[論文レビュー] From Cloud to Edge: A First Look at Public Edge Platforms

Mengwei Xu, Zhe Fu+8 more|arXiv (Cornell University)|Sep 8, 2021

Cloud Computing and Resource Management参考文献 72被引用数 7

ひとこと要約

本論文は、中国における商業的パブリックエッジプラットフォーム（NEP）の包括的測定調査を初めて実施し、ユーザーおよびプロバイダーの両視点からエンドツーエンドのパフォーマンスを分析している。エッジプラットフォームは、中間RTTを10.5ms（WiFi）まで低減し、遅延に敏感なアプリケーションのQoEを向上させることを明らかにした。また、クラウドとは対照的に、VM利用率が低く、バースト性が高く、VMあたりの金銭的コストも低いという特徴的なワークロードパターンを示しており、エッジネイティブワークロードとクラウドの根本的な違いを示している。

ABSTRACT

Public edge platforms have drawn increasing attention from both academia and industry. In this study, we perform a first-of-its-kind measurement study on a leading public edge platform that has been densely deployed in China. Based on this measurement, we quantitatively answer two critical yet unexplored questions. First, from end users' perspective, what is the performance of commodity edge platforms compared to cloud, in terms of the end-to-end network delay, throughput, and the application QoE. Second, from the edge service provider's perspective, how are the edge workloads different from cloud, in terms of their VM subscription, monetary cost, and resource usage. Our study quantitatively reveals the status quo of today's public edge platforms, and provides crucial insights towards developing and operating future edge services.

研究の動機と目的

• エンドユーザーの視点から、商業的パブリックエッジプラットフォームの実世界におけるパフォーマンスを定量的に評価すること。
• エッジサービスプロバイダーの運用ワークロード特性を分析し、従来のクラウドワークロードと比較すること。
• エッジプラットフォームとクラウドの間で、遅延、スループット、アプリケーションQoE、VMサブスクリプション、コスト、リソース使用量の観点からどのように異なるかを理解すること。
• 今後のエッジサービスおよびアプリケーションの設計と展開に実証的知見を提供すること。

提案手法

• 中国の41都市にまたがる158台のモバイルデバイスを用いた全国的でクラウドソースドの測定キャンペーンを実施し、多様なアクセスネットワーク（WiFi、LTE、5G）を介したエンドツーエンドのネットワークパフォーマンス（RTT、スループット）を収集した。
• エッジ（NEP）とアリババクラウドECS（クラウド）の両方で実稼働アプリケーション（クラウドゲーム、ライブ動画ストリーミング）を実装し、アプリケーションレベルのQoEを測定するためのインstrumentationを実施した。
• 商業的マルチテナントエッジプロバイダー（NEP）と協力し、3か月間にわたる詳細なIaaS VMレベルの使用状況トレース（VMライフサイクル、CPU、メモリ、ネットワーク使用量）を収集・分析した。
• NEPのワークロードトレースを、公開済みのAzureクラウドデータセット（2019年）と比較し、VMサブスクリプションパターン、リソース利用効率、コスト効率の違いを特定した。
• 統計的分析と可視化を用いて、エッジとクラウドのパフォーマンスおよびワークロードダイナミクスを比較し、遅延、スループット、QoE、リソース効率に焦点を当てた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 エンドユーザーの視点から、パブリックエッジプラットフォームのエンドツーエンドのネットワーク遅延、スループット、アプリケーションQoEは、パブリッククラウドと比べてどの程度異なるか？
• RQ2 エッジとクラウドのワークロードにおいて、VMサブスクリプション、金銭的コスト、リソース使用量のパターンにどのような主な違いがあるか？
• RQ3 エッジワークロードは、従来のクラウドワークロードと比べて、バースト性、利用効率、ライフサイクルの観点でどのように異なるか？
• RQ4 エッジプラットフォームは、リアルタイムアプリケーション向けに低い遅延と向上したパフォーマンスを実現するという約束を、どの程度果たしているか？

主な発見

• エンドユーザーと最近隣接するNEPエッジデータセンター間の中央RTTは、WiFiでは10.5ms、LTEでは34.2ms、5Gでは11.7msであり、従来のクラウドアクセスと比較して顕著な遅延低減が確認された。
• エッジベースのクラウドゲームおよびライブ動画ストリーミングは、NEP上でより良好なQoEを達成しており、ネットワークジターリスクと遅延の低減により、バッファリングが減少し、フレームの一貫性が向上している。
• エッジワークロードは、平均VM利用率が18.7%とクラウドの30.1%と比べて顕著に低く、リソース割り当ての非効率性が示唆される。
• エッジVMは、クラウドVMと比較して、より高いバースト性と短い寿命を示しており、62%のVMが1時間未満で終了しており、エッジ環境に一般的な動的かつ一時的なワークロードが存在することが示された。
• NEPにおけるVMあたりの金銭的コストは、アリババクラウドECSに比べ38%低く、一時的でバースト性の高いワークロードに対してエッジプラットフォームがコスト面での利点を有していることを示している。
• 利用率が低いにもかかわらず、エッジワークロードはクラウドワークロードよりも動的かつ予測が難しく、CPUおよびメモリ使用量のばらつきが大きく、適応型リソース管理戦略の導入が求められる。