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Tipo do documento: Dissertação
Título: Uma estratégia baseada em modelos e algoritmos genéticos para otimizar arquiteturas de data centers
Autor: AUSTRÉGESILO, Márcio Sérgio Soares 
Primeiro orientador: CALLOU, Gustavo Rau de Almeida
Primeiro membro da banca: CALLOU, Gustavo Rau de Almeida
Segundo membro da banca: SOUSA, Erica Teixeira Gomes de
Terceiro membro da banca: GALDINO, Sérgio Mário Lins
Resumo: É crescente, na sociedade, a preocupação com a sustentabilidade e os impactos ambientais causados pelo consumo e geração de energia. Existe uma grande pressão mundial para que empresas adotem práticas sustentáveis, não só pela economia financeira decorrente da redução do consumo de energia, como pela conscientização do esgotamento dos recursos naturais para gerações futuras. Considerando o avanço da tecnologia, a sociedade vem necessitando de mais serviços interligados à Internet e, consequentemente, de infraestrutura para esses serviços, fator que impacta de maneira signi cativa no consumo de energia elétrica. Nos últimos anos, o crescimento da tecnologia vem demandando uma maior con abilidade, acessibilidade, colaboração, disponibilidade e redução de custos dos data centers, devido a fatores como redes sociais, computação nas nuvens e comércio eletrônico. Esses sistemas necessitam de toda uma infraestrutura com mecanismos de redundância para funcionar com alta disponibilidade, fato que implica num grande consumo de energia elétrica impactando na sustentabilidade e custo operacional. Este trabalho propõe a utilização de algoritmos genéticos multiobjetivos para otimizar custo, impacto ambiental e disponibilidade da infraestrutura de energia elétrica desses sistemas. O objetivo é maximizar a disponibilidade e minimizar o custo total e a exergia operacional (utilizada para estimar o impacto ambiental). Para se computar tais métricas são utilizados o Modelo de Fluxo de Energia (EFM), o Diagrama de Bloco de Con abilidade (RBD) e a Rede de Petri Estocástica (SPN). Dois estudos de caso são conduzidos: (i) leva em consideração 5 arquiteturas tópicas de data centers para mostrar a aplicabilidade e validação da estratégia proposta; (ii) utiliza a estratégia de otimização em quatro arquiteturas classi cadas pela norma ANSI/TIA-942 (TIER I à TIER IV). Em ambos estudos de caso, observou-se uma melhora signi cativa nos resultados que caram bem próximos ao ótimo que foi obtido por um algoritmo de forçaa bruta que analisa todas as possibilidades e retorna a solução ótima. Vale ressaltar que o tempo utilizado para se obter as respostas utilizando a abordagem com algoritmo genético foi signi cativamente inferior (6.763.260 vezes) se comparado a uma estratégia que combina todas as possibilidades para obter o resultado ótimo.
Abstract: A growing concern in society is related about sustainability and the environmental impacts caused by energy consumption and generation. In deed, there is great global pressure for companies to adopt sustainable practices, not only because of the nancial savings from reducing energy consumption, but also due to the awareness of the depletion of natural resources for future generations. Considering the advancements of technology, the society needs more interconnected services to the Internet and, consequently, the infrastructure demanded to support for these services also contributes with a signi cant impact on the consumption of electricity. In recent years, due to factors such as social networking, cloud computing, and ecommerce, data center has been growing in importance and, so, its reliability, collaboration, availability, and cost reduction represent elements under studies. The data center systems require an entire infrastructure with redundancy mechanisms to operate with high availability, a fact that may have a negative impact on both the electrical energy consumption and operational cost. This work proposes a method based on multiobjective genetic algorithms to optimize cost, environmental impact and availability of electrical energy infrastructures of data centers. The main goal is to maximize the availability, minimize the total cost and the operational exergy (used to estimate the environmental impact). To compute such metrics, models were proposed using the Energy Flow Model (EFM), Reliability Block Diagram (RBD) and Stochastic Petri Net (SPN). Two case studies are conducted to show the applicability of the proposed strategy: (i) takes into account 5 typical data center architectures that were optimized to conduct the validation process of the proposed strategy; (ii) uses the optimization strategy in four architectures classi ed by ANSI / TIA-942 (TIER I to TIER IV). In both case studies, signi cant improvements were achieved in the results, which were very close to the optimum one that was obtained by a brute force algorithm that analyzes all the possibilities and returns the optimal solution. It is worth mentioning that the time used to obtain the results using the genetic algorithm approach was signi cantly lower (6,763,260 times), in comparison with the strategy which combines all the possible combinations to obtain the optimal result.
Palavras-chave: Algoritmo genético
Sustentabilidade
Energia elétrica
Data center
Área(s) do CNPq: CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal Rural de Pernambuco
Sigla da instituição: UFRPE
Departamento: Departamento de Estatística e Informática
Programa: Programa de Pós-Graduação em Informática Aplicada
Citação: AUSTRÉGESILO, Márcio Sérgio Soares. Uma estratégia baseada em modelos e algoritmos genéticos para otimizar arquiteturas de data centers. 2018. 116 f. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Informática Aplicada) - Universidade Federal Rural de Pernambuco, Recife.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.tede2.ufrpe.br:8080/tede2/handle/tede2/7858
Data de defesa: 19-Abr-2018
Aparece nas coleções:Mestrado em Informática Aplicada

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