[論文レビュー] On the Benefits of QoS-Differentiated Posted Pricing in Cloud Computing: An Analytical Model.

Xiaohu Wu, Francesco De Pellegrini|arXiv (Cornell University)|Sep 26, 2017

Cloud Computing and Resource Management被引用数 3

ひとこと要約

本稿は、固定SLAと事前設定された価格により、ユーザーがコストとパフォーマンスに基づいてサービスレベルを選べる、QoS差別化付きの提示価格の分析的モデルを提案する。このモデルは、プロバイダーの収益とリソース利用率を最大化するために、価格設定と容量割り当てを最適化し、従来の「利用料金制」モデルと比較して、リソース利用率を最大11倍に、収益を最大5倍に向上させる。

ABSTRACT

When designing service and pricing models, an important goal is to both enable user-friendly and cost-effective access to services and achieve a high system's utilization. Such design could attract more users and improve the revenue. QoS-differentiated pricing represents an important direction to address the above design goal as illustrated by numerous studies in other fields such as Internet. In this paper, we propose the first analytical model of QoS-differentiated posted pricing in the context of cloud computing. In this model, a cloud provider offers a stable set of SLAs and their prices are also posted to users in advance, where higher QoSs are charged higher prices. As a result, users can directly choose their preferred SLA with a certain price, in contrast to many existing dynamic pricing mechanisms with the uncertain prices and availability of cloud resource. In order to maximizing the revenue of a cloud provider, the questions that arise here include: (1) setting the prices properly to direct users to the right SLAs best fitting their need, and, (2) given a fixed cloud capacity, determining how many servers should be assigned to each SLA and which users and how many of their jobs are admitted to be served. To this respect, we propose optimal schemes to jointly determine SLA-based prices and perform capacity planning. In spite of the usability of such a pricing model, simulations also show that it could improve the utilization of computing resource by up to eleven-fold increase, compared with the standard pay-as-you-go pricing model; furthermore, the revenue of a cloud provider could be improved by up to a five-fold increase.

研究の動機と目的

• 多様なユーザーに対して、高効率なクラウドリソース利用率を実現するとともに、コスト効率が良く、ユーザーにとって使いやすいアクセスを確保する挑戦に応えること。
• 価格と利用可能性が不確実な動的価格設定モデルの限界を克服するため、安定的で提示価格の仕組みを導入すること。
• 固定されたリソース容量のもとで、プロバイダーの収益を最大化するために、SLA価格設定と容量計画を共同で最適化すること。
• ユーザーの需要とパフォーマンス要件に基づいて、価格設定とSLAへのサーバ割り当てを最適化するフレームワークをクラウドプロバイダーに提供すること。

提案手法

• 複数のQoSティアにわたり、SLAベースの価格設定とサーバ割り当ての共同最適化を定式化する分析的モデルを構築する。
• 各SLAがそのQoSレベルに対応する固定価格を持つ提示価格メカニズムを採用し、ユーザーの透明性と予測可能性を高める。
• 需要とコスト制約に基づいて、各SLAに割り当てるサーバ数の最適値を特定するための最適化技術を適用する。
• ユーザーの受入制御を統合し、SLAの好みとシステム容量に基づいて、どのジョブを受容するかを決定する。
• ユーザー行動を、価格とQoSのトレードオフに基づいてSLAを選択するものと仮定し、パフォーマンス要件を満たしつつコストを最小化することを目的とする。
• 数学的分析を用いて、容量制約のもとでプロバイダー収益を最大化する最適な価格設定と容量割り当て戦略を導出する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 QoS差別化付きSLAの最適価格設定は、ユーザー需要に適合させつつ収益を最大化するために、どのように行うべきか？
• RQ2 異なるSLA間でのサーバ容量の最適割り当ては、利用率と収益のバランスを取るためにどのように行うべきか？
• RQ3 固定SLA付きの提示価格は、動的価格設定や利用料金制と比較して、リソース利用率にどのように影響するか？
• RQ4 QoS差別化価格設定は、クラウドプロバイダー全体の収益にどのような影響を与えるか？
• RQ5 容量制限のもとで、効率的な利用率と収益創出を確保するために、ユーザーの受入はどのように管理すべきか？

主な発見

• 提案されたQoS差別化付き提示価格モデルは、標準的な利用料金制モデルと比較して、クラウドリソース利用率を最大11倍に向上させる。
• 提案された価格設定と容量割り当てスキームのもとで、プロバイダーの収益は最大5倍に改善される。
• このモデルは安定的で予測可能な価格設定を可能にし、動的価格設定メカニズムと比較してユーザーの不確実性を低減する。
• 価格設定と容量計画の共同最適化により、ユーザーのSLA選択とシステム容量の間の整合性が向上する。
• 分析的モデルは、収益を最大化しつつ高い利用率を維持する最適な価格水準とサーバ割り当てを的確に特定する。
• シミュレーションにより、本モデルが従来の価格設定モデルよりも、効率性および利益性の指標において優れていることが確認された。