Pós-Graduação em Ciência da Computação – UFPE
Defesa de Tese de Doutorado Nº 706
Aluno: Vladimir Gualberto da Silva
Orientador: Prof. Nelson Souto Rosa
Coorientador: Prof. Fernando Antônio Aires Lins (UFRPE)
Título: IRaS-IoT: UMA SOLUÇÃO ADAPTATIVA PARA O GERENCIAMENTO DE ENERGIA EM AMBIENTES IOT
Data: 06/08/2026
Hora/Local: 8h – Virtual – Interessados em assistir entrar em contato com o aluno
Banca Examinadora:
Prof. Paulo Romero Martins Maciel (UFPE / Centro de Informática)
Prof. Eduardo Antônio Guimarães Tavares (UFPE/ Centro de informática)
Prof. Gustavo Rau de Almeida Callou (UFRPE / Departamento de Computação)
Prof. Admilson Ribamar Lima Ribeiro (UFS / Departamento de Computação)
Prof. Rafael Lopes Gomes (UECE/ Centro de Ciências e Tecnologia)
RESUMO:
Os avanços na Internet das Coisas (do inglês Internet of Things – IoT ) trouxeram diversos
desafios em múltiplos domínios, criando oportunidades para novas soluções nas áreas de cidades inteligentes, hospitais inteligentes, indústria 4.0 e sistemas de transporte inteligentes. O grande volume de dados e alta demanda de processamento das aplicações IoT, normalmente tratadas por provedores de nuvem, tornam essa abordagem custosa em termos de armazenamento, processamento, latência e também financeiramente. Esse cenário levou ao surgimento do paradigma de fog computing, que possibilita o uso integrado de recursos de dispositivos da fog e da nuvem. Nesse contexto, tecnologias de virtualização leve, como contêineres, passaram a ser amplamente utilizadas para o isolamento e a portabilidade de aplicações IoT em diferentes dispositivos da infraestrutura fog-cloud. Dessa forma, um dos principais desafios torna-se o gerenciamento dessas aplicações em contêineres, que podem migrar dinamicamente entre dispositivos da fog e a nuvem, e vice-versa. Esse gerenciamento é necessário para preservar o desempenho da aplicações e a experiência do usuário, ao mesmo tempo que considera os custos financeiros dos recursos da nuvem, especialmente em cenários críticos, como a falta de recursos (e.g., bateria) em nós da fog. A migração de contêineres torna-se especialmente crítica em dispositivos alimentados por bateria, cuja autonomia energética é uma preocupação, principalmente em cenários onde os dispositivos não estão próximos de fontes de energia contínua. A eficiência nesse gerenciamento prolonga a vida útil das baterias e contribui para a operação ininterrupta dos dispositivos. No entanto, as soluções existentes não consideram o consumo de energia dos dispositivos IoT e o custo financeiro da nuvem no processo de migração. Para resolver esse desafio, este trabalho propõe IRaS-IoT (Intelligent Replacement as a Service for IoT ), uma solução para migrar contêineres autonomamente entre fog e a nuvem com objetivo de aumentar o tempo de vida dos dispositivos IoT. Com base no modelo MAPE-K (Monitor, Analyze, Plan, Execute and Knowledge), IRaS-IoT monitora os recursos do ambiente, analisa-os, planeja e executa as ações necessárias para realocar os contêineres. A solução adota redes neurais para decidir sobre a migração de contêineres e a distribuição da carga de trabalho de acordo com o consumo de energia dos dispositivos. No que diz respeito aos custos financeiros relacionados à migração para a nuvem, em cenários onde os nós da fog ficam sobrecarregados, IRaS-IoT também pode migrar contêineres para um provedor de nuvem, selecionando a opção mais econômica entre os provedores disponíveis. Uma avaliação experimental da IRaS-IoT foi conduzida com o propósito de analisar quatro objetivos principais. O primeiro objetivo foi avaliar se a solução consegue balancear o consumo de energia entre os nós locais da fog. O segundo foi verificar se IRaS-IoT é capaz de distribuir contêineres de aplicações IoT entre o ambiente cloud–fog. O terceiro consistiu em avaliar o impacto da solução na extensão da vida útil da bateria dos dispositivos da fog. Por fim, o quarto objetivo foi analisar o custo financeiro associado à migração de contêineres para provedores de nuvem. Os resultados experimentais mostram que para o estudo de caso dessa tese IRaS-IoT melhora o consumo de energia em até 18%, prolonga a vida útil da bateria em 34% e diminui os custos operacionais em nuvem quando comparado ao cenário sem o uso da IRaS-IoT.
Palavras-chave: Internet das Coisas. Contêineres. Migração. Gerenciamento de Energia.
Computação em Nuvem. Sistemas Adaptativos.
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