[論文レビュー] A Middleware Framework for Constraint-Based Deployment and Autonomic Management of Distributed Applications

Alan Dearle, Graham Kirby+1 more|arXiv (Cornell University)|Jun 24, 2010

Distributed systems and fault tolerance参考文献 26被引用数 6

ひとこと要約

本論文は、制約に基づくアプローチを用いて、コンポーネントベースの分散アプリケーションの自律的デプロイメントおよび管理を可能にするミドルウェアフレームワークを提案する。制約に基づくアプローチを用い、高水準のデプロイメント目標を記述するための宣言的言語（Deladas）を採用し、制約ソルバを用いて妥当な構成を生成し、自動デプロイメントおよび監視を組み合わせることで、制約が違反された際に繰り返し再構成することで実行時自己修復を実現する。

ABSTRACT

We propose a middleware framework for deployment and subsequent autonomic management of component-based distributed applications. An initial deployment goal is specified using a declarative constraint language, expressing constraints over aspects such as component-host mappings and component interconnection topology. A constraint solver is used to find a configuration that satisfies the goal, and the configuration is deployed automatically. The deployed application is instrumented to allow subsequent autonomic management. If, during execution, the manager detects that the original goal is no longer being met, the satisfy/deploy process can be repeated automatically in order to generate a revised deployment that does meet the goal.

研究の動機と目的

• 分散ITシステムの複雑化に対応するため、人為的介入を最小限に抑えるデプロイメントおよび管理の自動化。
• コンポーネントベースの分散アプリケーションにおける自己構成、自己最適化、自己修復動作の実現。
• ホスト障害やネットワーク品質の低下などの環境変化に応じた自動再構成のサポート。
• 高水準のアプリケーション目標を維持しつつ、進化するアプリケーションデプロイメントを対応できるスケーラブルで拡張可能なフレームワークの提供。
• 制約指定と実行時監視、自動実行の統合により自律的動作を達成する

提案手法

• コンポーネント-ホストマッピングや相互接続トポロジーを含む、デプロイメント目標を表現するためのドメイン固有の制約言語（Deladas）を定義する。
• デプロイメント問題を、コンポーネントインスタンス化、トポロジー、ノードマッピングのサブ問題に分解し、それぞれを整数変数の制約として符号化する。
• 指定された制約を満たす妥当な構成を生成するために、制約ソルバ（例：Cream や ECLiPSe）を用いる。
• セキュアで軽量なリモートコードおよびデータ実行を可能にする Cingal バンドルシステムを用いてコンポーネントをデプロイする。
• 実行時における制約違反を検出するため、デプロイされたアプリケーションに監視機能を組み込む。
• 制約が満たされなくなった際に再満たしと再デプロイをトリガーする自律的マネージャー（ADME）を実装する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 宣言的制約言語が、コンポーネントベースの分散アプリケーションの高水準なデプロイメント目標を効果的に表現できるか。
• RQ2 制約ソルビング技術を用いて、自動的に妥当で制約を満たす構成を生成することは可能か。
• RQ3 環境変化に起因する制約違反に対して、自動的に再デプロイを実行することで実行時自己修復を実現できるか。
• RQ4 制約ソルビング、デプロイメント、監視の統合を分散環境でどのようにオーケストレーションできるか。
• RQ5 同一の自律的サイクルのインスタンスとして、静的目標維持と動的目標進化の両方を同じフレームワークで処理できるか。

主な発見

• Deladas 制約言語用のプロトタイプコンパイラが正常に実装され、高水準な目標が整数変数上の制約サブ問題に変換された。
• 制約ソルバ（例：Cream）は、コンポーネント接続性および配置制約を満たす妥当なデプロイメント構成を生成可能であることが確認された。
• Cingal を用いたデプロイメントメカニズムにより、分散ホスト間で信頼性が高く、セキュアで軽量なコンポーネントバンドルのデプロイが可能となった。
• 自律的マネージャー（ADME）は制約違反を検出し、繰り返し満たし/デプロイサイクルを実行することで自動再構成を開始できる。
• 同じ自律的サイクルのインスタンスとして静的目標維持と動的目標進化の両方を処理できることをフレームワークがサポートした。
• 完全なプロトタイプ実装は開発中であり、初期評価は Beowulf クラスタを用いて実施予定で、ロードバランシングされたウェブサーバーや Pub/Sub ネットワークなどのワークロードを対象とする。