[論文レビュー] Declarative Modeling for Building a Cloud Federation and Cloud Applications

Giuseppe Attardi, Alex Barchiesi+4 more|arXiv (Cornell University)|Jun 16, 2017

Advanced Research in Systems and Signal Processing参考文献 1被引用数 5

ひとこと要約

本論文では、複数の異種クラウドリージョンにまたがるクラウドフェデレーションを構築し、クラウドアプリケーションをデプロイするための宣言的モデリングアプローチを提示する。これにより、政策駆動型の自動化が可能になり、フェデレーション化された異種クラウドリージョンにまたがるインfra構築とアプリケーションデプロイが可能になる。システムは宣言的構成を用いて複雑な依存関係を管理し、専門知識のない研究者によるセルフサービス型アプリケーションデプロイを可能にし、プライベートクラウドとパブリッククラウドを統合した一元的でスケーラブルなプラットフォームを提供する。自動会計およびリソースプロビジョニングが統合されている。

ABSTRACT

The paper illustrates how we built a federated cloud computing platform dedicated to the Italian research community. Building a cloud platform is a daunting task, that requires coordinating the deployment of many services, interrelated and dependent on each other. Provisioning, servicing and maintaining the platform must be automated. For our deployment, we chose a declarative modeling tool, that allows describing the parts that compose the system and their relations of supplier/consumer of specific interfaces. The tool arranges the steps to bring the deployment to convergence by transforming the state of the system until it reaches a configuration that satisfies all constraints. We chose a declarative service modeling approach for orchestrating both the deployment of the platform by the administrators and the deployment of applications by users. The cloud platform has been designed so that it can be managed by this kind of automation, facilitating the deployment of federated regions by anyone wishing to join and to contribute resources to the federation. Federated resources are integrated into a single cloud platform available to any user of the federation. The federation can also seamlessly include public clouds. We describe the architectural choices, how we adapted the OpenStack basic facilities to the needs of a federation of multiple independent organizations, how we control resource allocation according to committed plans and correspondingly how we handle accounting and billing of resource usage. Besides providing traditional IaaS services, the cloud supports self-service deployment of cloud applications. The cloud thus addresses the long tail of science, allowing researchers of any discipline, without expertise in system or cloud administration, to deploy applications readily available for their perusal.

研究の動機と目的

• 複数の独立した組織にまたがるフェデレーションクラウドプラットフォームの展開と管理の複雑さに対処すること。
• システム管理者やクラウド管理者としての専門知識がなくても、非専門の研究者がクラウドアプリケーションをデプロイできるようにすること。
• フェデレーテッドクラウドリージョン間でリソースプロビジョニング、サービス管理、リソース会計を自動化すること。
• プライベートクラウドとパブリッククラウドリソースを統合した一元的で政策駆動型のクラウドプラットフォームを構築すること。
• セルフサービス型で宣言的デプロイモデルを用いて、長尾型の科学的アプリケーションをサポートすること。

提案手法

• サプライヤーとコンシューマー間のシステムコンポonent、インターフェース、依存関係を指定するため、宣言的サービスモデリングアプローチを採用した。
• 宣言的ツールを用いて、デプロイ順序を自動的に解決し、すべての制約を満たす有効な構成に収束させた。
• 複数組織のフェデレーションとリソース計画をサポートするために、OpenStackをカスタムコンポーネントで拡張した。
• リソース割り当てと会計をポリシーに基づいて管理し、使用状況の追跡とコミット済み計画の強制を可能にした。
• ユーザーが宣言的構成テンプレートを介してアプリケーションをデプロイできるセルフサービスインターフェースを実装した。
• 標準化されたインターフェース抽象化を通じて、パブリッククラウドのフェデレーションへのシームレスな統合を実現した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 複数の独立的かつ異種のクラウドリージョンにまたがるクラウドフェデレーションをどのように構築し、管理できるか？
• RQ2 宣言的モデリングは、複雑なクラウドプラットフォームデプロイの自動化をどのように簡素化できるか？
• RQ3 フェデレーテッドクラウド環境全体でリソース割り当てと会計を一貫して管理するにはどうすればよいか？
• RQ4 非専門の研究者がシステム管理の知識なしにクラウドアプリケーションをデプロイおよび管理するにはどうすればよいか？
• RQ5 プライベートクラウドフェデレーションにパブリッククラウドを統合するために必要なアーキテクチャ拡張は何か？

主な発見

• 宣言的モデリングアプローチにより、クラウドフェデレーションのデプロイと構成が自動化され、人的介入と構成エラーが大幅に削減された。
• 本プラットフォームにより、多様な分野の研究者がセルフサービスでアプリケーションをデプロイできるようになり、クラウド利用の障壁が著しく低下した。
• コミット済み計画に基づいたリソース割り当てが効果的に管理され、会計および請求メカニズムにより追跡可能性と公平性が確保された。
• パブリッククラウドのフェデレーションへの統合は、最小限のアーキテクチャ的オーバーヘッドで実現され、リソースのエラスティシティが向上した。
• 本システムは、複数のフェデレーテッドリージョンにまたがり、新規参加者の動的な貢献をサポートするという点でスケーラビリティと保守性を示した。
• 宣言的構成の使用により、プラットフォーム全体にわたる一貫性、イディエンポテンシー、検証可能なデプロイ状態が実現された。