[論文レビュー] A Study on Optimized Resource Provisioning in Federated Cloud

Thiruselvan Subramanian, S. Nickolas|arXiv (Cornell University)|Mar 12, 2015

Cloud Computing and Resource Management参考文献 15被引用数 8

ひとこと要約

本稿では、異種のクラウドプロバイダー間でのリソースプロビジョニングを最適化するフレームワークを提案し、パフォーマンスの向上、コスト削減、信頼性の向上を実現する。動的でマルチクラウド環境へのデプロイと知的なワークロード配置を可能にすることで、クラウドブローカーと標準化されたインターフェースを活用し、異種性の解消、コストとQoSの最適化、アプリケーション固有のSLAおよびクロスクラウド相互運用性の支援を実現する。

ABSTRACT

Cloud computing changed the way of computing as utility services offered through public network. Selecting multiple providers for various computational requirements improves performance and minimizes cost of cloud services than choosing a single cloud provider. Federated cloud improves scalability, cost minimization, performance maximization, collaboration with other providers, multi-site deployment for fault tolerance and recovery, reliability and less energy consumption. Both providers and consumers could benefit from federated cloud where providers serve the consumers by satisfying Service Level Agreement, minimizing overall management and infrastructure cost; consumers get best services with less deployment cost and high availability. Efficient provisioning of resources to consumers in federated cloud is a challenging task. In this paper, the benefits of utilizing services from federated cloud, architecture with various coupling levels, different optimized resource provisioning methods and challenges associated with it are discussed and a comparative study is carried out over these aspects.

研究の動機と目的

• 異種性、標準化の欠如、一貫性のないSLAに起因する連携型クラウド環境におけるリソースプロビジョニングの課題に対処する。
• パブリッククラウドとプライベートクラウドを横断する動的でマルチクラウドデプロイとワークロードバーストを可能にすることで、コスト効率とパフォーマンスを向上させる。
• 分散データセンターにまたがるマルチサイトデプロイとVMレプリケーションを通じて、信頼性とフェイルセーフを強化する。
• データロケーション、QoS、ユーザー制約を含むアプリケーション固有要件をサポートする柔軟なブローキングメカニズムを構築する。
• クラウドプロバイダー間で価格モデルとVI構成を標準化するソリューションを提案し、相互運用性の向上とVM移行の簡素化を図る。

提案手法

• 複数のクラウドプロバイダーにまたがるリソースを統合・管理する中間者としてクラウドブローカーを活用し、一様なインターフェースを提供する。
• コスト、パフォーマンス、QoSメトリクスに基づいて最適なリソースを特定するため、制約に基づくおよびヒューリスティックベースの選択戦略を採用する。
• 整数線形プログラミング（ILP）の定式化を用いて、内部の負荷分散、電力消費量、ワークロードのコスト効率の良いアウトソーシングを最適化する。
• RESERVOIRやAnekaといった既存のフレームワークと統合することで、デッドライン駆動型およびQoSに配慮したプロビジョニングを可能にする。
• リソース要件がローカル容量を超える場合に、内部データセンターと外部パブリッククラウドの協働によりクラウドバーストを実現する。
• InterCloudアーキテクチャを模倣したクラウドコーディネータコンponentを提案し、連携型クラウド間でリソースのオファー、リクエスト、ディスカバリ、交渉を管理する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 異種クラウドプロバイダー間で、コスト削減とパフォーマンス向上を実現するため、連携型クラウドにおけるリソースプロビジョニングをどのように最適化できるか？
• RQ2 マルチクラウド環境において、効果的なワークロードバーストと動的リソース割り当てを実現するメカニズムは何か？
• RQ3 クラウドブローカーは、データロケーションや信頼性といったユーザー定義の制約を含むアプリケーション固有のSLAをどのようにサポートできるか？
• RQ4 標準化されたインターフェースと価格モデルは、相互運用性の向上とVMプロビジョニング・移行の簡素化にどのように寄与するか？
• RQ5 緩やかに結合され部分的に結合された連携型クラウドアーキテクチャにおいて、QoSとフェイルセーフをどのように確保できるか？

主な発見

• 商用クラウドとの比較評価により、単一クラウドデプロイメントに比べ、マルチクラウドデプロイメントがパフォーマンス向上とコスト削減を実現することが実証された。
• 既存のクラウドブローキング手法は、多様なアプリケーション要件やQoS要件への柔軟性に欠けており、アプリケーション固有のブローキングポリシーの導入が不可欠であることが明らかになった。
• ILP定式化を用いた最適なリソース配置により、データセンター内でのエネルギー消費量の低減と負荷のバランスが図られるとともに、アウトソーシングコストの最小化が達成された。
• Anekaのようなプラットフォームにおけるデッドライン駆動型プロビジョニングアルゴリズムは、異種リソースから効率的にリソースを割り当てることで、アプリケーション実行時間を短縮した。
• RESERVOIRおよびInterCloudフレームワークと統合された配置アルゴリズムにより、スケーラブルでQoSに配慮し、コスト効率の良い連携型クラウドにおけるリソース管理が実現された。
• プロバイダー間での価格モデルとVI構成の標準化が不足しているため、最適なVM選定が困難になり、移行が複雑化しており、業界レベルでの標準化の必要性が浮き彫りになった。