Uma Arquitetura de microsserviços centrada na observabilidade multinível para espaços inteligentes baseados em visão computacional

Abstract

Espaços Inteligentes são espaços físicos equipados com uma rede de sensores e atuadores, além de serviços de computação. Eles devem ser capazes de observar o ambiente e tomar de- cisões de forma a atender as necessidades dos seus usuários. Diferentes domínios podem ser atendidos pelos Espaços Inteligentes, dentre esses domínios destacam-se aqueles baseados em visão computacional. Estes últimos possuem câmeras como principal sensor, as quais coletam e processam uma variedade de informações. Devido ao grande volume de dados e a complexidade para seu processamento, aplicações de visão computacional possuem um conjunto de requisitos específicos e rigorosamente correlacionados que precisam ser atendidos. É comum que os requisitos de uma aplicação sejam definidos por elementos da infraestrutura. Porém, há requisitos específicos que somente a aplicação tem conhecimento e apenas ela poderá mensurá-los. Ainda que as informações sobre esses requisitos estejam no domínio da aplicação, eles podem ser diretamente impactados pelos recursos ofertados pela infraestrutura. Portanto, requisitos da infraestrutura tais como a taxa de transferência de dados, a capacidade de processamento ou o tempo de resposta estão rigorosamente correlacionados entre si e aos requisitos específicos das aplicações. Se por si só, atender simultaneamente a todos esses requisitos é um problema não trivial de ser resolvido, ele se agrava ainda mais ao se considerar algumas características dos espaços inteligentes baseados em visão computacional. Tais espaços devem ser escaláveis, capazes de abrigar múltiplas aplicações com requisitos que podem ou não ser dinâmicos. Por isso, a infraestrutura deve ser capaz de se modificar dinamicamente, de forma a atender continuamente aos requisitos, ao mesmo tempo que busca o uso racional dos recursos disponíveis, evitando sua sub ou super alocação. É nesse contexto que o trabalho apresentado nessa tese busca contribuir. O principal desafio é buscar uma forma de atender tanto aos requisitos específicos das aplicações quanto aos requisitos rigorosos e correlacionados da infraestrutura, garantindo o uso racional dos recursos disponíveis. Assim, a principal contribuição desse trabalho está em propor uma arquitetura para Espaços Inteligentes baseados em visão computacional com dois habilitadores essenciais: i) orquestração multinível centrada na observabilidade conjugada das aplicações e das camadas de infraestrutura; e ii) programabilidade granular da infraestrutura. A arquitetura proposta foi implementada em diferentes ambientes, com múltiplas aplicações e estudos de caso foram realizados como prova de conceito para sua validação.