DeepFT: Fault-Tolerant Edge Computing using a Self-Supervised Deep Surrogate Model

计算机科学 边缘计算 人工智能 机器学习 GSM演进的增强数据速率 容错 调度(生产过程) 可靠性(半导体) 延迟(音频) 故障检测与隔离 分布式计算 深度学习 数据挖掘 工程类 运营管理 执行机构 功率(物理) 物理 电信 量子力学
作者
Shreshth Tuli,Giuliano Casale,Ludmila Cherkasova,Nicholas R. Jennings
标识
DOI:10.1109/infocom53939.2023.10229049
摘要

The emergence of latency-critical AI applications has been supported by the evolution of the edge computing paradigm. However, edge solutions are typically resource-constrained, posing reliability challenges due to heightened contention for compute capacities and faulty application behavior in the presence of overload conditions. Although a large amount of generated log data can be mined for fault prediction, labeling this data for training is a manual process and thus a limiting factor for automation. Due to this, many companies resort to unsupervised fault-tolerance models. Yet, failure models of this kind can incur a loss of accuracy when they need to adapt to non-stationary workloads and diverse host characteristics. Thus, we propose a novel modeling approach, DeepFT, to proactively avoid system overloads and their adverse effects by optimizing the task scheduling decisions. DeepFT uses a deep-surrogate model to accurately predict and diagnose faults in the system and co-simulation based self-supervised learning to dynamically adapt the model in volatile settings. Experimentation on an edge cluster shows that DeepFT can outperform state-of-the-art methods in fault-detection and QoS metrics. Specifically, DeepFT gives the highest F1 scores for fault-detection, reducing service deadline violations by up to 37% while also improving response time by up to 9%.

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