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Papers by Artur Baruchi

Anais do XIV Simpósio em Sistemas Computacionais de Alto Desempenho (WSCAD 2013)

Entre as principais motivações de adesão à Computação na Nuvem pode-se citar a otimização de recu... more Entre as principais motivações de adesão à Computação na Nuvem pode-se citar a otimização de recursos computacionais e controle de custos. A melhora no uso de recursos computacionais deve ser alcançada tanto da perspectiva do usuário como do provedor. Entretanto, diferente do que ocorre em Data Centers tradicionais, os recursos da Nuvem são compartilhados entre diferentes usuários e, em geral, o provedor de serviços possui pouco ou nenhuma informação sobre o tipo de carga de trabalho submetido nas máquinas virtuais. Esta cenário pode levar a uma situação de distribuição de carga ruim resultando em violações de SLA e QoS. Através de uma metodologia analítica, este artigo apresenta a avaliação de duas estratégias de caracterização de carga de trabalho, ambas baseadas em técnicas de Aprendizagem de Máquina (Naive Bayes e Árvores de Decisão). Além disso, este trabalho discute e apresenta alguns índices de carga que podem ser coletados por agentes SNMP, impondo pouca sobrecarga ao sistem...

Um das principais características da tecnologia de virtualização é a Live Migration, que permite ... more Um das principais características da tecnologia de virtualização é a Live Migration, que permite que máquinas virtuais sejam movimentadas entre máquinas físicas sem a interrupção da execução. Esta característica habilita a implementação de politicas mais sofisticadas dentro de um ambiente de computação na nuvem, como a otimização de uso de energia elétrica e recursos computacionais. Entretanto, a Live Migration pode impor severa degradação de desempenho nas aplicações das máquinas virtuais e causar diversos impactos na infraestrutura dos provedores de serviço, como congestionamento de rede e máquinas virtuais co-existentes nas máquinas físicas. Diferente de diversos estudos, este estudo considera a carga de trabalho da máquina virtual um importante fator e argumenta que escolhendo o momento adequado para a migração da máquina virtual pode-se reduzir as penalidades impostas pela Live Migration. Este trabalho introduz a Application-aware Live Migration (ALMA), que intercepta as submissões de Live Migration e, baseado na carga de trabalho da aplicação, adia a migração para um momento mais favorável. Os experimentos conduzidos neste trabalho mostraram que a arquitetura reduziu em até 74% o tempo das migrações para os experimentos com benchmarks e em até 67% os experimentos com carga de trabalho real. A transferência de dados causada pela Live Migration foi reduzida em até 62%. Além disso, o presente introduz um modelo que faz a predição do custo da Live Migration para a carga de trabalho e também um algoritmo de migração que não é sensível à utilização de memória da máquina virtual.

ACM SIGOPS Operating Systems Review, 2014

10Th International Conference on Network and Service Management and Workshop, Nov 1, 2014

Virtual Machine (VM) live migration is key for implementing resource management policies to optim... more Virtual Machine (VM) live migration is key for implementing resource management policies to optimize metrics such as server utilization, energy consumption, and quality-ofservice. A fundamental challenge for VM live migration is its impact on both user and resource provider sides, including service downtime and high network utilization. Several VM live migration studies have been published in the literature. However, they mostly consider only system level metrics such as CPU, memory, and network usage to trigger VM migrations. This paper introduces ALMA, an Application-aware Live Migration Architecture that explores application level information, in addition to the traditional system level metrics, to determine the best time to perform a migration. Based on experiments with three real applications, by considering application characteristics to trigger the VM live migration, we observed a substantial reduction in data transferred over the network of up to 42% and the total live migration time decrease of up to 63%.

As Máquinas Virtuais ganharam grande importância com o advento de processadores multi-core (na pl... more As Máquinas Virtuais ganharam grande importância com o advento de processadores multi-core (na plataforma x86) e com o barateamento de componentes de hardware, como a memória. Por conta desse substancial aumento do poder computacional, surgiu o desafio de tirar proveito dos recursos ociosos encontrados nos ambientes corporativos, cada vez mais populados por equipamentos multi-core e com vários Gigabytes de memória. A virtualização, mesmo sendo um conceito já antigo, tornou-se novamente popular neste cenário, pois com ela foi possível utilizar melhor os recursos computacionais, agora abundantes. Este trabalho tem como principal foco estudar algumas das principais técnicas de gerência de recursos computacionais em ambientes virtualizados. Apesar de muitos dos conceitos aplicados nos projetos de Monitores de Máquinas Virtuais terem sido portados de Sistemas Operacionais convencionais com pouca, ou nenhuma, alteração; alguns dos recursos ainda são difíceis de virtualizar com eficiência ...

Lecture Notes in Computer Science, 2011

ABSTRACT Elasticity is an important feature in cloud computing environments. This feature allows ... more ABSTRACT Elasticity is an important feature in cloud computing environments. This feature allows a Virtual Machine to adapt resource allocation according to the nature of its workload. Until now, most memory elasticity implementations require human intervention. The implementation of memory elasticity is not very straightforward, due to old Operating System concepts; in general an Operating System assumes that all installed memory will be static and will not increase or decrease until the next shutdown. This paper compares two techniques for the implementation of memory elasticity, one based on the concept of Exponential Moving Average and the other based on Page Faults. To compare these modes of implementation, a method to measure allocation efficiency based on the space-time product was used. With an Exponential Moving Average, memory could be used more efficiently. When Page Faults were used as the main criteria to allocate or remove memory, the performance improved when compared to the Exponential Moving Average technique.

IEEE Latin America Transactions, 2015

ABSTRACT A key feature in virtualization technology is the Live Migration, which allows a Virtual... more ABSTRACT A key feature in virtualization technology is the Live Migration, which allows a Virtual Machine (VM) to be moved from a physical host to another without execution interruption. This feature enables the implementation of more sophisticated policies inside a cloud environment, such as energy and computational resources optimization, and improvement of quality-of-service. However live migration can impose severe performance degradation for the VM application and cause multiple impacts in service provider infrastructure, such as network congestion and co-located VM performance degradation. Different of several studies we consider the VM workload an important factor and we argue that carefully choosing a proper moment to migrate a VM can reduce the live migration penalties. This paper introduces a method to identify the workload cycles of a VM and based on that information it can postpone or, in some situations. In our experiments, using relevant benchmarks the proposed method was able to reduce up to 43% of network data transfer and reduce up to 74% of live migration time when compared to traditional consolidation strategies that perform live migration without considering the VM workload.

Parallel and Distributed Computing and Systems / 790: Software Engineering and Applications, 2012

ABSTRACT Workload characterization is an important feature in a cloud environment. Using a fast a... more ABSTRACT Workload characterization is an important feature in a cloud environment. Using a fast and accurate characterization cloud providers can allocate virtual machines in physical hosts that best fit a specific workload and improve the overall performance without new investments. Current strategies of workload characterization are based on complex algorithms that are difficult to apply in a cloud environment with thousands of virtual machines running. Other strategies to characterize virtual machines rely on several changes in a hypervisor, or virtual machine layer, and are hypervisor- dependent. This paper presents a hypervisor agnostic characterization methodology that uses standard metrics of Processor and Memory utilization, available in SNMP. Collected data are normalized and applied to a low computational cost decision tree, that is able to characterize a virtual machine in a customizable time window. As evaluation, some tests were performed in different hypervisors (KVM, Xen and VMWare) running spec benchmark and in real workloads, such as Hadoop Cluster in Rackspace and a production Web Server running in a VMWare Farm. Results showed that our methodology is able to infer a very accurate characterization.

10th International Conference on Network and Service Management (CNSM) and Workshop, 2014

The main advantage when using virtualization technology is to improve resource usage. Besides tha... more The main advantage when using virtualization technology is to improve resource usage. Besides that, virtualization is the main technology involved in cloud computing. This paradigm's goal is the resource sharing however sharing resources, isn't trivial and, for example, adding or removing memory should be done carefully. Our current work presents a mechanism for virtual machines dynamic memory allocation based on exponential moving average. By means of experiences with two different benchmarks, it was observed that using the proposal, the VMs were able to adapt and support high memory demand fluctuation and, in some cases, with low performance degradation of 3%.

Com o ressurgimento da Virtualização, uma das suas principais aplicações é a criação de ambientes... more Com o ressurgimento da Virtualização, uma das suas principais aplicações é a criação de ambientes de testes e homologação de sistemas. Isso se deve principalmente às características que um ambiente virtualizado deve possuir, como encapsulamento e isolamento. Entretanto, existem, nos dias atuais, diversas tecnologias de virtualização, como a paravirtualização e a virtualização completa, cada uma com características específicas que podem beneficiar ou prejudicar determinados tipos de testes. Neste trabalho serão abordadas algumas das principais técnicas de virtualização e como o uso de uma determinada técnica pode influenciar os resultados finais de um teste de software. Para mensurar e avaliar as principais técnicas de virtualização foi utilizado o monitor de máquinas virtuais Xen e um benchmark de compilação para verificar a sobrecarga imposta pela camada de software adicional existente em quase todos os sistemas virtualizados. A análise dos resultados demonstrou que a paravirtualização possui desempenho muito próximo ao de uma máquina tradicional (6,5% pior para o teste executado) sendo esta a melhor opção para a realização de testes de sistemas. Já ambientes que utilizam virtualização completa apresentam um desempenho inferior (68,5% pior para o teste executado), mas que é compensado por manter o código fonte do Sistema Operacional inalterado.

This paper will analyze the influence of the scheduler algorithms in network throughput of a virt... more This paper will analyze the influence of the scheduler algorithms in network throughput of a virtualized environment. For research tools, Xen will be used as Virtual Machine Monitor and the Credit Scheduler as scheduler algorithm. The experimental results show that under specific configurations changes in some scheduler's parameters can influence in high degree the observed network throughput. Resumo. Neste artigo, será analisada a influência dos algoritmos de escalonamento na vazão de rede em um ambiente virtualizado. Como ferramentas de estudo serão utilizadas o Xen como monitor de máquinas Virtuais e o algoritmo de escalonamento Credit Scheduler. Após a análise dos resultados experimentais, pode-se verificar que, em determinadas configurações, algumas alterações nos parâmetros do escalonador podem influenciar de forma bastante acentuada a taxa observada de vazão da rede.

Many researches related to resource management in Virtual Machines are being performed. However, ... more Many researches related to resource management in Virtual Machines are being performed. However, the proposals until now are very expensive, such as Live Migration, or have a prohibitive complexity, like resource managements based on application's response time. This work has the main objective to propose a simple mechanism for memory management and a better response time. Preliminary tests have shown memory save up to 54%. Resumo. Muitos trabalhos relacionados ao gerenciamento de recursos em Máquinas Virtuais vêm sendo realizado. Entretanto, os trabalhos existentes até o momento possuem um custo muito alto, como no caso da Live Migration ou complexidade proibitiva, como ocorre em gerenciamento de recursos baseado em tempo de resposta de uma aplicação especifica. Este trabalho tem como principal objetivo propor um mecanismo de gerenciamento de memória simples de ser implementado e com melhor tempo de resposta. Testes preliminares demonstraram ganho de memória de até 54%.

Anais do XIV Simpósio em Sistemas Computacionais de Alto Desempenho (WSCAD 2013)

ACM SIGOPS Operating Systems Review, 2014

10Th International Conference on Network and Service Management and Workshop, Nov 1, 2014

Lecture Notes in Computer Science, 2011

IEEE Latin America Transactions, 2015

Parallel and Distributed Computing and Systems / 790: Software Engineering and Applications, 2012

10th International Conference on Network and Service Management (CNSM) and Workshop, 2014