AUGURES : profit-aware web infrastructure management
Authors:   , Poggi M. Nicolas 
Published: July 2023

Over the last decade, advances in technology together with the increasing use of the Internet for everyday tasks, are causing profound changes in end-users, as well as in businesses and technology providers. The widespread adoption of high-speed and ubiquitous Internet access, is also changing the way users interact with Web applications and their expectations in terms of Quality-of-Service (QoS) and User eXperience (UX). Recently, Cloud computing has been rapidly adopted to host and manage Web applications, due to its inherent cost effectiveness and on-demand scaling of infrastructures. However, system administrators still need to make manual decisions about the parameters that affect the business results of their applications ie., setting QoS targets and defining metrics for scaling the number of servers during the day. Therefore, understanding the workload and user behavior ¿the demand, poses new challenges for capacity planning and scalability ¿the supply, and ultimately for the success of a Web site.

This thesis contributes to the current state-of-art of Web infrastructure management by providing: i) a methodology for predicting Web session revenue; ii) a methodology to determine high response time effect on sales; and iii) a policy for profit-aware resource management, that relates server capacity, to QoS, and sales. The approach leverages Machine Learning (ML) techniques on custom, real-life datasets from an Ecommerce retailer featuring popular Web applications. Where the experimentation shows how user behavior and server performance models can be built from offline information, to determine how demand and supply relations work as resources are consumed. Producing in this way, economical metrics that are consumed by profit-aware policies, that allow the self-configuration of cloud infrastructures to an optimal number of servers under a variety of conditions. While at the same time, the thesis, provides several insights applicable for improving Autonomic infrastructure management and the profitability of Ecommerce applications.

Durante la última década, avances en tecnología junto al incremento de uso de Internet, están causando cambios en los usuarios finales, así como también a las empresas y proveedores de tecnología. La adopción masiva del acceso ubicuo a Internet de alta velocidad, crea cambios en la forma de interacción con las aplicaciones Web y en las expectativas de los usuarios en relación de calidad de servicio (QoS) y experiencia de usuario (UX) ofrecidas. Recientemente, el modelo de computación Cloud ha sido adoptado rápidamente para albergar y gestionar aplicaciones Web, debido a su inherente efectividad en costos y servidores bajo demanda. Sin embargo, los administradores de sistema aún tienen que tomar decisiones manuales con respecto a los parámetros de ejecución que afectan a los resultados de negocio p.ej. definir objetivos de QoS y métricas para escalar en número de servidores. Por estos motivos, entender la carga y el comportamiento de usuario (la demanda), pone nuevos desafíos a la planificación de capacidad y escalabilidad (el suministro), y finalmente el éxito de un sitio Web.Esta tesis contribuye al estado del arte actual en gestión de infraestructuras Web presentado: i) una metodología para predecir los beneficios de una sesión Web; ii) una metodología para determinar el efecto de tiempos de respuesta altos en las ventas; y iii) una política para la gestión de recursos basada en beneficios, al relacionar la capacidad de los servidores, QoS, y ventas. La propuesta se basa en aplicar técnicas Machine Learning (ML) a fuentes de datos de producción de un proveedor de Ecommerce, que ofrece aplicaciones Web populares. Donde los experimentos realizados muestran cómo modelos de comportamiento de usuario y de rendimiento de servidor pueden obtenerse de datos históricos; con el fin de determinar la relación entre la demanda y el suministro, según se utilizan los recursos. Produciendo así, métricas económicas que son luego aplicadas en políticas basadas en beneficios, para permitir la auto-configuración de infraestructuras Cloud a un número adecuado de servidores. Mientras que al mismo tiempo, la tesis provee información relevante para mejorar la gestión de infraestructuras Web de forma autónoma y aumentar los beneficios en aplicaciones de Ecommerce.