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Authors:

Lumpp, Francesco

Title:

Software Optimization and Orchestration for Heterogeneous and Distributed Architectures

Year:

2024

Type of item:

Doctoral Thesis

Language:

Inglese

Keyword:

Heterogeneous Architectures, Edge-Cloud, Software Optimization, Kubernetes, Real-Time

Abstract (italian):

Nel contesto dell'Edge-Cloud computing continuum, la containerizzazione e l'orchestrazione sono diventati due pilastri delle migliori pratiche di sviluppo del software. La containerizzazione consente un migliore utilizzo delle risorse, lo sviluppo di componenti software indipendenti, e la distribuzione sicura del software. L'orchestrazione automatizza la distribuzione, la scalabilità e la disponibilità dei carichi di lavoro e dei servizi containerizzati. Tuttavia, ci sono ancora diverse sfide aperte. In primo luogo, l'ottimizzazione del software progettato per il calcolo Edge, con l'obiettivo di migliorare la portabilità del software in ambienti distribuiti real-time e nelle applicazioni containerizzate nei settori della robotica e delle tecnologie dell'industria 4.0/5.0. In secondo luogo, l'orchestrazione dei container in real-time all'interno di sistemi mixed criticality. Terzo, l'espansione dell'Edge-Cloud computing continuum attraverso tecniche di programmazione innovative, che sfruttino il real-time, volte a migliorare il throughput e a migliorare i tempi di risposta. Questa tesi affronta queste sfide con una metodologia che mira ad ottimizzare vari aspetti dell'Edge-Cloud computing continuum. Gli obiettivi menzionati sono raggruppati in cinque categorie che vengono successivamente analizzate, approfondite e ottimizzate con tecniche che consentono una migliore performance, sicurezza e affidabilità. Inoltre, affronta la crescente domanda di elaborazioni di dati più veloci e di calcolo più reattivo nei contesti tecnologici industriali. La metodologia viene verificata tramite una moltitudine di benchmark sintetici, ma viene anche sempre verificata tramite casi di studio reali, per esempio, programmando la missione di un robot mobile Robotnik RB-Kairos che interagisce con una catena di produzione industriale agile. I risultati sperimentali ottenuti dimostrano come questi obiettivi siano stati raggiunti. La metodologia migliora le prestazioni su dispositivi embedded eterogenei che utilizzano memoria unificata nelle applicazioni basate su computer vision. Inoltre, l'introduzione dei container nei contesti di automazione industriale e robotica consentono uno sviluppo più flessibile del software. Per di più, gli ambienti mixed-criticality traggono vantaggio dall'introduzione dell'orchestrazione real-time, la quale consente inoltre il monitoraggio delle violazione temporali del software. Infine, le asserzioni garantiscono l'affidabilità e la sicurezza dei robot moderni tramite verifica formale.

Product ID:

139022

Handle IRIS:

11562/1124707

Last Modified:

April 20, 2024

Bibliographic citation:

Lumpp, Francesco, Software Optimization and Orchestration for Heterogeneous and Distributed Architectures

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