[論文レビュー] An Economic-based Resource Management and Scheduling for Grid Computing Applications

Gowtham Krishnan Murugesan, C. Chellappan|arXiv (Cornell University)|Apr 20, 2010

Distributed and Parallel Computing Systems参考文献 15被引用数 10

ひとこと要約

本稿では、線形計画法を用いて複数のソースからのワークロードを異種のリソースに最適に配分することにより、ユーザーのコストと実行時間を最小化する経済的ベースのリソース割り当てモデルを提案する。モデルはリソース割り当てをコスト最適化問題として扱うことでスケジューリング効率を向上させ、実験的評価を通じてコストと時間の両指標において優れた性能を示している。

ABSTRACT

Resource management and scheduling plays a crucial role in achieving high utilization of resources in grid computing environments. Due to heterogeneity of resources, scheduling an application is significantly complicated and challenging task in grid system. Most of the researches in this area are mainly focused on to improve the performance of the grid system. There were some allocation model has been proposed based on divisible load theory with different type of workloads and a single originating processor. In this paper we introduce a new resource allocation model with multiple load originating processors as an economic model. Solutions for an optimal allocation of fraction of loads to nodes obtained to minimize the cost of the grid users via linear programming approach. It is found that the resource allocation model can efficiently and effectively allocate workloads to proper resources. Experimental results showed that the proposed model obtained the better solution in terms of cost and time.

研究の動機と目的

• 複数のワークロード発生源を持つ異種のグリッドコンピューティング環境における効率的なリソーススケジューリングの課題に対処すること。
• 経済的インスピレーションを受ける割り当てモデルを通じて、グリッドアプリケーションにおけるユーザーのコストと実行時間を低減すること。
• 単一のソースに限定される従来の分割可能負荷理論モデルを拡張し、複数の発生源プロセッサをサポートすること。
• コスト最小化を目的とした線形計画法を用いて、スケーラブルで最適なリソース割り当て戦略を開発すること。
• さまざまなワークロード条件下でのコスト効率と実行時間の観点から、モデルの性能を評価すること。

提案手法

• リソース使用をコスト駆動の意思決定として扱うことで、リソース割り当てを経済的最適化問題として定式化する。
• 線形計画法を用いて、各リソースノードに割り当てるワークロードの最適な割合を計算する。
• 複数の発生源プロセッサを扱えるように分割可能負荷理論を拡張し、分散型ワークロード配分を可能にする。
• リソースの利用可能性、処理速度、通信オーバーヘッドに基づいてコスト関数をモデル化する。
• 総ワークロードとリソース容量の制約を満たす条件下で、コスト最小化を目的関数とする。
• 最適化問題を解き、利用可能なノード間でのワークロード割合の最適割り当てを決定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 複数のプロセッサがワークロードを発生させる場合、グリッドコンピューティングにおけるリソース割り当てはどのように最適化できるか？
• RQ2 経済モデルを用いることで、グリッドスケジューリングにおけるユーザーのコストと実行時間はどの程度低減されるか？
• RQ3 線形計画法は、異種のグリッド環境における複数ソースワークロード割り当て問題を効果的に解けるか？
• RQ4 提案モデルは、単一ソースの分割可能負荷モデルと比較して、コストとパフォーマンスの面でどのように異なるか？
• RQ5 提案された経済的ベースのスケジューリングフレームワークにおいて、コスト最小化と実行時間の間にはどのようなトレードオフがあるか？

主な発見

• 本モデルは、線形計画法を用いた最適なワークロード割り当てにより、グリッドユーザーの総コストを低減している。
• 効率的なリソース利用のおかげで、従来のスケジューリング手法と比較して実行時間が顕著に短縮されている。
• さまざまな実験的ワークロードにおいて、コストと時間の両指標で優れたパフォーマンスを示している。
• 複数の発生源プロセッサへの拡張により、単一ソースモデルに比べてスケーラビリティと柔軟性が向上している。
• 計算的に効率的であり、大規模なグリッド環境に対してもほぼ最適な結果を提供している。
• 実験結果は、経済的ベースのモデルが従来の手法に比べてコスト効率と時間効率の両面で優れていることを確認している。