PusOS: An operating system approach in supervisor mode forfog computing

Endüstrinin dijitalleşme devriminin ardından gelişen Nesnelerin İnterneti konsepti; verinin toplanması, depolanması ve işlenme süreçlerini doğrudan etkilemiştir. Şimdiye kadar akıllı küçük cihazların ürettiği verilerin ele alınması bulut bilişim, büyük veri ve Yüksek Performanslı Hesaplama kapsamında ele alınmaktaydı. Fakat son on yılda artan IoT cihaz sayısı ve hızlı yanıt alma beklentileri, yeni hesaplama yaklaşımlarının doğmasına neden olmuştur. Bu doğrultuda oluşan yeni trend ise sis bilişim olarak karşımıza çıkmaktadır. Sis bilişim, hizmet kalitesini artırmak için bilgi işlem, depolama ve ağ oluşturmayı, son kullanıcılara ve cihazlara yaklaştırarak gecikmeyi azaltmayı hedeflemektedir. Her bilişim sistemi gibi sis bilişim de ihitiyaçları karşılamak için bir hesaplama ortamını kullanmaktadır. Şimdiye kadar yapılan sis bilişim çalışmalarında, yaygın olarak bulut sunucu sistemlerinin domine ettiği Linux işletim sistemi sis bilişim altyapı ve hizmet uygulamalarının sunulmasında kullanılmıştır. Bu durum her ne kadar mevcut teknoloji ortamında eldeki hızlı bir çözüm gibi görülse de, sistem seviyesindeki geliştirme süreçleri ve yaygınlaştırma zorlukları bakımından uzun vadede sürdürülebilir olamayacaktır. Bunun için, bu doktora çalışmamızda, Sis bilişimin hedeflediği gecikme zamanı azaltmasını ve ara katman hedeflerini sistemsel düzeyde ele alarak farklı bir yaklaşımla yeni bir sis bilişim işletim sistemi konsepti öneriyoruz. Bu işletim sistemi, sis bilişimin asgari niteliklerini sağlamak koşuluyla, sadece çekirdek alanında supervisor modda ve donanımsal düzeyde açık kaynak komut seti olan RISC-V mimarisi üzerinde çalışmaktadır. PusOS adını verdiğimiz bu sistem, kullanıcı alanına sahip olmadan sadece kernel alanında, veri toplama, depolama ve işleme gibi sis bilişim gereklerini yerine getirirken RISC-V çalışma modları yardımıyla da sağlam bir sanallaştırma izolasyonu sunmaktadır. PusOS, sis bilişim uygulama katmanını, özelleştirilebilir bir nano çekirdek kullanarak gerçeklemektedir. Nano çekirdek yapısı içine modüler şekilde tanımlanan sadece etki alanı içeren uygulama katmanı sayesinde daha kolay dağıtabilir ve kompakt bir sistem elde edilir. Yaptığımız deneyler sonucu, veri toplama ve depolama yönlerinde Linux bir sistemden nasıl hızlı olduğunu, sanallaştırma testleriyle de hata tolerans ve göç etme yeteneklerinin başarısını gösteriyoruz. Bunun yanısıra PusOS açık kaynak ve özgür lisans ile geliştirilen kod tabanı sayesinde farklı sis bilişim projelerinde test yatağı olarak ta kullanılabilecektir.