[論文レビュー] Cloud Programming Simplified: A Berkeley View on Serverless Computing

Eric Jonas, Johann Schleier-Smith+12 more|arXiv (Cornell University)|Feb 9, 2019

Cloud Computing and Resource Management参考文献 24被引用数 420

ひとこと要約

この論文は、アセンブリ言語から高水準言語への移行に類似したパラダイム転換を遂げることを提唱する、クラウドプログラミングの未来の包括的ビジョンを提示している。サーバーレスコンピューティング（FaaSとBaaSを含む）は、低レベルのシステム管理を排除することでクラウド開発を簡素化するとされ、その潜在能力を解き放つために、ストレージ、調整、パフォーマンス、セキュリティ、ハードウェア分野における重要な研究課題を特定している。

ABSTRACT

Serverless cloud computing handles virtually all the system administration operations needed to make it easier for programmers to use the cloud. It provides an interface that greatly simplifies cloud programming, and represents an evolution that parallels the transition from assembly language to high-level programming languages. This paper gives a quick history of cloud computing, including an accounting of the predictions of the 2009 Berkeley View of Cloud Computing paper, explains the motivation for serverless computing, describes applications that stretch the current limits of serverless, and then lists obstacles and research opportunities required for serverless computing to fulfill its full potential. Just as the 2009 paper identified challenges for the cloud and predicted they would be addressed and that cloud use would accelerate, we predict these issues are solvable and that serverless computing will grow to dominate the future of cloud computing.

研究の動機と目的

• サーバーレスコンピューティングをクラウドプログラミングの次なる進化と提唱し、インフラストラクチャ管理の抽象化によって開発を簡素化すること。
• 現在のサーバーレスプラットフォームの主な制限、特にストレージ、調整、パフォーマンス、セキュリティ分野における制限を特定・分析すること。
• これらの制限を克服するための研究アジェンダを提示し、サーバーレスコンピューティングがより広範なアプリケーションをサポートできるようにすること。
• サーバーレスがクラウドコンピューティングの標準パラダイムとなると予測すること。

提案手法

• FaaS + BaaSとしてのサーバーレスコンピューティングの統一的定義を提示し、自動スケーリングと使用量課金の強調を行う。
• 実世界の5つのアプリケーション（例：ExCamera、Numpywren、Cirrus）を分析し、現在のプラットフォームの制限を示す。
• 抽象化、システム設計、ネットワーキング、セキュリティ、コンピュータアーキテクチャの分野における主要な技術的課題を特定する。
• パフォーマンスと永続性のニーズに対応するための「サーバーレス一時的」と「永続的」ストレージの概念を導入する。
• サーバーレスにおける高水準プログラミング抽象化と細粒度の隔離が、セキュリティを強化し、安全なプログラミングを簡素化できることを提唱する。
• 2009年のバークレー・ビュー論文との歴史的類似性を用いて、現在の課題は解決可能であり、広範な採用へとつながると主張する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 サーバーレスコンピューティングは、細粒度な操作におけるストレージパフォーマンスと耐久性の制限をどのように克服できるか？
• RQ2 サーバーレス関数間で効率的かつ低遅延な調整を実現するために、どのようなシステムレベルのメカニズムが必要か？
• RQ3 標準的な通信およびデータアクセスパターンにおいて、サーバーレスプラットフォームが予測可能で低遅延なパフォーマンスを達成するにはどうすればよいか？
• RQ4 サイドチャnel攻撃に対するサーバーレスシステムの耐性を高めるために、どのようなアーキテクチャ的およびセキュリティ的メカニズムを活用できるか？
• RQ5 将来のハードウェアの多様性と専用プロセッサを、サーバーレスコンピューティングに統合することで、コストパフォーマンスをどのように向上できるか？

主な発見

• サーバーレスコンピューティングは、将来的にクラウドコンピューティングの支配的パラダイムとなると予測される。
• 現在のプラットフォームは、特に状態保持型およびデータ集約型ワークロードにおいて、細粒度ストレージ、調整、予測可能なパフォーマンスの分野で顕著な制限を抱えている。
• 高パフォーマンスで低遅延なアプリケーションをサポートするためには、一時的および永続的サーバーレスストレージシステムの導入が必要である。
• 細粒度の隔離と攻撃面の縮小により、セキュリティはサーバーレスで強化されるが、サイドチャnelリスクは依然として残存する。
• サーバーレスへの移行により、コストが低下し、開発生産性が向上する。課金モデルは、サーバーレスがサーバーフルコンピューティングよりもコスト競争力を持つか、あるいはそれを下回るよう進化する。
• ハイブリッドおよびオンプレミスのデプロイは、将来的に減少するが、規制上の制約により一部のレガシユースケースは維持される可能性がある。