[論文レビュー] Containerization in Multi-Cloud Environment: Roles, Strategies, Challenges, and Solutions for Effective Implementation

Muhammad Waseem, Aakash Ahmad+6 more|arXiv (Cornell University)|Mar 1, 2024

Cloud Computing and Resource Management被引用数 8

ひとこと要約

A Systematic Mapping Study (2013–2023) が、マルチクラウド環境におけるコンテナの役割、実装戦略、パターン、品質属性、そしてセキュリティ、自動化、デプロイ、監視の課題に対処するための4つのフレームワークを識別する。

ABSTRACT

Containerization in multi-cloud environments has received significant attention in recent years both from academic research and industrial development perspectives. However, there exists no effort to systematically investigate the state of research on this topic. The aim of this research is to systematically identify and categorize the multiple aspects of containerization in multi-cloud environment. We conducted the Systematic Mapping Study (SMS) on the literature published between January 2013 and July 2024. One hundred twenty one studies were selected and the key results are: (1) Four leading themes on containerization in multi-cloud environment are identified: 'Scalability and High Availability', 'Performance and Optimization', 'Security and Privacy', and 'Multi-Cloud Container Monitoring and Adaptation'. (2) Ninety-eight patterns and strategies for containerization in multicloud environment were classified across 10 subcategories and 4 categories. (3) Ten quality attributes considered were identified with 47 associated tactics. (4) Four catalogs consisting of challenges and solutions related to security, automation, deployment, and monitoring were introduced. The results of this SMS will assist researchers and practitioners in pursuing further studies on containerization in multi-cloud environment and developing specialized solutions for containerization applications in multi-cloud environment.

研究の動機と目的

• マルチクラウド環境におけるコンテナの役割と実装戦略を特定し、分類する。
• 複数のクラウドにわたるコンテナ化アプリケーションで使用されるアーキテクチャパターンと戦略を整理する。
• マルチクラウドのコンテナ化に関連する品質属性とそれに対応する手法を特定する。
• マルチクラウドコンテナの自動化、デプロイ、監視、セキュリティに関する課題と解決策を特徴づける。
• セキュリティ、自動化、デプロイ、監視の課題に対処するためのフレームワークを提供する。

提案手法

• 確立されたガイドライン（Petersen et al., 2008; Keele et al.）に従って系統的マッピング研究を実施する。
• マルチクラウド＋コンテナ化のクエリを使用して、2013年1月から2023年3月までの一次研究を8つのデータベースで検索する。
• タイトル/キーワード、要約、本文のスクリーニングを Cohen’s Kappa の信頼性検査を用いて適用する。
• 一次研究を補強するためにスノーボール法（前方・後方）を実施する。
• 事前に定義された項目（D1–D26）を用いてデータを抽出し、RQs に合わせ、パイロット抽出と照合を行う。
• 定量項目には記述統計を、定性データにはテーマ分析（Braun & Clarke）を用いてデータを分析する。
• 抽出データとフレームワークの階層を含む再現性データセット（Waseem et al., 2024）を公開する。

Figure 1 . Context: Containerization in multi-cloud environment

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 RQ1: コンテナはどのような役割を果たし、マルチクラウド環境でコンテナベースのアプリケーションを実装するためにどのような戦略を適用できるか？
• RQ2 RQ2: マルチクラウド環境でコンテナベースのアプリケーションの実装に用いられるアーキテクチャパターンと戦略は何か？
• RQ3 RQ3: マルチクラウド環境におけるコンテナベースのアプリケーションの実装に関連する品質属性とそれに対応する手法は何か？
• RQ4 RQ4: マルチクラウド環境におけるコンテナベースのアプリケーションでのセキュリティ、自動化、デプロイ、監視に関連する課題は何か？
• RQ5 RQ5: マルチクラウド環境内のコンテナベースアプリケーションにおけるセキュリティ、自動化、デプロイ、監視をどのように対処するか？
• RQ6 RQ6: コンテナベースのマルチクラウドアプリケーションを実装するために使用されるツールとフレームワークは何か？

主な発見

• 4つの主要な研究テーマが浮かび上がった：スケーラビリティと高可用性、パフォーマンスと最適化、セキュリティとプライバシー、そしてマルチクラウドコンテナの監視と適応。
• マルチクラウドにおけるコンテナ化の74のパターンと戦略を、10のサブカテゴリーと4つの大分類に分類した。
• 10の品質属性とそれに関連する47の戦術を特定した。
• セキュリティ、自動化、デプロイ、監視の課題と解決策に対処するための4つのフレームワークが導入された。
• IEEE 出版物がデータセットを支配しており（約72%）、ほとんどの研究が会議で発表された（約72%）。
• 本研究は2014–2022年を横断しており、マルチクラウドコンテナにおけるオーケストレーション、相互運用性、セキュリティ、パフォーマンスの焦点の進化を反映している。

Figure 2 . Schematic representation of the research methodology implemented in this study