Dissertação

{en_GB=Cost Analysis of Data Centers with High Availability} {} EVALUATED

{pt=Com o crescimento da computação na cloud, os centros de dados são cada vez mais escolhidos para alojar aplicações e dados de empresas externas. Dado isto, os centros de dados têm de garantir que os serviços alojados estão disponíveis a maior parte do tempo e com a mínima latência. No entanto, falhas nos serviços oferecidos por centros de dados levam à perda de rendimentos dos clientes e, consequentemente, a reembolsos por parte das empresas de centros de dados. Neste trabalho, estudámos como construir uma rede de centro de dados com centenas de milhares de servidores que minimize o impacto de falhas nas ligações e, simultaneamente, o custo. Assumimos que os centros de dados usam topologias de Clos dobradas e implementam o Border Gateway Protocol. Identificámos as características dos diferentes comutadores utilizados em redes de centros de dados e estimámos o seu custo, com o objetivo de comparar custos de aquisição de comutadores de diferentes topologias. Analisámos, através de expressões matemáticas e computações algorítmicas, o impacto de falhas em ligações na conectividade entre pares de servidores e entre os servidores e a Internet. Estudámos o custo considerando também o tráfego e a congestão de ligações quando ocorrem falhas em ligações. Para isto, assumimos padrões de tráfego de três aplicações: aplicações distribuídas com comunicação interna ao centro de dados, motores de busca e serviços de streaming. Finalmente, foi possível retirar conclusões sobre como construir a rede de menor custo que cumpra os valores de disponibilidade de serviços de um centro de dados., en=With the growth of cloud computing, data centers are increasingly being used to host applications and data of external companies. As such, data center companies must guarantee that the services hosted in their data centers are available most of the time with minimum latency. Nonetheless, failures in the services offered by data centers lead to the loss of revenue of clients and consequent reimbursements from data center companies. We studied how a data center network with hundreds of thousands of servers can be built to minimize the impact of link failures and, at the same time, its cost. We assumed data centers use folded Clos topologies and implement the Border Gateway Protocol. We identified the characteristics of the different switches used in data center networks and estimated their cost with the main goal of comparing the acquisition cost of switches of different topologies. We analyzed, through mathematical expressions and algorithmic computations, the impact of link failures in the connectivity between pairs of servers and between the servers and the Internet. We studied the cost also considering traffic and the congestion in links in the presence of link failures. To do this, we assumed traffic patterns of three applications: distributed applications with communications only internal to the data center, search engines and streaming services. Finally, we were able to provide answers on how to build the minimum cost network that provides the availability of services offered by data centers. }
{pt=Centro de dados, disponibilidade, custo, topologia de rede, en=Data center, availability, cost, network topology}

Janeiro 27, 2021, 14:30

Orientação

ORIENTADOR

Nuno Claudino Pereira Lopes

Microsoft Research

Investigador Principal

ORIENTADOR

João Luís Da Costa Campos Gonçalves Sobrinho

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Associado