Plataforma Sapparchi: integração de comunicação assíncrona e roteamento inteligente em arquiteturas edge-fog-cloud continuum

Cacho, Nélio Alessandro Azevedo

Universidade Federal do Rio Grande do Norte

2025-12-08

Computação em Névoa

Edge Computing

Mensageria Assíncrona

RabbitMQ

MQTT

Sistemas Distribuídos

Este trabalho apresenta o desenvolvimento e integração de um sistema de mensageria assíncrona baseado em RabbitMQ para a plataforma Sapparchi, uma solução de orquestração de tarefas distribuídas em ambientes Edge-Fog-Cloud. A solução proposta implementa comunicação assíncrona com suporte a múltiplos protocolos, incluindo AMQP para nós de Fog e Cloud e MQTT para dispositivos de borda com recursos limitados, além de HTTP como mecanismo de fallback. Foi desenvolvido um algoritmo de roteamento adaptativo que seleciona automaticamente o protocolo mais adequado conforme a camada computacional do nó de destino. O trabalho também inclui a implementação de um mecanismo de monitoramento de saúde de nós com circuit breaker, capaz de detectar falhas e evitar o envio de requisições para workers indisponíveis. Por fim, foram criados mecanismos de registro e re-registro automático que garantem a recuperação do sistema após falhas do Manager ou dos Workers. Os resultados qualitativos indicam aumento da resiliência do sistema e melhor adequação aos cenários de conectividade intermitente típicos de dispositivos de borda.

This work presents the development and integration of an asynchronous messaging system based on RabbitMQ for the Sapparchi platform, a distributed task orchestration solution for Edge-Fog-Cloud environments. The proposed solution implements asynchronous communication with support for multiple protocols, including AMQP for Fog and Cloud nodes and MQTT for resource-constrained edge devices, with HTTP as a fallback mechanism. An adaptive routing algorithm was developed to automatically select the most suitable protocol according to the computational layer of the target node. The work also includes the implementation of a node health monitoring mechanism with circuit breaker, capable of detecting failures and preventing requests from being sent to unavailable workers. Finally, automatic registration and re-registration mechanisms were created to ensure system recovery after Manager or Worker failures. Qualitative results indicate increased system resilience and better suitability for intermittent connectivity scenarios typical of edge devices.