С помощью моделирования системы туманной обработки видео от камер наблюдения получена оценка оптимального количества камер.
Ключевые слова: облачные вычисления, туманные вычисления, моделирование информационных систем.
В последние годы много внимания уделяется парадигме туманных вычислений, которая позволяет бороться с такими проблемами облачных вычислений как большие задержки и избыточная загрузка сети [1]. Цель данной работы состояла в оптимизации системы туманной обработки видео от камер наблюдения (рис. 1). Был использован пакет моделирования iFogSim [2, 3].
Рис. 1. Варианты размещения модулей приложения
Перед моделированием должны быть известны параметры модулей распределенного ПО (табл. 1), граф их взаимодействия, параметры (табл. 2) и топология аппаратных средств.
Таблица 1
Параметры модулей приложения
|
Детектор движения |
Классифи-катор |
Трекер |
Интерфейс пользова-теля |
|
|
Объем выходного кортежа данных, Мбайт |
2 |
2,1 |
0,1 |
0 |
|
Затраты на кортеж, миллионов инструкций (MI) |
1000 |
2000 |
1000 |
500 |
|
Объем ОЗУ на модуль не считая данных, Мбайт |
10 |
10 |
10 |
10 |
Таблица 2
Параметры аппаратных средств
|
Облако |
Прокси-сервер |
Роутер |
Камера |
|
|
Производительность, MIPS |
44800 |
2800 |
2800 |
500 |
|
Оперативная память, Гбайт |
40 |
4 |
4 |
1 |
|
Пропускная способность восходящего канала, Мбит/с |
0,1 |
100 |
100 |
100 |
|
Пропускная способность нисходящего канала, Мбит/с |
100 |
100 |
100 |
100 |
|
Потребляемая мощность, Вт |
1600 |
110 |
110 |
90 |
На рис. 2–4 приведены результаты моделирования для топологии с одним роутером и различным количеством камер.
Рис. 2. Загрузка сети в зависимости от количества камер
Для 2...5 камер система смогла разместить модули приложения на роутере, что обеспечило низкие задержки и загрузку сети.
Рис. 3. Энергопотребление в зависимости от количества камер
При 10 и более камерах модули приложения затребовали столько ресурсов, что их удалось разместить только в облаке. В результате задержки и загрузка ухудшились на порядок.
Рис. 4. Задержка системы в зависимости от количества камер
Промежуточные точки для 6...9 камер выглядят загадочно. Возможно, система размещала в облаке только часть модулей приложения, что приводило к избыточным пересылкам данных в облако и обратно. Во всяком случае, моделирование позволяет найти оптимальное количество камер на один роутер 4 или 5 (при данных параметрах ПО и аппаратных средств).
Литература:
- Sabireen H., Neelanarayanan V. A review on fog computing: architecture, fog with IoT, algorithms and research challenges //Ict Express. — 2021. — Т. 7. — №. 2. — С. 162–176.
- Gupta H. et al. iFogSim: A toolkit for modeling and simulation of resource management techniques in the Internet of Things, Edge and Fog computing environments // Software: Practice and Experience. — 2017. — Т. 47. — №. 9. — С. 1275–1296.
- Mahmud R. et al. IFogSim2: An Extended iFogSim Simulator for Mobility, Clustering, and Microservice Management in Edge and Fog Computing Environments // arXiv preprint arXiv:2109.05636. — 2021.
