Geri Dön

Yüksek başarımlı ve merkeziyetsiz hesaplama sistemlerinde politika tabanlı yönetim

Policy based management in high performance and decentralized computing systems

PDF İndir

  1. Tez No: 843941
  2. Yazar: TANER DURSUN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. BURAK BERK ÜSTÜNDAĞ
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2023
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 309

Özet

Yönetim sistemlerinin gelişmiş üyelerinden olan Politika Tabanlı Yönetim (PBM) sistemleri, yönetilen sistemin gerçeklemesinde değişiklik yapmadan yalnız politikaları değiştirerek yönetilen sistemin davranışını değiştirmeye olanak sağlar. Bu tez çalışmasının amacı, yüksek başarım sistemlerinin genelinin ve onun bir alt türü sayılan merkeziyetsiz hesaplama sistemlerinin yönetim ihtiyaçlarının karşılanmasında PBM'in kullanılabileceğini göstermektir. Bu amaçla, literatürde, bu sistemlerin PBM tabanlı yönetimi konusunda yapılan çalışmalar incelenerek teknolojilerdeki mevcut durum tesbit edilmiş ve hangi açılardan geliştirme ihtiyacı olduğu anlaşılmaya çalışılmıştır. Yapılan literatür incelemelerinden, yüksek başarımlı hesaplama sistemlerinin yönetiminde gerçek anlamda PBM kullanımının, henüz emekleme aşamasında olduğu, merkeziyetsiz sistemlerde ise henüz gündeme gelmediği görülmüştür. Bu sistemlerin PBM tabanlı yönetimi için gereksinimler belirlenmiştir. Sonrasında, belirlenen bu ihtiyaçların karşılanabilirliğinin gösterilmesi için, Police isimli PBM modeli de bu teze hazırlık kapsamında geliştirilmiş ve tezde kullanılmıştır. Police, büyük ölçekli sistemlerin politika tabanlı olarak yönetilmesine olanak veren, kendi özgün politika tanımlama diline, dağıtım modeline ve politika çakışma kotarma yeteneğine sahip olan bir PBM platformudur. Police modelinin detayları çeşitli makalelerde açıklanmıştır. PBM kavramının yüksek başarımlı ve merkeziyetsiz hesaplama sistemlerinin yönetimi için kullanılabilirliği, tez çalışmamızda, simülasyon ve gerçek sistem örnekleri üzerinde kavram ispatı çalışması olmak üzere iki yöntemle gösterilmeye çalışılmıştır. Birinci yöntemde (Simülasyonlar), Police platformu üzerinde PDCA (Parallel and Distributed Computing Architecture) sistemi yönetimi için gereken politikalar tanımlanmıştır. Tanımlanan politikaların etkisi, PDCA sistemlerinin simülasyonu üzerinde gösterilmiştir. Bu amaçla, evrensel, yönetilebilir PDCA modeli tasarımı yapılmıştır ve bu evrensel modele göre her türlü senaryoyu gerçekleyebilen, ayrık zamanlı, HeteroSim adını verdiğimiz simülasyon aracı geliştirilmiştir. Simülasyonlarımızda kullanacağımız politikaları belirlemek üzere yine bir literatür taraması yapılmıştır. HeteroSim'in gerçek PDCA sistemlerinin iş yüklü izlerini (workload trace) de kullanabilmesini sağlayarak, doğruluğu ve performansını değerlendirmeye çalıştık. Simülasyonlarda, belirlenmiş metrikler ölçülerek politika tabanlı yönetimin etkinliği gösterilmeye çalışılmıştır. Ayrıca, geliştirilen simülatörün ölçeklenebilirliğini göstermek için, benzer simülasyon yazılımlarında yürütülmüş ölçeklenebilirlik deneyleri, kendi simülatörümüzle de yürütülmüş ve elde edilen başarılı sonuçlar karşılaştırmalı olarak paylaşılmıştır. Simülatörümüzün doğruluğu ise tasarlanmış iş yüklerinin çeşitli senaryolar kapsamında çalıştırılıp sonuçlarının analiz edilmesi yoluyla gösterilmiştir.xxiv Simülasyonlarımızda koşturduğumuz PDCA bileşenlerinin Police PBM çatısı ile yönetilebilmesi için, simülasyon yazılımları (PDCA senaryolarına ait bileşenler) ile gerçek dünya yazılımları (Police yazılımı bileşenleri) arasında etkileşime olanak sağlayacak bir yöntem geliştirilmesi ihtiyacı ortaya çıkmıştır. Simülasyon dünyası, gerçek dünya yazılımları ile simülasyon uzayında çalışan yazılımların, bir simülasyon oturumu kapsamında etkileşmesi için formal bir çözüm sunmamaktadır. HeteroSim'e, hem gerçek dünya yazılımlarını hem de simülasyon varlıklarını içeren oturumlar düzenlemeye olanak sağlayacak yetenek eklenmiştir. HeteroSim'in bu özgün yeteneği sayesinde, simülasyon varlığı olarak kodladığımız PDCA nesnelerini, bir gerçek dünya uygulaması olan Police yardımıyla yönetme olanağı elde edilmiştir. Böylece, Police modelinin (dolayısıyla PBM kavramının), PDCA yönetimindeki etkinliğini görebileceğimiz simülasyonlar düzenleyebilmek mümkün olmuştur. İkinci yöntemde (Kavram ispatı çalışması) ise mevcut iki PDCA platformu üzerinde, Police PBM modeli entegre edilerek yönetim için kullanılabilirliği gösterilmeye çalışılmıştır. Seçilen bu PDCA sistemlerinden birisi İTÜ TARBİL altyapısı, diğeri yakın zamanda popüler olan Blokzincir (Blockchain) platformlarıdır. İlk gerçek dünya PoC çalışması olarak TARBIL sistemi için, önce Bulut altyapısı ile PBM entegrasyon konuları araştırılmış ve PBM'in nasıl kullanılabileceği irdelenmiştir. Daha sonra aynı inceleme, bir JMS (Job Management System) olan ProActive isimli platform ile tekrarlanmıştır. İkinci gerçek dünya PoC çalışmasında ise merkeziyetsiz yüksek hesaplama sistem örneği olan blokzincir platformlarının mevcut yönetişim sorunları literatürden analiz edilmiştir. Daha sonra, bu sorunları politika tabanlı yönetim ile çözülebilirliği, mevcut blok zinciri platformlarının gerçekleşmiş yönetişim verilerine dayanarak analiz edilmiştir. Ardından, PBM üzerine kurulu yeni bir zincir üstü blokzinciri yönetişim modeli önerilmiştir. Önerilen yönetişim modeli, Ethereum blokzincir platformu üzerinde hayata geçirilmiş ve deneyimlerimiz paylaşılmıştır. PBM, anlaşılması kolay üst düzey ifadelerle yönetime olanak sağladığından, farklı bilgi düzeylerinden paydaşlara sahip blokzincir ekosistemlerine uygundur. Bu model, yalnızca mevcut zincir-dışı yönetişim modellerinde daha etkili olmakla kalmaz, aynı zamanda diğer zincir üstü yönetişim modellerinden daha basit ve daha kullanıcı dostudur. Ayrıca, kullandığımız merkezi olmayan kimlik kavramı, blok zinciri yönetişiminin karar verme süreci ile ilgili birçok sorunu çözme potansiyeline sahiptir. Yöntemimiz, iyi yönlendirilmiş bir yönetişim sağlarken merkeziyetsizliği, güvenliği ve adaleti güçlendirir. Ayrıca, geliştirilen yönetişim modelinin, DAO'ların yönetişim sorunlarına getireceği çözümler de bir analiz çalışması olarak irdelenmiş ve yayınlanmıştır.

Özet (Çeviri)

Being one of the advanced members of management systems, Policy Based Management (PBM) systems allow to dynamically change the strategy for managing the system and hence modify the behavior of a system, without changing its underlying implementation. The goal of this thesis is to investigate how the PBM can be used to satisfy the management requirements of general Parallel and Distributed Computing Architectures (PDCA) and Decentralized Computing Systems which can be seen as a sub category of PDCAs. Therefore, we performed a literature survey on policy based management of these systems in order to discover the state of the art and the technological issues that need to be addressed. The survey results show us that while the need for employment for decentralized systems has not yet been realized, the use of PBM in the PDCA field is still in its infancy. Next, we identified the requirements that must be met for policy based management of these systems. Then, in order to show the feasibility of satisfying the identified requirements, we used a policy based framework, called POLICE, which was developed by the author as a preparation step to this thesis. POLICE is a PBM platform for general purpose management of enterprise-scale systems. It has an object-oriented policy specification language, a policy deployment and enforcement infrastructure and a unique policy conflict handling capability. The several aspects of this framework have already been presented in a number of articles. In this thesis, we tried to demonstrate the efficiency and usability of policy based management approach on the management of PDCA systems and the governance of decentralized systems in two manners: through simulations and proof of concept studies on real-world systems. In the first method (Simulations), we have presented the effect of the defined policies on simulations of PDCAs. For this purpose, we first developed a universal model of PDCA systems based on the models in the literature. Then, based on our universal PDCA systems model, we developed a discrete event simulation framework (so-called HeteroSim) that can be used to simulate any PDCA scenario. In order to determine the policy types commonly used for the management of PDCA systems, we have again performed a literature survey. We tried to make the widest version of this set of policies supported in our simulations. In order to get idea about its accuracy and performance, we added HeteroSim, the capability to run workload traces of real-world PDCAs. The designed simulation metrics make it possible to obtain quantitative results about the efficiency of the PBM. On the other hand, to demonstrate the scalability of our simulator, we ran the same experiments on HeteroSim as the research conducted on various simulators. These experiment results are also shared comparatively in thexxvi thesis. The accuracy of HeteroSim is also analysed by running real-world workload traces in several scenarios and evaluating their outputs. In order to manage the components of simulated PDCAs with the Police PBM framework, we had to provide an integration between simulation entities (PDCA components) and real-world applications (Police enforcement elements). Simulation literature does not propose any solution for this purpose. That's why, we evolved HeteroSim to enable combining simulation and real-world software in one simulation session. We can rely on this model to build simulations that combine both simulated elements of well-known PDCA systems and already implemented elements of our PBM framework. Thus, we were able to arrange simulations in order to show efficiency of Police (and consequently effiencity of PBM concept) on the management of PDCA systems. In the second method (organized as two Proof of Concept studies), we chose real PDCA platforms to integrate and examine the efficiency of our PBM platform. One of these selected PDCA systems is the TARBİL platform operated by İTÜ, and the other is the Blockchain platform, which is an example of the recently emerging distributed ledger technology. As the first PoC (Proof of Concept) study, we focused on the TARBİL system. For this purpose, firstly, the transformation of the existing software structure of the TARBİL system, which will enable parallel processing according to the cluster model, was designed. Next, we examined the usability of the PBM concept for cloud-based conversion and management of the TARBİL system. We then conducted the same examination with the JMS (Job Management System) platform called ProActive. For the second PoC, we analyzed the challenges in the Literature related to governance of Blockchain platforms (which are examples of decentralized high performance computing systems). Next, PBM adoption was analyzed based on actual governance data of existing blockchain platforms to address the issues we discovered. In this analysis, the real governance proposals of the three Blockchain platforms were examined one by one, and the feasibility of similar governance with policies was examined. After this analysis, we propose, for the first time in the literature, a new onchain blockchain governance model that leverages both PBM and decentralized identity technologies to address the challenges posed by existing blockchain systems. In this on-chain governance model we have developed, change proposals are defined as policy. These proposals, which can be easily understood by stakeholders at every level of knowledge, are immediately put into use in the system, if accepted after a voting stage in the governance process. In the voting process of the proposals, the stakeholders can vote directly or delegate their voting rights to the delegates, if they wish, according to the liquid democracy model. As digital identities are used for onboarding stakeholders into the system and voting processes, the security of the governance process is taken to a much higher level compared to existing models. Actors must prove that they have different types of cryptographically verifiable credentials according to user types with their digital identities in the Self-SovereignIdentity model. Another uniqueness of this model is that, thanks to the security level achieved through digital identities, actors in governance can vote with varying weights depending on their roles and the amount of digital assets in the system. Moreover, thanks to the eligible balance concept we have developed, actors do not have to lock their digital assets during the governance decision-making process.xxvii We have realized the design of the proposed model and the implementation of the smart contracts by choosing the Ethereum blockchain platform as an example and shared our experiences in this work. The security risks of the proposed model were handled within the scope of thread analysis, and a design change was made for the detected vulnerabilities. Since it allows controlling the behavior of the system via higher level expressions that are easy to understand, the PBM will obviously fit in well with blockchain ecosystems having stakeholders from different knowledge levels. This model is not only more effective regarding existing off-chain governance models but also is simpler and more user friendly than other on-chain governance models. Besides, the decentralized identity concept we have involved has the potential to solve many problems related to decision-making process of blockchain governance and fortifying decentralization, security and fairness while ensuring well-directed governance. Decentralized Auotonomous Organizations (DAOs), virtual companies implemented as smart contracts and living on blockchains, also need a governance model similar to the blockchain platform itself. Because DAOs have governance processes that work in decentralized ways, like the Blockchain platforms they are on. We first examined the governance problems of DAOs in the literature in order to show that the proposed governance model can also be applied at the smart contract level. Next, we reviewed the development platforms most commonly used to implement existing DAOs. In this way, we were able to analyze how the problems in the literature occur in DAOs implemented using these platforms. After all these steps, how the proposed governance model can help to solve to the governance problems of DAOs is also handled as an analysis activity and published as an article. As a result of all these analysis studies, we have seen that the policy-based management approach has a wide usage area in PDCA and decentralized computing platforms. Furthermore, our decentralized governance model is not only more effective than existing off-chain governance models, it is also simpler and more flexible than on-chain models.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    576712

    The role of taxation in European Union Sovereign debt crisis

    Vergilendirmenin Avrupa Birliği kamu borçları krizi üzerindeki etkisi

    SEMİHA ÖZTÜRK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    EkonomiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Avrupa Çalışmaları Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. GÜL İPEK TUNÇ

  2. Tez No

    637426

    Understanding twitter users' behaviour by social network analysis during disasters

    Afet durumunda twıtter kullanıcılarının sosyal ağ analizi ile davranışını anlama

    GÖZDE MERVE DEMİRCİ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ŞULE ITIR SATOĞLU

    DOÇ. DR. GÜLÜSTAN DOĞAN

  3. Tez No

    888488

    Istoken : The digital revolution of fractional Ownership & Real estate tokenization model in Türkiye

    Istoken : Türkiye'de parçalı mülkiyetin dijital devrimi ve gayrimenkul tokenizasyon modeli

    GÖKSU SABUNCUOĞLU

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Ekonomiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Gayrimenkul Geliştirme Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. KEREM YAVUZ ARSLANLI

  4. Tez No

    858717

    Deep Q-Network based cryptocurrency investment strategies using transformer function approximator

    Transformer fonksiyon yaklaşımcısını kullanarak derin Q-Ağı tabanlı kripto para yatırım stratejileri

    TUNA ALAYGUT

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolÖzyeğin Üniversitesi

    Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ EMRE SEFER

  5. Tez No

    836741

    FLAGS framework and decentralized federated learning under device volatility

    FLAGS platformu ve cihaz dalgalanması durumunda merkeziyetsiz federe öğrenme

    AHNAF HANNAN LODHI

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolKoç Üniversitesi

    Bilgisayar Bilimleri ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ÖZNUR ÖZKASAP

    YRD. DOÇ. DR. BARIŞ AKGÜN

Geri Dön