Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/40273
Título: KAS: um framework de autoadaptação de parâmetros para o Kafka Streams
Título(s) alternativo(s): KAS: a self-adaptive parameter tuning framework for Kafka Streams
Autor(es): Osório, Victor Emanuel Perticarrari
Orientador(es): Vendramin, Ana Cristina Barreiras Kochem
Palavras-chave: Sistemas de controle ajustável
Tecnologia streaming (Telecomunicação)
Processamento eletrônico de dados em tempo real
Internet das coisas
Software auto-adaptativo
Estruturas de software
Adaptive control systems
Streaming technology (Telecomunication)
Real-time data processing
Internet of things
Self-adaptive software
Software frameworks
Data do documento: 9-Mar-2026
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Citação: OSORIO, Victor Emanuel Perticarrari. KAS: um framework de autoadaptação de parâmetros para o Kafka Streams. 2026. Dissertação (Mestrado em Computação Aplicada) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2026.
Resumo: O crescimento do número de aplicações conectados à internet e do uso de dispositivos de Internet das Coisas (IoT) levou a um aumento exponencial nos volumes de dados que exigem processamento em tempo real. Sistemas de Processamento de Fluxo de Dados, como o Kafka Streams, surgem como solução para processamento desses dados de forma contínua e com baixa latência. No entanto, como são necessárias execuções prolongadas sob condições altamente dinâmicas, as quais incluem variações nas cargas de trabalho, vazão de entrada e disponibilidade de recursos, esses sistemas frequentemente estão sujeitos a degradação do desempenho devido à inadequação das configurações iniciais. Para enfrentar esse desafio, este trabalho se propõe a descrever o funcionamento do Kafka Streams mapeando os parâmetros mais relevantes para a melhoria de desempenho e propor um framework autoadaptativo para o Kafka Streams que ajusta dinamicamente esses parâmetros em resposta a mudanças nas condições do ambiente. O framework, denominado Kafka Adaptive Streams (KAS), se baseia em regras autoadaptativas derivadas da documentação e do código-fonte do Apache Kafka, que monitoram métricas do sistema, calculam novos valores de parâmetros e aplicam esses valores com objetivo de aprimorar a latência, a vazão de processamento e a eficiência no uso de recursos. Para validar essas regras, compara-se a eficiência de um sistema sem autoadaptação com a de um sistema autoadaptativo submetido a uma carga de trabalho superior à sua capacidade de processamento. A validação experimental sob cargas de trabalho controladas demonstra que o framework KAS permite um aumento na vazão de consumo de pelo menos 64% em comparação com configurações estáticas, confirmando sua eficácia na manutenção de alto desempenho em ambientes dinâmicos. Os resultados contribuem para o avanço de sistemas adaptativos de processamento de fluxo de dados, oferecendo uma solução escalável para o processamento de dados em tempo real em contextos operacionais variáveis.
Abstract: The proliferation of internet-connected applications and Internet of Things (IoT) devices has led to an exponential increase in data volumes requiring real-time processing. Data Stream Processing systems, such as Kafka Streams, emerge as a solution for processing this data continuously and with low latency. However, prolonged execution under dynamic conditions, including variations in workloads, input throughput, and resource availability, often results in performance degradation due to suboptimal initial configurations. To address this challenge, this work describes how Kafka Streams works internally, identifies the most relevant parameters for performance and proposes a self-adaptive framework for Kafka Streams that dynamically adjusts system parameters in response to changing operational conditions. The Kafka Adaptive Streams (KAS) framework leverages self-adaptive rules derived from Apache Kafka’s documentation and source code to monitor system metrics, compute optimal parameter values, and apply reconfigurations aimed at improving latency, throughput, and resource efficiency. To validate these rules, the efficiency of a system without self-adaptation is compared to that of a selfadaptive system subjected to a workload greater than its processing capacity. Experimental validation under controlled workloads demonstrates that the KAS framework allows for an increase in consumer throughput of at least 64% compared to static configurations, confirming its effectiveness in maintaining high performance in dynamic environments. The findings contribute to the advancement of adaptive stream processing systems, offering a scalable solution for real-time data processing in evolving operational contexts.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/40273
Aparece nas coleções:CT - Programa de Pós-Graduação em Computação Aplicada

Arquivos associados a este item:
Arquivo Descrição TamanhoFormato 
adaptacaoparametroskafkastreams.pdf20,62 MBAdobe PDFVisualizar/Abrir


Este item está licenciada sob uma Licença Creative Commons Creative Commons