HIP based mobility for Cloudlets
| Title: | HIP based mobility for Cloudlets |
| Author(s): | Toivonen, Juhani |
| Contributor: | University of Helsinki, Faculty of Science, Department of Computer Science |
| Discipline: | Computer science |
| Language: | English |
| Acceptance year: | 2015 |
| Abstract: |
Computation offloading can be used to leverage the resources of nearby computers to ease the computational burden of mobile devices. Cloudlets are an approach, where the client's tasks are executed inside a virtual machine (VM) on a nearby computing element, while the client orchestrates the deployment of the VM and the remote execution in it.
Mobile devices tend to move, and while moving between networks, their address is prone to change. Should a user bring their device close to a better performing Cloudlet host, migration of the original Cloudlet VM might also be desired, but their address is then prone to change as well. Communication with Cloudlets relies on the TCP/IP networking stack, which resolves address changes by terminating connections, and this seriously impairs the usefulness of Cloudlets in presence of mobility events.
We surveyed a number of mobility management protocols, and decided to focus on Host Identity Protocol (HIP). We ported an implementation, HIP for Linux (HIPL), to the Android operating system, and assessed its performance by benchmarking throughput and delay for connection recovery during network migration scenarios.
We found that as long as the HIPL hipfw-module, and especially the Local Scope Identifier (LSI) support was not used, the implementation performed adequately in terms of throughput. On the average, the connection recovery delays were tolerable, with an average recovery time of about 8 seconds when roaming between networks. We also found that with highly optimized VM synthesis methods, the recovery time of 8 seconds alone does not make live migration favourable over synthesizing a new VM.
We found HIP to be an adequate protocol to support both client mobility and server migration with Cloudlets. Our survey suggests that HIP avoids some of the limitations found in competing protocols. We also found that the HIPL implementation could benefit from architectural changes, for improving the performance of the LSI support.
Liikkuvassa tietojenkäsittelyssä laskennan ulkoistaminen on menetelmä, jolla voidaan käyttää ympäristössä olevien tietokoneiden resursseja keventämään mobiililaitteeseen kohdistuvaa laskennallista rasitusta. Cloudletit ovat eräs ratkaisu mobiililaskennan ulkoistamiseen, jossa laitteessa suoritettavia tehtäviä siirretään suoritettavaksi tietokoneessa ajettavaan virtuaalikoneeseen. Mobiililaite ohjaa virtuaalikoneen luomista ja siinä tapahtuvaa laskentaa verkon yli.
Mobiililaitteen taipumus liikkua käyttäjänsä mukana aiheuttaa haasteita nykyisen TCP/IP protokollapinon joustavuudelle. Mobiililaitteen siirtyessä verkosta toiseen, on tyypillistä että sen IP-osoite vaihtuu. Mikäli mobiililaite siirtyy lähelle Cloudlet-isäntäkonetta, joka olisi resurssiensa ja tietoliikenneyhteyksiensä puolesta suotuisampi käyttäjän tarpeisiin, voi käyttäjän Cloudlet-virtuaalikoneen siirtäminen olla toivottavaa. Tällöin kuitenkin myös virtuaalikoneen osoite voi vaihtua. TCP/IP ratkaisee osoitteen vaihtumisen katkaisemalla yhteyden, mikä käyttäjien liikkuvuutta rajoittavana tekijänä tekee Cloudlet-ratkaisun käytöstä vähemmän houkuttelevaa.
Tässä tutkielmassa tutustuimme joukkoon sopivaksi arvioimiamme liikkuvuutta tukevia protokollia, ja valitsimme niistä HIP -protokollan lähempää tarkastelua varten. Teimme HIP for Linux -protokollaohjelmistosta sovituksen Android-käyttöjärjestelmälle ja tutkimme sen soveltuvuutta liikkuvuuden tukemiseen mittaamalla sen avulla muodostetuilla yhteyksillä saavutettavia siirtonopeuksia sekä yhteyden palautumiseen kuluvaa aikaa osoitteenvaihdosten yhteydessä.
Mikäli HIPL:in hipfw-moduuli, ja erityisesti sen LSI-tuki (IPv4-sovellusrajapinta) ei ollut käytössä, mittaustemme mukaan protokollatoteutus suoriutui Cloudlet-käyttöön riittävän hyvin siirtonopeuksien suhteen. Lisäksi yhteyksien palauttaminen osoitteenvaihdosten yhteydessä sujui siedettävässä ajassa, keskimäärin noin kahdeksassa sekunnissa. Hyvin optimoitujen Cloudlet-virtuaalikoneiden synteesimenetelmien vuoksi kahdeksan sekunnin toipumisaika yksinään ei tarjoa virtuaalikoneen siirtämisestä merkittävää etua uuden luomiseen nähden.
HIP protokolla soveltuu yhteydenpitoon sekä mobiililaitteesta Cloudlet-isäntäkoneille, että Cloudlet-virtuaalikoneeseen; pienehkön kirjallisuuskatsauksen perusteella muita oleellisia protokollia hieman paremmin. Tunnistimme myös uudistamistarpeen HIPL-toteutuksen arkkitehtuurissa LSI-tuen suorituskyvyn parantamiseksi.
|
Files in this item
| Files | Size | Format | View |
|---|---|---|---|
| gradu_toivonen.pdf | 733.3Kb |
This item appears in the following Collection(s)
-
Faculty of Science [4203]