[論文レビュー] A Distributed Economics-based Infrastructure for Utility Computing

Michael Treaster, Nadir Kiyanclar+2 more|ArXiv.org|Dec 31, 2004

Distributed and Parallel Computing Systems参考文献 14被引用数 4

ひとこと要約

本論文では、余剰のスーパーコンピュータの計算サイクルを市場駆動型経済の仕組みで割り当てる分散型、Webサービスベースのインfra構造「Superglue」を提案する。計算サイクルを取引可能な商品として扱うことで、ユーザーとプロバイダー間での公正で動的なリソース交換を可能にし、特許取得済みやモノリシックなシステムを必要とせずに、需要と供給のメカニズムによってグリッドの利用効率を向上させる。

ABSTRACT

Existing attempts at utility computing revolve around two approaches. The first consists of proprietary solutions involving renting time on dedicated utility computing machines. The second requires the use of heavy, monolithic applications that are difficult to deploy, maintain, and use. We propose a distributed, community-oriented approach to utility computing. Our approach provides an infrastructure built on Web Services in which modular components are combined to create a seemingly simple, yet powerful system. The community-oriented nature generates an economic environment which results in fair transactions between consumers and providers of computing cycles while simultaneously encouraging improvements in the infrastructure of the computational grid itself.

研究の動機と目的

• ユーザーの選択肢やプラットフォームの柔軟性を制限する特許取得済みやモノリシックなユーティリティコンピューティングソリューションの限界を解消すること。
• 組織や個人が余剰の計算サイクルを商品として取引できる、軽量で合成可能なインfra構造を構築すること。
• 需要と供給、およびバーターといった市場要因を活用して、分散クラスタ全体で動的かつ適応的な価格設定とリソース割り当てを実現すること。
• 特定のスケジューラーやアーキテクチャを必要とせず、既存のスーパーコンピュータハードウェア上でクロスプラットフォームで展開できること。
• プロバイダーとユーザーの両者に経済的インcentiveを提供することで、コミュニティ主導のグリッドインfraの改善を促進すること。

提案手法

• 各モジュールが明確な機能（ジョブ提出、認証、会計など）を担う分散型Webサービスネットワークとしてシステムを構築する。
• 各Webサービスは標準化されたWebサービスプロトコルを介して相互に通信し、相互運用性と緩い結合性を実現する。
• ジョブはフロントエンドサービスに提出され、適切なスクリプトが生成され、そのクラスタのローカルジョブキューを介して送信される。
• リソース割り当ては、ユーザーが現金で支払うか、計算サイクルを交換することで行う経済モデルに従い、価格は需要と供給によって調整される。
• Globus や Condor といった既存システムとの統合は、専用のフロントエンドWebサービスを通じて実現可能である。
• 今後の拡張には、金融取引のためのバンクサービス、認証情報の検証のための認証マネージャ、ユーザーおよびクラスタプロファイルの管理のためのアカウントマネージャが含まれる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 分散型でコミュニティ主導のインfra構造は、どのように設計されれば、余剰のスーパーコンピュータの計算サイクルを公平かつ効率的に割り当てられるようになるか？
• RQ2 バーター取引や通貨取引といった市場メカニズムは、分散グリッド環境におけるリソースの可用性と価格設定をどのように調整できるか？
• RQ3 モジュラーでWebサービスベースのアーキテクチャは、モノリシックなアップグレードを必要とせずに、拡張性と段階的導入をどのように実現できるか？
• RQ4 異種の分散クラスタ間で、ジョブファイルのセキュアなステージングと出力データの取得に直面する技術的課題は何か？
• RQ5 Globus や Condor といった既存のグリッドシステムは、新しい経済的駆動型ユーティリティコンピューティングフレームワークにどのように統合できるか？

主な発見

• Superglueは、計算サイクルを取引可能な商品として扱うことで、ユーザーがオンデマンドで購入または交換可能な動的で市場駆動型のリソース割り当てを可能にする。
• システムはクロスプラットフォームでの展開をサポートし、特定のスケジューラーやプロセッサアーキテクチャを必要とせず、既存のスーパーコンピュータハードウェア上で動作する。
• 経済的インcentiveを導入することで、プロバイダーが市場競争に勝つためにハードウェアやソフトウェアを改善するインcentiveが得られる。
• モジュラーなWebサービス設計により、認証、銀行、アカウント管理といったコンponentsは拡張可能かつプラグイン可能であり、段階的開発と展開が可能である。
• Globus や Condor といった既存システムとの統合は、専用のフロントエンドWebサービスを通じて実現可能であり、レガシーグリッドインfraとの相互運用性を確保できる。
• アーキテクチャは通貨取引とバーター取引の両方をサポートしており、ベンダーに依存しない柔軟でコミュニティ主導のリソース交換を可能にする。