Geri Dön

PusOS: An operating system approach in supervisor mode forfog computing

PusOS: Sis bilişim için süpervizör modunda bir işletim sistemi yaklaşımı

  1. Tez No: 875219
  2. Yazar: MUHAMMED NUMAN İNCE
  3. Danışmanlar: PROF. DR. MELİH GÜNAY
  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: 2024
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Akdeniz Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 93

Özet

Endüstrinin dijitalleşme devriminin ardından gelişen Nesnelerin İnterneti konsepti; verinin toplanması, depolanması ve işlenme süreçlerini doğrudan etkilemiştir. Şimdiye kadar akıllı küçük cihazların ürettiği verilerin ele alınması bulut bilişim, büyük veri ve Yüksek Performanslı Hesaplama kapsamında ele alınmaktaydı. Fakat son on yılda artan IoT cihaz sayısı ve hızlı yanıt alma beklentileri, yeni hesaplama yaklaşımlarının doğmasına neden olmuştur. Bu doğrultuda oluşan yeni trend ise sis bilişim olarak karşımıza çıkmaktadır. Sis bilişim, hizmet kalitesini artırmak için bilgi işlem, depolama ve ağ oluşturmayı, son kullanıcılara ve cihazlara yaklaştırarak gecikmeyi azaltmayı hedeflemektedir. Her bilişim sistemi gibi sis bilişim de ihitiyaçları karşılamak için bir hesaplama ortamını kullanmaktadır. Şimdiye kadar yapılan sis bilişim çalışmalarında, yaygın olarak bulut sunucu sistemlerinin domine ettiği Linux işletim sistemi sis bilişim altyapı ve hizmet uygulamalarının sunulmasında kullanılmıştır. Bu durum her ne kadar mevcut teknoloji ortamında eldeki hızlı bir çözüm gibi görülse de, sistem seviyesindeki geliştirme süreçleri ve yaygınlaştırma zorlukları bakımından uzun vadede sürdürülebilir olamayacaktır. Bunun için, bu doktora çalışmamızda, Sis bilişimin hedeflediği gecikme zamanı azaltmasını ve ara katman hedeflerini sistemsel düzeyde ele alarak farklı bir yaklaşımla yeni bir sis bilişim işletim sistemi konsepti öneriyoruz. Bu işletim sistemi, sis bilişimin asgari niteliklerini sağlamak koşuluyla, sadece çekirdek alanında supervisor modda ve donanımsal düzeyde açık kaynak komut seti olan RISC-V mimarisi üzerinde çalışmaktadır. PusOS adını verdiğimiz bu sistem, kullanıcı alanına sahip olmadan sadece kernel alanında, veri toplama, depolama ve işleme gibi sis bilişim gereklerini yerine getirirken RISC-V çalışma modları yardımıyla da sağlam bir sanallaştırma izolasyonu sunmaktadır. PusOS, sis bilişim uygulama katmanını, özelleştirilebilir bir nano çekirdek kullanarak gerçeklemektedir. Nano çekirdek yapısı içine modüler şekilde tanımlanan sadece etki alanı içeren uygulama katmanı sayesinde daha kolay dağıtabilir ve kompakt bir sistem elde edilir. Yaptığımız deneyler sonucu, veri toplama ve depolama yönlerinde Linux bir sistemden nasıl hızlı olduğunu, sanallaştırma testleriyle de hata tolerans ve göç etme yeteneklerinin başarısını gösteriyoruz. Bunun yanısıra PusOS açık kaynak ve özgür lisans ile geliştirilen kod tabanı sayesinde farklı sis bilişim projelerinde test yatağı olarak ta kullanılabilecektir.

Özet (Çeviri)

The rise of connected devices in the Internet of Things era has accelerated industry digitization, prompting significant innovations in data collection, storage, and processing strategies. Last decade, we witnessed the handling of data produced by smart small devices has been handled within the scope of cloud computing, big data and high performance computing (HPC). However, the surging number of IoT devices and real-time needs necessitated new computing paradigms. And the new trend that has become more famous in this direction is Fog computing. Fog computing aims to reduce latency by bringing computing, storage, and networking closer to devices and end users to improve quality of service. Like every computing system, Fog computing also need to use a computing environment to meet requirements. The Linux operating system, which is widely used in cloud server systems, is used to present Fog computing infrastructure and service applications to date. Although this trend may seem like a practical solution in the current technology stack, it will not be sustainable in the long term in terms of system-level development processes and distribution deployment aspects. The fact that Fog computing has a middleware architecture necessitates the use of fewer resources and a compact operating system structure. Therefore, this doctoral research proposes PusOS, a novel Fog computing operating system designed to minimize latency and meet middleware requirements. Built on the open-source RISC-V architecture, PusOS leverages hardware-level virtualization by running solely in supervisor mode with a nanokernel handling data collection, storage, and processing – all within the kernel space, eliminating the need for a user space. This streamlined design, featuring modular domain-specific application stacks within the nanokernel, translates to a compact and easily deployable system. Experiments show PusOS significantly outperforms Linux in data collection and storage tasks, while virtualization tests confirm its effectiveness in fault tolerance and application migration. Furthermore, PusOS's open-source nature makes it a valuable test platform for further Fog computing research and development.

Benzer Tezler

  1. Kentsel lojistik çerçevesinde PUDO noktalarının incelenmesi: Diyarbakır ilinde bir alan çalışması

    Examination of PUDO points: A field study in Diyarbakır province

    BÜLENT BİNGÖL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    UlaşımHasan Kalyoncu Üniversitesi

    Uluslararası Ticaret ve Lojistik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. İBRAHİM AKBEN

  2. Bağ dağıtılmış dosya sistemi

    Başlık çevirisi yok

    GÜRHAN MENDERES

  3. Enflasyon altında yatırım analizleri

    Investment analyses under inflation

    H.ASLINUR KAHRAMAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1992

    Ekonomiİstanbul Teknik Üniversitesi

    PROF. DR. ETHEM TOLGA

  4. Optimal construction site layout considering safety and cost aspects

    İnşaat projelerinde şantıye yerleşmesini güvenlik ve fiyat bakımından optımum yapmak

    SIAMAK BAZAATI

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    Mühendislik BilimleriÇukurova Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. EMEL ORAL