicklung des open-source Projekts EmuFog fort. EmuFog ist ein erweiterbares, flexibles und skalierbares Emulations-Framework um Fog Computing Infrastrukturen zu testen. Es unterstützt Forscher, System Architekten und Entwickler, indem es Nutzern ermöglicht, Software Anwendungen in Fog Architekturen zu testen. Zusätzlich ist es möglich Algorithmen für Netzwerkkantenerkennung, Fog Knoten Platzierung und Anwendungsplatzierungen auf großen Netzwerken zu evaluieren. In dieser Arbeit wurde die vorherige System-Architektur erweitert, um multi-tiered Fog Knoten zu ermöglichen. Multi-tiered Fog Knoten ermöglichen es, mehr als eine Applikation pro Instanz auszuführen. Außerdem wurde die Ausführung von Placement Algorithmen vereinfacht und Grundlagen für Ressourcen Verwaltung wurde zu der Sytem-Architektur hinzugefügt.