Relazione sulle attività svolte durante il periodo di formazione dottorale Titolo della tesi: Deployment and Management of Fog Applications
Candidato: Stefano Forti Supervisore: Prof. Antonio Brogi
Comitato interno: Prof. Rajkumar Buyya, Prof. Stefano Chessa, Prof. Antonio Cisternino Revisori esterni: Prof. Schahram Dustdar, Prof. Manuel Díaz Rodríguez
1.
SOMMARIO DELLA RICERCA
Il Fog computing (o Fog) sfrutterà nuove infrastrutture di calcolo pervasive e distribuite senza soluzione di continuità dall’Internet delle Cose (IoT) fino ai centri di elaborazione dati Cloud. Il Fog potrà quindi supportare applicazioni con requisiti stringenti in termini di latenza e banda di rete, di sicurezza e di tempo di funzionamento, installando i servizi che compongono tali applicazioni laddove possano essere soddisfatti tutti i loro requisiti in modo opportuno. Il mio lavoro di ricerca si è concentrato principalmente sul disegno di modelli dichiarativi probabilistici e metodologie predittive (con relativi prototipi) per supportare il dispiegamento (deployment) di applicazioni IoT multiservizio su infrastrutture Fog tenendo conto del contesto, dei requisiti sulla comunicazione di rete (banda e latenza), delle politiche di sicurezza specificate dal gestore e dei costi operazionali del dispiegamento stesso. Inoltre, ho lavorato al progetto e alla prototipazione di ambienti di simulazione di reti Fog per supportare la scelta di politiche di gestione delle applicazioni e garantire che esse siano efficaci rispetto al tempo di attività delle applicazioni, alle allerte, al consumo energetico, alla velocità di convergenza, alla robustezza contro fallimenti e alle variazioni nel carico di lavoro. Infine, più di recente, mi sono concentrato sullo studio e sulla prototipazione di tecniche innovative per il monitoraggio di infrastrutture Fog che abbiano un basso impatto sulle risorse hardware e di rete e che siano resistenti a possibili fallimenti infrastrutturali.
2. FORMAZIONE 2.1 Esami Sostenuti 2016/17
- Introduction to Network Science (A. Kertesz) - Approximation Algorithms (F. Grandoni)
- Kleene algebra with tests and applications to network programming (A. Silva) - Categories and Quantum Informatics (C. Heunen)
2017/18
- An Introduction to Deep Learning (A. Gullì)
- Formal Methods for Program Verification (M. Bartoletti, P. Degano, D. Di Stefano, G.L. Ferrari, L. Galletta)
2.2 Seminari Seguiti 2016/17
- “Lunch Time Mauriana Pesaresi”
- “Research, innovation and future of ICT” - “Servizi, Cloud e Fog Computing”
2.3 Scuole di Dottorato
05-10/03/2017 - Bertinoro International Spring School (BISS’17), Bertinoro, Forlì-Cesena, Italia. 3. PUBBLICAZIONI
3.1 Pubblicazioni su Riviste Internazionali
1. A. Brogi, S. Forti, C. Guerrero, and I. Lera. “How to Place Your Apps in the Fog - State of the Art and Open Challenges”.
Software: Practice and Experience (disponibile Nov. 2019). [In stampa] DOI: 10.1002/spe.2766
2. S. Forti, G.-L. Ferrari, and A. Brogi. “Secure Cloud-Edge Deployments, with Trust” Future Generation Computer Systems 102 (2020), pp. 775–788. DOI: 10.1016/j.future.2019.08.020
3. S. Forti, A. Ibrahim, and A. Brogi. “Mimicking FogDirector Application Management”. Software-Intensive Cyber-Physical Systems 34.2–3 (2019), pp. 151–161.
DOI: 10.1007/s00450-019-00403-y
4. S. Forti, A. Pagiaro, and A. Brogi. “Simulating FogDirector Application Management”. Simulation Modelling Practice and Theory. (disponibile Nov. 2019). [In stampa]
DOI: 10.1016/j.simpat.2019.102021
5. A. Brogi and S. Forti. “QoS-Aware Deployment of IoT Applications Through the Fog”. IEEE Internet of Things Journal 4.5 (2017), pp. 1185–1192.
DOI: 10.1109/JIoT.2017.2701408
3.2 Pubblicazioni (e Partecipazione) in Convegni Internazionali
1. A. Brogi, S. Forti, and M. Gaglianese. “Measuring the Fog, Gently”. In: Proceedings of the 17th
International Conference on Service-Oriented Computing (ICSOC 2019). Oct. 2019, pp. 523–538. DOI: 10.1007/978-3-030-33702-5_40.
2. A. Brogi, S. Forti, C. Guerrero, and I. Lera. “Meet Genetic Algorithms in Monte Carlo: Optimised Placement of Multi-Service Applications in the Fog”. In: Proceedings of the 3rd IEEE International Conference on Edge Computing (EDGE 2019). July 2019, pp. 13–17. DOI:
10.1109/EDGE.2019.00016.
3. G. Astuti, A. Brogi, and S. Forti. “Making a Business Out of (Predictive Application Management in) the Fog”. In: Proceedings of the 4th IEEE International Conference on Fog and Mobile Edge
Computing (FMEC 2019). June 2019, pp. 78–85. DOI: 10.1109/FMEC.2019.8795346.
4. A. Brogi, G.-L. Ferrari, and S. Forti. “Secure Apps in the Fog: Anything to Declare?” In: Proceedings of the 4th International Workshop on Cloud Migration and Architecture (CloudWays 2018), 7th
European Conference on Service-Oriented and Cloud Computing (ESOCC). Sept. 2018.
5. S. Forti. “Supporting Application Deployment and Management in Fog Computing”. In: Papers from the 12th Symposium and Summer School On Service-Oriented Computing (SummerSOC 18). Johanna Barzen, Rania Khalaf, Frank Leymann, and Bernhard Mitschang Ed. IBM Research Reports, Aug. 2018.
6. A. Brogi, S. Forti, A. Ibrahim, and L. Rinaldi. “Bonsai in the Fog: an Active Learning Lab with Fog Computing”. In: Proceedings of the 3rd IEEE International Conference on Fog and Mobile Edge Computing (FMEC 2018). Apr. 2018, pp. 79–86. DOI: 10.1109/FMEC.2018.8364048.
7. A. Brogi, S. Forti, and A. Ibrahim. “Deploying Fog Applications: How Much Does It Cost, By the Way?” In: Proceedings of the 8th International Conference on Cloud Computing and Services Science (CLOSER 2018). SciTePress, Mar. 2018, pp. 68–77. DOI: 10.5220/0006676100680077.
8. A. Brogi, S. Forti, and A. Ibrahim. “How to Best Deploy Your Fog Applications, Probably”. In:
Proceedings of the 1st IEEE International Conference on Fog and Edge Computing (ICFEC 2017). May 2017, pp. 105–114. DOI: 10.1109/ICFEC.2017.8.
3.3 Pubblicazioni in Libri e Contributi in Volumi
1. A. Brogi, S. Forti, and A. Ibrahim. “Optimising QoS-Assurance, Resource Usage and Cost of Fog Application Deployments”. In: Cloud Computing and Services Science, CLOSER 2018 Revised Selected Papers. Ed. by V. Munoz, D. Ferguson, M. Helfert, and C. Pahl. Vol. 1073. Communications in
Computer and Information Science (CCIS). Springer, Aug. 2019, pp. 168–189. DOI: 10.1007/978-3-030-29193-8_9.
2. A. Brogi, S. Forti, and A. Ibrahim. “Predictive Analysis to Support Fog Application Deployment”. In: Fog and Edge Computing: Principles and Paradigms. Ed. by Rajkumar Buyya and Satish N. Srirama. John Wiley & Sons Ltd, Feb. 2019. Chap. 9, pp. 191–222. DOI: 10.1002/9781119525080.ch9. 3.4 Articoli in Corso di Revisione
1. M. Gaglianese, S. Forti, and A. Brogi. Lightweight Distributed Monitoring of Fog Infrastructures. Sottoposto a Future Generation Computer Systems. 2019.
2. Brogi, S. Forti, and F. Paganelli. Probabilistic QoS-aware Placement of VNF Chains at the Edge. Sottoposto a Theory and Practice of Logic Programming. 2019. url:
https://arxiv.org/abs/1906.00197.
3.5 Relazioni su Invito
- Invited Speaker su Supporting Application Management in Fog Computing al meeting annuale dell’IFIP Working Group on Service-Oriented Systems organizzato durante l’IEEE World Congress on Services (IEEE SERVICES 2019), 8 Luglio 2019, Milano, Italia.
- Invited Speaker su How to Best Deploy your Fog Applications, Probably alla prima edizione dell’IEEE International Workshop on Fog Computing and Networking organizzata durante la quarantunesima edizione dell’IEEE Annual Computer (COMPSAC 2017), 4 Luglio 2017, Torino, Italia.
3.6 Metriche Bibliografiche (al 24/02/2019)
- Google Scholar.Citazioni: 286 h-index: 7 i10-index: 6 [16 articoli indicizzati] - Elsevier Scopus.Citazioni: 168 h-index: 6 i10-index: 3 [12 articoli indicizzati]
4. PARTECIPAZIONE A COMITATI SCIENTIFICI 4.1 Conferenze Internazionali
- Candidato Publicity Chair della prima edizione dell’International Workshop on Internet-of-Things in the Era of Service-oriented Computing (IoT-SoC) in concomitanza con la diciottesima International Conference on Service Oriented Computing (ICSOC), 9-12 Novembre 2020, Dubai, Emirati Arabi Uniti.
- Publicity Chair della ventinovesima edizione dell’International Conference on Enabling Technologies: Infrastructure for Collaborative Enterprises (WETICE 2020), 10-12 Giugno 2020, Bayonne, Francia.
- Membro del Comitato di Programma della prima edizione dell’Workshop on Secure IoT, Edge and Cloud systems (SIoTEC 2020) in concomitanza con la ventesima edizione dell’International Symposium on Cluster, Cloud and Internet Computing (CCGRID), 11-14 Maggio 2020, Melbourne, Australia.
- Membro del Comitato di Programma della undicesima edizione dell’International Conference on Cloud Computing, GRIDs, and Virtualization (CLOUD COMPUTING 2020), 26-30 April, Nice, France.
- Publicity Chair della International Conference on Fog Computing (ICFC 2020), 21-24 Aprile 2020, Sidney, Australia.
- Membro del Comitato Organizzatore della Quinta edizione della Italian Conference on Smart Cities (ICiTies 2019), 18-20 Settembre 2019, Pisa, Italia.
- Membro del Comitato di Programma della prima edizione dell’International Workshop on Technology Convergence for Smart Cities (TeC4C 2018), 15-17 Maggio 2018, Philadelphia, Pennsylvania, USA.
- Membro del Comitato di Programma della decima edizione della International Conference on Cloud Computing, GRIDs, and Virtualization (CLOUD COMPUTING 2019), 5-9 Maggio 2019, Venezia, Italia. - Membro del Comitato di Programma del track su Networked Data Centers, IT Virtualization
Technologies and Clouds della sesta edizione della International Conference on Emerging Internet, Data & Web Technologies (EIDWT 2018), 15-17 Marzo 2018, Tirana, Albania.
4.2 Revisione di Articoli Scientifici per Riviste Internazionali - Journal of Parallel and Distributed Computing - Science of Computer Programming
- Future Generation Computer Systems
- IEEE Transactions on Emerging Topics in Computer Science - IEEE Transactions on Cloud Computing
- IEEE Transactions on Network Science and Engineering - IEEE Network Magazine
- IEEE Networking Letters - IEEE Internet of Things Journal
- IEEE Transactions on Wireless Communication
- IEEE Transactions on Network and Service Management - IEEE Journal on Selected Areas in Communications - Cogent Engineering
5. PARTECIPAZIONE A PROGETTI DI RICERCA
02/2019–in corso GIÒ: a Fog Computing Testbed for Research & Education, Dipartimento di Informatica, Università di Pisa, Pisa, Italia.
Ruolo: direttore tecnico.
Il progetto – coordinato dal prof. Antonio Brogi – ha come scopo lo studio e la sperimentazione di metodologie e tecniche innovative per la realizzazione di funzionalità di ambient intelligence su una rete Fog dipartimentale e ha già prodotto prototipi di funzionalità per il monitoraggio e l’irrigazione di piante e per l’autoregolazione dell’illuminazione naturale di un ambiente e di un’interfaccia grafico-conversazionale che include una mappa aggiornata interattiva del Dipartimento.
07/2018–in corso DECLWARE: Declarative methodologies for designing and deploying applications (PRA_2016_64), Università di Pisa, Pisa, Italia.
Ruolo: membro del progetto.
Il progetto – coordinato dal prof. Marco Danelutto – ha come scopo lo studio e la sperimentazione di metodologie dichiarative per supportare il dispiegamento di applicazioni parallele e distribuite, destinate al processamento di grandi moli di dati, considerando aspetti di modularità e sicurezza. Nell’ambito del progetto mi sto occupando di metodologie dichiarative per il supporto al dispiegamento e alla gestione QoS-aware (considerando sicurezza, banda, latenza e consumo energetico) e context-aware (considerando risorse hardware e dispositivi IoT disponibili) di applicazioni e catene di Virtual Network Function su reti Fog. I primi risultati ottenuti sono stati oggetto di tre pubblicazionisu rivista, di tre pubblicazioni in atti di convegno e di tre prototipi software open-source.
10/2015– 10/2016 Through the Fog (PRA_2018_66), Università di Pisa, Pisa, Italia. Ruoli: membro del progetto, responsabile sito Web e organizzatore secondo workshop.
Il progetto – coordinato dal prof. Antonio Brogi – aveva come scopo lo studio del paradigma Fog, nonché il disegno e la sperimentazione di metodologie per il dispiegamento, la programmazione e il supporto runtime ad applicazioni Fog. Nell’ambito del progetto mi sono occupato di metodologie di supporto al dispiegamento QoS-aware di applicazioni Fog e i risultati ottenuti sono stati oggetto di un articolo su rivista, di una una pubblicazione in atti di convegno e di un prototipo software opensource. Sono inoltre stato organizzatore locale del secondo workshop del progetto e responsabile del sito Web.
6. ORGANIZZAZIONE DI EVENTI
- Co-organizzatore del secondo PhD Event per valorizzare la ricerca dei dottorandi del Dipartimento di Informatica dell’Università di Pisa, 6 Dicembre 2019, Pisa, Italia.
- Co-organizzatore del secondo workshop del progetto Through the Fog (PRA_2018_66), 24 Febbraio 2017, Pisa, Italia.
7. PREMI E RICONOSCIMENTI
- 2019 Premio al Miglior Articolo (Best Paper) della International Conference of Service Oriented Computing (ICSOC’19) con Measuring the Fog, Gently.
- 2018 Borsa di studio per partecipare al Symposium and Summer School On Service-Oriented Computing (SummerSoC’18).
8. DIDATTICA INTEGRATIVA
8.1 Laurea Magistrale in Informatica (LM-18)
- Advanced Software Engineering (docente titolare: Prof. A. Brogi), 2019.
Ho contribuito alla progettazione e impartizione delle lezioni e alla progettazione delle verifiche di controllo continuo previste per il modulo di laboratorio. Durante le lezioni di laboratorio sono state presentate attività di apprendimento attivo sulla implementazione di applicazioni Python a
microservizi, introducendo strumenti e metodologie per lo sviluppo Agile, per il testing, per la containerisation, per la Continuous Integration, per la vulnerability avoidance e per l’orchestrazione BPMN di tali microservizi. Un laboratorio conclusivo è stato dedicato al Fog computing.
- Advanced Software Engineering (docente titolare: Prof. A. Brogi), 2018.
Ho contribuito alla realizzazione e impartizione delle lezioni e alla progettazione delle verifiche di controllo continuo previste per il modulo di laboratorio. Durante le lezioni di laboratorio sono state presentate attività di apprendimento attivo sulla implementazione di applicazioni Python a
microservizi, introducendo strumenti e metodologie per lo sviluppo Agile, per il testing, per la containerisation, per la Continuous Integration e per l’orchestrazione BPMN di tali microservizi. Un laboratorio conclusivo è stato dedicato al Fog computing.
- Advanced Software Engineering (docente titolare: Prof. A. Brogi), 2017. 8.2 Laurea in Informatica (L-31)
- Algorithms and Data Structures (docente titolare: Prof. Paolo Ferragina), 2017.
Ho fornito supporto agli studenti durante le lezioni di laboratorio che introducevano algoritmi e strutture dati in C.
9. THESES CO-SUPERVISION
9.1 Laurea Magistrale in Informatica (LM-18)
- Alessandro Bocci, A microservice-based smart room application: model and prototype, 2019 (Co-supervisori: Prof. Antonio Brogi e Prof. Stefano Chessa).
- Andrea Liut, Context-aware deployment of Fog applications, 2019 (Co-supervisore: Prof. Antonio Brogi).
- Alessandro Pagiaro, Simulating Application Management Policies in Fog Computing, 2019 (Co-supervisore: Prof. Antonio Brogi).
- Giuseppe Astuti, Creating value for predictive application management in the Fog, 2018 (Co-supervisore: Prof. Antonio Brogi).
9.2 Laurea in Informatica (L-31)
- Alessia Meoni, A voice interface for managing smart ambient systems, 2019 (Co-supervisore: Prof. Antonio Brogi).
- Jacopo Massa, Voice and graphical user interface for a smart building application, 2019 (Co-supervisore: Prof. Antonio Brogi).
- Marco Gaglianese, A Distributed Monitoring Tool for Fog Computing Infrastructures, 2019 (Co-supervisor: Prof. Antonio Brogi).
Pisa, 24/02/2019
In fede,
_________________________ Stefano Forti
