[論文レビュー] Defining Cross-Cloud Systems

Yehia Elkhatib|arXiv (Cornell University)|Feb 8, 2016

Cloud Computing and Resource Management参考文献 11被引用数 7

ひとこと要約

本論文は、IaaSレベルにおける相互運用性の課題に対処するため、標準化された用語とフレームワークを提供するべく、クロスクラウドシステムを4つのタイプ—ハイブリッドクラウド、マルチクラウド、メタクラウド、フェデレーテッドクラウド—に定義・分類する。抽象化、制御、標準化における主なトレードオフを特定し、どの単一のソリューションも普遍的に最適ではないことを強調し、動的クラウドエコシステムにおける意思決定支援とSLA管理の向上を要請する。

ABSTRACT

Recent years have seen an increasing number of cross-cloud architectures, i.e. systems that span across cloud provisioning boundaries. However, the cloud computing world still lacks any standards in terms of programming interfaces, which has a knock-on effect on the costs associated with interoperability and severely limits the flexibility and portability of applications and virtual infrastructures. This paper outlines the different types of cross-cloud systems, and the associated design decisions.

研究の動機と目的

• ハイブリッドクラウド、マルチクラウド、フェデレーテッドクラウドといった用語の不一致がクラウドコンピューティングの文献に混乱をもたらしているのを解消すること。
• 抽象化レベル、責任配分、プロビジョニングメカニズムに基づいて、既存のクロスクラウドソリューションを分類すること。
• 開発者、ブローカー、クラウドプロバイダーの役割を理解するための構造的モデルを提供すること。
• アプリケーション開発者の視点から、それぞれのクロスクラウドパラダイムの長所と短所を評価すること。
• CIMI、OCCI、TOSCAといった取り組みが継続的に行われているにもかかわらず、標準化の取り組みが広く採用されていないことを浮き彫りにすること。

提案手法

• サブクラウドの類似性、抽象化レベル、プロビジョニングメカニズム、責任者に基づくクロスクラウドシステムの4段階分類を提案する。
• Apache Libcloud（マルチクラウド）、OPTIMIS Toolkit（メタクラウド）、CCFM（フェデレーテッドクラウド）といった代表的なシステムを分析し、設計パターンを説明する。
• API抽象化、ポリシーの実行、インフラストラクチャ管理の委任の観点から、各モデルの対応を評価する。
• CIMI、OCCI、TOSCA、CDMIといった標準化取り組みをレビューし、実現可能性と市場採用度を評価する。
• カスタムロジック（ハイブリッド）、抽象化レイヤー（マルチクラウド）、ブローカーによるサービス（メタクラウド）、標準化インターフェース（フェデレーテッドクラウド）の対比を通じて、トレードオフを比較フレームワークで対比する。
• 商業的インcentiveが標準採用を妨げており、AWS や Microsoft のような主要プロバイダーが顧客のロックインを維持するために相互運用性標準を拒否していることを特定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ハイブリッドクラウド、マルチクラウド、メタクラウド、フェデレーテッドクラウドシステムのアーキテクチャおよび責任分担の観点から、主な違いは何ですか？
• RQ2 異なるクロスクラウドモデルは、APIの相互運用性、抽象化、ベンダーロックインをどのように扱いますか？
• RQ3 CIMI や OCCI のような標準化取り組みが技術的に優れているにもかかわらず、なぜ広く市場に採用されなかったのですか？
• RQ4 アプリケーションレベルのロジック、抽象化レイヤー、ブローカーによるサービスの間のトレードオフは、クロスクラウドポータビリティを実現するためにどのように作用しますか？
• RQ5 開発者や研究者が、SLAのばらつきや動的クラウドエコシステムに対応しながら、ポータブルなアプリケーションを開発するにはどうすればよいですか？

主な発見

• 『クロスクラウド』という用語はしばしば不正確に使用されており、混乱を招いている。本論文は、用語の明確化のための形式的な分類体系を確立する。
• ハイブリッドクラウドは、複数の異なるAPIを管理するためにアプリケーションレベルのロジックを必要とし、結合が強くならせ、保守の負担が増加する。
• 抽象化レイヤー（例：Libcloud、jClouds）を用いたマルチクラウドソリューションは、ベンダーロックインを軽減するが、特定のクラウド機能へのアクセスを犠牲にしている。
• メタクラウドはリソース管理を第三者のブローカーに委ねることで、動的プロビジョニングを可能にするが、外部サービスへの依存が生じる。
• フェデレーテッドクラウドは、プロバイダー間の合意に基づく標準化インターフェースに依存しているが、市場インcentiveがそのような標準の広範な採用を妨げている。
• 数十年にわたる標準化の取り組みにもかかわらず、主要なクラウドプロバイダーは依然として特許的なAPIを優先しており、クラウドアプリケーションのポータビリティと相互運用性を制限している。