Nomadic fog storage

Abstract

Mobile services incrementally demand for further processing and storage. However, mobile devices are known for their constrains in terms of processing, storage, and energy. Early proposals have addressed these aspects; by having mobile devices access remote clouds. But these proposals suffer from long latencies and backhaul bandwidth limitations in retrieving data. To mitigate these issues, edge clouds have been proposed. Using this paradigm, intermediate nodes are placed between the mobile devices and the remote cloud. These intermediate nodes should fulfill the end users’ resource requests, namely data and processing capability, and reduce the energy consumption on the mobile devices’ batteries. But then again, mobile traffic demand is increasing exponentially and there is a greater than ever evolution of mobile device’s available resources. This urges the use of mobile nodes’ extra capabilities for fulfilling the requisites imposed by new mobile applications. In this new scenario, the mobile devices should become both consumers and providers of the emerging services. The current work researches on this possibility by designing, implementing and testing a novel nomadic fog storage system that uses fog and mobile nodes to support the upcoming applications. In addition, a novel resource allocation algorithm has been developed that considers the available energy on mobile devices and the network topology. It also includes a replica management module based on data popularity. The comprehensive evaluation of the fog proposal has evidenced that it is responsive, offloads traffic from the backhaul links, and enables a fair energy depletion among mobiles nodes by storing content in neighbor nodes with higher battery autonomy.

Os serviços móveis requerem cada vez mais poder de processamento e armazenamento. Contudo, os dispositivos móveis são conhecidos por serem limitados em termos de armazenamento, processamento e energia. Como solução, os dispositivos móveis começaram a aceder a estes recursos através de nuvens distantes. No entanto, estas sofrem de longas latências e limitações na largura de banda da rede, ao aceder aos recursos. Para resolver estas questões, foram propostas soluções de edge computing. Estas, colocam nós intermediários entre os dispositivos móveis e a nuvem remota, que são responsáveis por responder aos pedidos de recursos por parte dos utilizadores finais. Dados os avanços na tecnologia dos dispositivos móveis e o aumento da sua utilização, torna-se cada mais pertinente a utilização destes próprios dispositivos para fornecer os serviços da nuvem. Desta forma, o dispositivo móvel torna-se consumidor e fornecedor do serviço nuvem. O trabalho atual investiga esta vertente, implementado e testando um sistema que utiliza dispositivos móveis e nós no “fog”, para suportar os serviços móveis emergentes. Foi ainda implementado um algoritmo de alocação de recursos que considera os níveis de energia e a topologia da rede, bem como um módulo que gere a replicação de dados no sistema de acordo com a sua popularidade. Os resultados obtidos provam que o sistema é responsivo, alivia o tráfego nas ligações no core, e demonstra uma distribuição justa do consumo de energia no sistema através de uma disseminação eficaz de conteúdo nos nós da periferia da rede mais próximos dos nós consumidores.