[論文レビュー] Next Generation Cloud Computing: New Trends and Research Directions

Blesson Varghese, Rajkumar Buyya|arXiv (Cornell University)|Jul 24, 2017

Cloud Computing and Resource Management参考文献 83被引用数 9

ひとこと要約

本稿は、クラウドコンピューティングの進化が、マルチクラウド、エッジベース、分散型アーキテクチャへと向かう過程を概説し、クラウドレット、ミントピアコンピューティング、サーバーレス実行といった新しいモデルを提案することで、スケーラビリティ、レジリエンス、エネルギー効率の向上を図っている。本稿は、セキュリティ、アプリケーションの表現力、リソース管理、持続可能性の分野における主な研究課題を特定し、次世代システムのための、集中型データセンターから分散型で多様なインフラに移行する流れを強調している。

ABSTRACT

The landscape of cloud computing has significantly changed over the last decade. Not only have more providers and service offerings crowded the space, but also cloud infrastructure that was traditionally limited to single provider data centers is now evolving. In this paper, we firstly discuss the changing cloud infrastructure and consider the use of infrastructure from multiple providers and the benefit of decentralising computing away from data centers. These trends have resulted in the need for a variety of new computing architectures that will be offered by future cloud infrastructure. These architectures are anticipated to impact areas, such as connecting people and devices, data-intensive computing, the service space and self-learning systems. Finally, we lay out a roadmap of challenges that will need to be addressed for realising the potential of next generation cloud systems.

研究の動機と目的

• 集中型データセンターから分散型、マルチプロバイダー型、エッジベースのモデルに移行するクラウドインフラの変容を分析すること。
• 低遅延、スケーラブルでレジリエントなアプリケーションを支援する、クラウドレット、ミントピアコンピューティング、サーバーレスコンピューティングといった新規コンピューティングアーキテクチャの特定。
• これらの新しいモデルが、データ集約型ワークロード、IoT統合、自己学習システムに与える影響の検討。
• 次世代クラウドシステムにおけるセキュリティ、アプリケーションの表現力、効率的なリソース管理、持続可能性の分野における重要な研究課題の概説。
• 異種プロバイダー間で相互運用可能で、よりグリーンでレジリエントなインフラに向けたクラウドコンピューティングの発展ロードマップの提示。

提案手法

• マルチクラウド、マイクロクラウド、クラウドレット、アドホッククラウド、および異種クラウドデプロイメントを含む、クラウドインフラの進化トレンドの分析。
• ネットワークからアプリケーションまでの9段階の抽象化レイヤーにわたるインフラ変化をマッピングし、アーキテクチャ的変更が求められる領域を特定。
• 従来のVMベースのプロビジョニングに代わるサーバーレスコンピューティングをモデルとして提案し、アイドルリソースコストの削減を図る。
• 動的リソースオーケストレーションとフォールトトレランスの向上を目的に、ソフトウェア定義型およびレジリエントクラウドモデルを導入。
• 環境への影響を低減するため、エネルギーに配慮したプロビジョニングおよび炭素排出量に配慮したスケジューリングアルゴリズムを提案。
• IoTを活用したフィードバックを用いて、サーバー、ネットワーク、冷却システムの統合的管理を推進し、動的で適応的な電力状態制御を実現。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 クラウドインフラは、単一プロバイダーのデータセンターを越えて、どのように分散型、マルチクラウド、エッジベースのコンピューティングを支援するように進化できるか？
• RQ2 次世代クラウドシステムにおいて、低遅延、データ集約型、IoT駆動型ワークロードをサポートするために、どのような新しいコンピューティングアーキテクチャが求められるか？
• RQ3 エネルギー効率と持続可能性を、クラウドリソースプロビジョニングおよび管理における第一義的QoS指標として統合するにはどうすればよいか？
• RQ4 異種プロバイダー、マルチクラウド、分散型環境間でアプリケーションのセキュリティ、表現力、管理をどのように確保できるか、主な課題は何か？
• RQ5 ソフトウェア定義型および自己修復型クラウドアーキテクチャを通じて、レジリエンスと動的リソースオーケストレーションをどのように強化できるか？

主な発見

• クラウドレットやミントピアコンピューティングといったマルチクラウドおよびエッジベースのモデルは、モバイルおよびIoTアプリケーションにおける遅延低減と応答性向上の観点から、今後不可欠な存在となる。
• サーバーレスコンピューティングは、実行時間にのみ料金が発生するため、アイドルVMコストを排除できるという点で、急速に普及が進んでいる。
• データセンターにおけるエネルギー消費は依然として深刻な懸念事項であり、冷却およびネットワーキングが総消費電力の大部分を占めている。
• 炭素排出量に配慮したおよびエネルギーに配慮したプロビジョニングアルゴリズムは、QoS要件を満たしつつ環境への影響を低減可能であるが、パフォーマンスとのトレードオフが存在する。
• サーバー、ネットワーク、冷却システムのリアルタイム監視および制御を可能にするIoT統合型システムの導入により、動的で適応的な電力管理が実現できる。
• 分散型で多様なインフラ、マルチプロバイダー型クラウドインフラへの移行は避けがたく、これに伴い、セキュリティ、相互運用性、持続可能なシステム設計分野における新たな研究の必要性が高まっている。