[論文レビュー] Economic Models for Management of Resources in Grid Computing

Rajkumar Buyya, Heinz Stockinger+2 more|ArXiv.org|Jun 11, 2001

Distributed and Parallel Computing Systems参考文献 24被引用数 26

ひとこと要約

本論文は、オークション、掲示価格、入札など経済モデルを用いた計算経済学フレームワークを提案し、グリッドコンピューティング環境におけるリソース割り当てを管理する。市場ベースのメカニズムとブローカー、セキュアな取引インフラを統合することで、世界中をカバーするグリッド（World Wide Grid）テストベッドにおいて、コストおよびデッドラインに基づくスケジューリングを最適化し、多様で地理的に分散したプロバイダー間での分散リソース管理における効率の向上を実証した。

ABSTRACT

The accelerated development in Grid and peer-to-peer computing has positioned them as promising next generation computing platforms. They enable the creation of Virtual Enterprises (VE) for sharing resources distributed across the world. However, resource management, application development and usage models in these environments is a complex undertaking. This is due to the geographic distribution of resources that are owned by different organizations. The resource owners of each of these resources have different usage or access policies and cost models, and varying loads and availability. In order to address complex resource management issues, we have proposed a computational economy framework for resource allocation and for regulating supply and demand in Grid computing environments. The framework provides mechanisms for optimizing resource provider and consumer objective functions through trading and brokering services. In a real world market, there exist various economic models for setting the price for goods based on supply-and-demand and their value to the user. They include commodity market, posted price, tenders and auctions. In this paper, we discuss the use of these models for interaction between Grid components in deciding resource value and the necessary infrastructure to realize them. In addition to normal services offered by Grid computing systems, we need an infrastructure to support interaction protocols, allocation mechanisms, currency, secure banking, and enforcement services. Furthermore, we demonstrate the usage of some of these economic models in resource brokering through Nimrod/G deadline and cost-based scheduling for two different optimization strategies on the World Wide Grid (WWG) testbed.

研究の動機と目的

• 地理的に分散し、組織所有のリソースを管理する際の複雑さに対処すること。そのリソースには、ポリシー、利用可能状況、負荷の違いがある。
• 市場メカニズムを通じて効率的な供給需要調整を可能にする計算経済学フレームワークを設計すること。
• グリッド環境におけるリソース取引のための信頼性のある取引の強制、通貨、割り当てプロトコル、セキュアな取引インフラを支援する基盤を構築すること。
• World Wide Grid（WWG）テストベッドを用いて、現実のスケジューリングシナリオにおける経済モデルの有効性を評価すること。
• 経済モデルがコストおよびデッドラインに基づくスケジューリング意思決定をどのように改善できるかを実証すること。

提案手法

• 需要と供給に基づいてリソース価値を決定するため、商品市場、掲示価格、入札、オークションなどの経済モデルを採用する。
• 市場ベースの価格を用いて、リソースプロバイダーと消費者の間で仲介を行うブローカーサービスを統合したフレームワークを設計する。
• リソース交換における信頼性と取引の整合性を確保するため、セキュアなバンキングおよび通貨メカニズムを実装する。
• ポリシーを強制し、公平かつ効率的なリソース配分を保証する割り当てプロトコルを統合する。
• Nimrod/Gシステムにフレームワークを適用し、World Wide Grid（WWG）テストベッド上でデッドラインおよびコストに基づくスケジューリングを実施する。
• 現実のワークロードデータを用いて、異なる経済モデル下での最適化戦略の効果を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 分散型で多様なグリッド環境において、経済モデルをどのようにリソース割り当て管理に適用できるか。
• RQ2 グリッドコンponents間での市場ベースのやり取りを支えるために必要なインfraストラクチャの構成要素は何か。
• RQ3 オークションや掲示価格などの異なる経済モデルは、コストおよびデッドライン制約下でのリソーススケジューリング最適化において、どのように比較できるか。
• RQ4 計算経済学フレームワークは、大規模なグリッドシステムにおけるリソース割り当ての効率性と公平性を向上させることができるか。
• RQ5 現実のグリッドテストベッドにおいて、市場メカニズムを用いたリソースブローカーの実用的意味は何か。

主な発見

• 計算経済学フレームワークは、分散型で複数組織にまたがるグリッド環境において、動的で市場主導のリソース割り当てを成功裏に実現した。
• オークションや掲示価格といった経済モデルは、供給と需要を効果的に調整し、リソースの利用効率と応答性を向上させた。
• セキュアなバンキングおよび通貨メカニズムの統合により、リソース取引における信頼性が確保され、信頼性のある取引の強制が可能になった。
• WWGテストベッドにおいて、コストおよびデッドラインに基づくスケジューリングを実施した結果、タスク完了の効率が顕著に向上した。
• 自動ブローカーおよび価格設定メカニズムにより、プロバイダーとコンシューマーの両方の目的を最適化するフレームワークが実現された。
• Nimrod/Gシステムへの実装により、現実のグリッドスケジューリングにおいて経済モデルの実現可能性と有効性が検証された。