[論文レビュー] GridSim: A Toolkit for the Modeling and Simulation of Distributed Resource Management and Scheduling for Grid Computing

Rajkumar Buyya, Manzur Murshed|ArXiv.org|Mar 14, 2002

Distributed and Parallel Computing Systems参考文献 12被引用数 26

ひとこと要約

GridSimは、グリッドコンピューティング環境におけるリソース管理およびスケジューリングのモデリングと評価を目的としたJavaベースの離散イベントシミュレーションツールキットである。異種のリソース、ユーザー、アプリケーションワークロードをシミュレートすることにより、さまざまな条件下でのスケジューリングアルゴリズムの繰り返し可能な性能評価を可能にし、デッドラインおよび予算制約付きのスケジューリングに対して効果的なサポートを示し、測定可能な性能向上を実証した。

ABSTRACT

Clusters, grids, and peer-to-peer (P2P) networks have emerged as popular paradigms for next generation parallel and distributed computing. The management of resources and scheduling of applications in such large-scale distributed systems is a complex undertaking. In order to prove the effectiveness of resource brokers and associated scheduling algorithms, their performance needs to be evaluated under different scenarios such as varying number of resources and users with different requirements. In a grid environment, it is hard and even impossible to perform scheduler performance evaluation in a repeatable and controllable manner as resources and users are distributed across multiple organizations with their own policies. To overcome this limitation, we have developed a Java-based discrete-event grid simulation toolkit called GridSim. The toolkit supports modeling and simulation of heterogeneous grid resources (both time- and space-shared), users and application models. It provides primitives for creation of application tasks, mapping of tasks to resources, and their management. To demonstrate suitability of the GridSim toolkit, we have simulated a Nimrod-G like grid resource broker and evaluated the performance of deadline and budget constrained cost- and time-minimization scheduling algorithms.

研究の動機と目的

• 分散化され、ポリシーで保護されたリソースのため、実世界の環境におけるグリッドスケジューラの性能評価が困難であるという課題に対処すること。
• グリッドコンピューティングにおけるリソースブローカーおよびスケジューリングアルゴリズムの繰り返し可能で制御可能な性能評価を可能にすること。
• 時間共有および空間共有の両方のリソース、ユーザー、アプリケーションモデルをサポートする柔軟なシミュレーションフレームワークの開発。
• 制約付きスケジューリングアルゴリズムを用いたNimrod-Gに類似したリソースブローカーのシミュレーションを通じて、ツールキットの実用性を示すこと。

提案手法

• GridSimは、グリッド環境のモデリングを目的としたJavaベースの離散イベントシミュレーションツールキットとして実装されている。
• 時間共有および空間共有の両方のシステムを含む、異種のグリッドリソースのモデリングをサポートしている。
• アプリケーションタスクの作成、リソースへのマッピング、実行管理のためのプリミティブを提供している。
• 要件およびポリシーが異なるユーザーワークロードのシミュレーションを可能にしている。
• デッドラインおよび予算などの設定可能なパラメータを用いてスケジューリングアルゴリズムを評価している。
• コストおよび時間最小化戦略の評価を目的とした、Nimrod-Gに類似したリソースブローカーのシミュレーションをサポートしている。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 分散化され、ポリシーで保護されたリソースがある中で、グリッドスケジューリングアルゴリズムの性能を繰り返し可能で制御可能な方法で評価するにはどうすればよいか？
• RQ2 デッドラインおよび予算制約が、グリッド環境におけるスケジューリング効率に与える影響は何か？
• RQ3 さまざまなワークロードおよびリソース構成下で、コスト最小化と時間最小化のスケジューリングアルゴリズムはどのように比較されるか？
• RQ4 GridSimのようなシミュレーションツールキットは、実世界のグリッドリソース管理シナリオをどれほど正確にモデル化できるか？
• RQ5 このツールキットは、異種のグリッド環境における複雑なスケジューリングポリシーの評価を効果的に支援できるか？

主な発見

• GridSimは、実世界のテストにおける制限を克服し、グリッドスケジューリングアルゴリズムの繰り返し可能で制御可能な評価を可能にした。
• ツールキットは、ポリシーを設定可能な異種のリソース、ユーザー、アプリケーションワークロードを効果的にモデル化した。
• デッドライン制約付きのスケジューリングアルゴリズムは、時間に敏感なワークロード下でタスク完了率の向上を示した。
• 予算制約付きのスケジューリングは、時間制限内でのタスク完了を損なわずに顕著なコスト削減を達成した。
• Nimrod-Gに類似したブローカーのシミュレーションにより、GridSimが複雑なスケジューリング論理およびポリシー評価を効果的にサポートできることを示した。
• GridSimは、今後のグリッドリソース管理およびスケジューリング分野の研究を対象としたスケーラブルで拡張可能なフレームワークを提供している。