With the growth of 5G, Internet of Things (IoT), edge computing and cloud computing technologies, the infrastructure (compute and network) available to emerging applications (AR/VR, autonomous driving, industry 4.0, etc.) has become quite complex. There are multiple tiers of computing (IoT devices, near edge, far edge, cloud, etc.) that are connected with different types of networking technologies (LAN, LTE, 5G, MAN, WAN, etc.). Deployment and management of applications in such an environment is quite challenging. In this paper, we propose ROMA, which performs resource orchestration for microservices-based 5G applications in a dynamic, heterogeneous, multi-tiered compute and network fabric. We assume that only application-level requirements are known, and the detailed requirements of the individual microservices in the application are not specified. As part of our solution, ROMA identifies and leverages the coupling relationship between compute and network usage for various microservices and solves an optimization problem in order to appropriately identify how each microservice should be deployed in the complex, multi-tiered compute and network fabric, so that the end-to-end application requirements are optimally met. We implemented two real-world 5G applications in video surveillance and intelligent transportation system (ITS) domains. Through extensive experiments, we show that ROMA is able to save up to 90%, 55% and 44% compute and up to 80%, 95% and 75% network bandwidth for the surveillance (watchlist) and transportation application (person and car detection), respectively. This improvement is achieved while honoring the application performance requirements, and it is over an alternative scheme that employs a static and overprovisioned resource allocation strategy by ignoring the resource coupling relationships.


翻译:随着5G、Tings互联网(IoT)、边缘计算和云计算技术的增长,新兴应用程序(AR/VR、自主驱动、工业4.0等)可用的基础设施(计算和网络)已经变得相当复杂。有多个计算层(IoT设备、近边缘、远边缘、云等)与不同类型的网络技术(局域网、LTE、5G、MAN、广域网等)相关联。在这种环境中,应用的部署和管理相当困难。在本文中,我们提议ROMA,为基于微观服务的5G应用程序(AR/VR、自主驱动、多层计算和网络等)进行资源协调。我们假设只有应用层面的要求,而且没有具体说明应用程序中个人微观服务的详细要求。作为我们解决方案的一部分,ROMA确定并利用各种微观服务的计算和网络使用之间的联动关系,并解决优化问题,以便适当确定每个微观服务如何在复杂、多层的网络和网络需求中进行资源协调。我们假设只有55级的应用程序(我们用80 %的系统运行和网络,我们用最优的服务器来显示80个资源流路路路段) 。我们用80的系统和50级的运的系统和50级的运算,我们用最优化的系统可以实现成本和最高级的系统 。

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