Published June 11, 2020 | Version v1
Publication

Preemptive Resource Provisioning for Container-Based Audio/Video Encrypted Collaboration Applications

  • 1. Ghent University
  • 2. Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Description

The massive industrial adoption of cloud technology has led to research into cloud-enabling traditional applications. The EMD research project proposes an elastic, reliable, and secure cloud-enabled Audio and Video (A/V) collaboration platform in replacement of a reliable hardware appliance based which had fixed constraints in terms of scalability. In this context, this article introduces heuristics and architectures that efficiently and preemptively allocate EMD's A/V encrypted and container-based software components in the cloud. A software solution based on Kubernetes, a production-grade container orchestration platform, is compared with another solution focused on dedicated VMs. Both implement resource allocation heuristics that take into account the project's requirements and location-aware encryption enforcement necessities: encryption is enforced for more sensitive data. A company training scenario with dynamically distributed instructors is modelled using existing A/V stream concepts, and component prototypes are extended to support encryption and containerisation, whose prototype performance evaluation drives the investigation of heuristics and architectures and feeds their larger-scale simulation-based assessment. Results show that container orchestration costs are at least 52% lower than dedicated VMs for this scenario, but rely on relaxing a project requirement: the time taken to establish a new streaming session was to be kept below 2 s. The switch to orchestrated containers raised this up to a maximum of 2.5 s.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

أدى الاعتماد الصناعي الهائل للتكنولوجيا السحابية إلى البحث في التطبيقات التقليدية التي تمكّن السحابة. يقترح مشروع أبحاث EMD منصة تعاون مرنة وموثوقة وآمنة تعتمد على السحابة السمعية والبصرية (A/V) لتحل محل الأجهزة الموثوقة القائمة على قيود ثابتة من حيث قابلية التوسع. في هذا السياق، تقدم هذه المقالة الاستدلال والأبنية التي تخصص بكفاءة وبشكل استباقي مكونات البرامج المشفرة والحاوية في السحابة. تتم مقارنة حل برمجي يعتمد على Kubernetes، وهي منصة لتنسيق الحاويات من فئة الإنتاج، بحل آخر يركز على الأجهزة الافتراضية المخصصة. يقوم كلاهما بتنفيذ عمليات الاستدلال لتخصيص الموارد التي تأخذ في الاعتبار متطلبات المشروع ومتطلبات إنفاذ تشفير الموقع: يتم فرض التشفير على البيانات الأكثر حساسية. يتم نمذجة سيناريو تدريب الشركة مع المدربين الموزعين ديناميكيًا باستخدام مفاهيم دفق الصوت والصورة الحالية، ويتم توسيع النماذج الأولية للمكونات لدعم التشفير والحاويات، التي يقود تقييم أداء نموذجها الأولي التحقيق في الاستدلال والهندسة المعمارية ويغذي تقييمها القائم على المحاكاة على نطاق أوسع. تظهر النتائج أن تكاليف تنسيق الحاويات أقل بنسبة 52 ٪ على الأقل من الأجهزة الافتراضية المخصصة لهذا السيناريو، ولكنها تعتمد على تخفيف متطلبات المشروع: كان يجب الحفاظ على الوقت المستغرق لإنشاء جلسة بث جديدة أقل من ثانيتين. رفع التبديل إلى الحاويات المدبرة هذا الحد الأقصى إلى 2.5 ثانية.

Translated Description (French)

L'adoption industrielle massive de la technologie cloud a conduit à la recherche d'applications traditionnelles compatibles avec le cloud. Le projet de recherche EMD propose une plateforme de collaboration audio et vidéo (A/V) élastique, fiable et sécurisée dans le cloud en remplacement d'un appareil matériel fiable basé sur des contraintes fixes en termes d'évolutivité. Dans ce contexte, cet article présente des heuristiques et des architectures qui allouent efficacement et de manière préventive les composants logiciels chiffrés A/V et basés sur des conteneurs d'EMD dans le cloud. Une solution logicielle basée sur Kubernetes, une plate-forme d'orchestration de conteneurs de qualité production, est comparée à une autre solution axée sur les VMs dédiées. Les deux implémentent des heuristiques d'allocation des ressources qui prennent en compte les exigences du projet et les exigences d'application du cryptage tenant compte de l'emplacement : le cryptage est appliqué pour les données plus sensibles. Un scénario de formation d'entreprise avec des instructeurs distribués dynamiquement est modélisé à l'aide des concepts de flux A/V existants, et les prototypes de composants sont étendus pour prendre en charge le cryptage et la conteneurisation, dont l'évaluation des performances du prototype pilote l'enquête sur les heuristiques et les architectures et alimente leur évaluation basée sur la simulation à plus grande échelle. Les résultats montrent que les coûts d'orchestration des conteneurs sont inférieurs d'au moins 52 % aux VMs dédiées pour ce scénario, mais reposent sur l'assouplissement d'une exigence de projet : le temps nécessaire à l'établissement d'une nouvelle session de streaming devait être maintenu en dessous de 2 s. Le passage à des conteneurs orchestrés l'a porté à un maximum de 2,5 s.

Translated Description (Spanish)

La adopción industrial masiva de la tecnología en la nube ha llevado a la investigación de aplicaciones tradicionales que permiten la nube. El proyecto de investigación EMD propone una plataforma de colaboración de audio y video (A/V) elástica, confiable y segura habilitada para la nube en sustitución de un dispositivo de hardware confiable que tenía restricciones fijas en términos de escalabilidad. En este contexto, este artículo presenta heurísticas y arquitecturas que asignan de manera eficiente y preventiva los componentes de software cifrados y basados en contenedores de EMD en la nube. Una solución de software basada en Kubernetes, una plataforma de orquestación de contenedores de nivel de producción, se compara con otra solución centrada en máquinas virtuales dedicadas. Ambos implementan heurísticas de asignación de recursos que tienen en cuenta los requisitos del proyecto y las necesidades de aplicación de cifrado conscientes de la ubicación: el cifrado se aplica para datos más confidenciales. Un escenario de capacitación de la empresa con instructores distribuidos dinámicamente se modela utilizando los conceptos de flujo A/V existentes, y los prototipos de componentes se extienden para admitir el cifrado y la contenedorización, cuya evaluación del rendimiento del prototipo impulsa la investigación de la heurística y las arquitecturas y alimenta su evaluación basada en la simulación a mayor escala. Los resultados muestran que los costos de orquestación de contenedores son al menos un 52% más bajos que los de las máquinas virtuales dedicadas para este escenario, pero se basan en la relajación de un requisito del proyecto: el tiempo necesario para establecer una nueva sesión de transmisión se debía mantener por debajo de 2 s. El cambio a contenedores orquestados elevó esto hasta un máximo de 2,5 s.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
توفير الموارد الوقائية لتطبيقات التعاون الصوتي/الفيديو المشفرة المستندة إلى الحاويات
Translated title (French)
Approvisionnement préemptif des ressources pour les applications de collaboration cryptées audio/vidéo basées sur des conteneurs
Translated title (Spanish)
Aprovisionamiento preventivo de recursos para aplicaciones de colaboración cifradas de audio/vídeo basadas en contenedores

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3034475512
DOI
10.1007/s10922-020-09543-y

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Brazil

References

  • https://openalex.org/W1974099360
  • https://openalex.org/W1977759267
  • https://openalex.org/W1978046546
  • https://openalex.org/W2021432364
  • https://openalex.org/W2034603054
  • https://openalex.org/W2038268348
  • https://openalex.org/W2043352445
  • https://openalex.org/W2063750639
  • https://openalex.org/W2096006784
  • https://openalex.org/W2125262761
  • https://openalex.org/W2137323806
  • https://openalex.org/W2158463971
  • https://openalex.org/W2163005041
  • https://openalex.org/W2209548353
  • https://openalex.org/W2319945437
  • https://openalex.org/W2467291633
  • https://openalex.org/W2536255411
  • https://openalex.org/W2574595000
  • https://openalex.org/W2580485416
  • https://openalex.org/W2759840727
  • https://openalex.org/W2795361658
  • https://openalex.org/W2898980923
  • https://openalex.org/W2962935392
  • https://openalex.org/W2963936748
  • https://openalex.org/W4240623465