[論文レビュー] PhoenixCloud: Provisioning Resources for Heterogeneous Cloud Workloads

Jianfeng Zhan, Lei Wang+3 more|arXiv (Cornell University)|Mar 4, 2010

Cloud Computing and Resource Management参考文献 28被引用数 6

ひとこと要約

PhoenixCloudは、ランタイム環境要件の多様性を表現するためのリソース環境（RE）契約を導入し、オンデマンドでのRE作成を可能にする、異種クラウドワークロード向けの新規リソースプロビジョニングシステムを提案する。プライベートクラウド向けとパブリッククラウド再利用向けの2つの連携されたプロビジョニングソリューションを提示し、EC2 + RightScaleと比較してクラスタ構成サイズが最大40％削減され、ピークリソース消費量が31％低減することを実証した。

ABSTRACT

As more and more service providers choose Cloud platforms, a resource provider needs to provision resources and supporting runtime environments (REs) for heterogeneous workloads in different scenarios. Previous work fails to resolve this issue in several ways: (1) it fails to pay attention to diverse RE requirements, and does not enable creating coordinated REs on demand; (2) few work investigates coordinated resource provisioning for heterogeneous workloads. In this paper, our contributions are three-fold: (1) we present an RE agreement that expresses diverse RE requirements, and build an innovative system PhoenixCloud that enables a resource provider to create REs on demand according to RE agreements; (2) we propose two coordinated resource provisioning solutions for heterogeneous workloads in two typical Cloud scenarios: first, a large organization operates a private Cloud for two heterogeneous workloads; second, a large organization or two service providers running heterogeneous workloads revert to a public Cloud; and (3) A comprehensive evaluation has been performed in experiments. For typical workload traces of parallel batch jobs and Web services, our experiments show that: a) In the first Cloud scenario, when the throughput is almost same like that of a dedicated cluster system, our solution decreases the configuration size of cluster by about 40%; b) in the second scenario, our solution decreases not only the total resource consumption, but also the peak resource consumption maximally to 31% with respect to that of EC2 + RightScale solution.

研究の動機と目的

• 異種クラウドワークロードにおける連携されたランタイム環境（RE）プロビジョニングの欠如に対処すること。
• 定義されたRE契約に基づいて、多様なREのオンデマンド作成を可能にすること。
• プライベートクラウドおよびパブリッククラウドの両環境における連携されたリソースプロビジョニング戦略の設計と評価すること。
• スループットを維持しつつ、リソース消費量と構成オーバーヘッドを低減すること。

提案手法

• 異種ワークロードの多様なランタイム環境要件を表現するためのRE契約モデルを導入する。
• RE契約に基づいてREを動的にプロビジョニングおよび構成するシステムPhoenixCloudを設計する。
• プライベートクラウド向けに、2つの異種ワークロード間でのリソース割り当てを最適化する連携プロビジョニングソリューションを提案する。
• パブリッククラウド再利用向けに、このソリューションを適応させ、複数の組織やサービスプロバイダー間でのリソース効率的共有を可能にする。
• 総合的およびピークリソース使用量を最小限に抑えるワークロード認識スケジューリングおよびリソース割り当て戦略を採用する。
• 制御された実験条件下で、並列バッチジョブおよびWebサービスの実世界トレースを用いてシステムを評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 異種クラウドワークロードの多様なランタイム環境要件は、どのように効果的に表現・管理できるか？
• RQ2 プライベートクラウド環境における異種ワークロードを対象としたリソース消費量を最小限に抑える連携プロビジョニング戦略は何か？
• RQ3 複数の組織やサービスプロバイダーが関与するパブリッククラウド環境では、リソース共有をどのように最適化できるか？
• RQ4 スループットを損なわずに、リソース構成サイズとピーク消費量をどの程度まで削減できるか？
• RQ5 EC2 + RightScaleなどの既存ソリューションと比較して、PhoenixCloudのリソース効率はどの程度優れているか？

主な発見

• プライベートクラウド環境では、専用クラスターシステムとほぼ同等のスループットを達成しながら、必要なクラスタ構成サイズを約40％削減した。
• パブリッククラウド再利用環境では、EC2 + RightScaleのベースラインと比較して、総合的およびピークリソース消費量を最大31％削減した。
• 混合ワークロード状態でも高いスループットを維持しており、効果的な負荷分散とリソース連携が実証された。
• RE契約モデルは、多様なランタイム環境要件を効果的に捉え、オンデマンドプロビジョニングを可能にする。
• 提案された連携メカニズムは、リソース利用効率と効率性の点でベースラインソリューションを著しく上回った。
• 実験的評価により、典型的なクラウドワークロードトレースにおいて、PhoenixCloudのスケーラビリティと頑健性が確認された。