[論文レビュー] Reducing Total Power Consumption Method in Cloud Computing Environments

Shin-ichi Kuribayashi|arXiv (Cornell University)|Apr 5, 2012

Cloud Computing and Resource Management参考文献 1被引用数 5

ひとこと要約

本稿は、クラウドコンピューティング環境における総合的電力消費を削減することを目的として、サーバー、通信ネットワーク、電力網の間で協働するフレームワークを提案する。5つの協働ポリシー、電力情報交換のためのシグナリングプロトコル、およびユーザーごとのネットワーク電力消費を推定・割り当てる手法を導入し、ICTインfra構造全体の包括的エネルギー効率化を実現することを目的としている。

ABSTRACT

The widespread use of cloud computing services is expected to increase the power consumed by ICT equipment in cloud computing environments rapidly. This paper first identifies the need of the collaboration among servers, the communication network and the power network, in order to reduce the total power consumption by the entire ICT equipment in cloud computing environments. Five fundamental policies for the collaboration are proposed and the algorithm to realize each collaboration policy is outlined. Next, this paper proposes possible signaling sequences to exchange information on power consumption between network and servers, in order to realize the proposed collaboration policy. Then, in order to reduce the power consumption by the network, this paper proposes a method of estimating the volume of power consumption by all network devices simply and assigning it to an individual user.

研究の動機と目的

• クラウドコンピューティング環境におけるICT機器の増加する電力消費を是正すること。
• サーバー、通信ネットワーク、電力網の間におけるクロスレイヤー協働の必要性を特定すること。
• クラウドインfraストラクチャの各レイヤーにわたり、協調的な電力削減を可能にするポリシーおよびシグナリングメカニズムを設計すること。
• ユーザーごとのネットワーク電力消費を推定・割り当てることで、エネルギーの責任帰属と最適化を向上させること。

提案手法

• サーバー、通信ネットワーク、電力網の間で電力管理を調整するための5つの基本的協働ポリシーを提案する。
• 各協働ポリシーを実装するためのアルゴリズムを提示し、動的リソースおよび電力の適応に焦点を当てる。
• ネットワークデバイスとサーバー間でリアルタイムの電力消費データを交換するためのシグナリングシーケンスを導入する。
• 単純なボリュームベースの指標を用いて、すべてのネットワークデバイスの総電力消費を推定する手法を開発する。
• データ量およびネットワーク利用パターンに基づき、個々のユーザーに推定電力消費値を割り当てる。
• 提案手法を統合的に統合し、クラウド環境におけるエンドツーエンドの電力消費削減を実現するフレームワークを構築する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 サーバー、通信ネットワーク、電力網の間での協働は、クラウドコンピューティング環境における総合的電力消費をどのように削減できるか？
• RQ2 ネットワークデバイスとサーバー間で電力消費情報を交換するために必要なシグナリングメカニズムは何か？
• RQ3 スケーラブルかつ正確に、ネットワーク電力消費をユーザーごとに推定・割り当てる方法は何か？
• RQ4 クラウドインfraストラクチャの各レイヤーにわたり、エネルギー節約を実現するための効率的なポリシーは何か？
• RQ5 ユーザー別電力割り当てが、全体のシステムエネルギー効率に与える影響は何か？

主な発見

• 提案された協働ポリシーにより、サーバー、ネットワーク、電力システム間で協調的な電力管理が可能となり、余分なエネルギー使用が削減される。
• 電力情報交換のためのシグナリングシーケンスは、リアルタイムの調整と適応的制御を支援するように設計されている。
• 単純なボリュームベースの指標を用いることで、ネットワーク電力消費を推定でき、スケーラブルなユーザー別電力割り当てが可能になる。
• サーバー、ネットワーク、電力網の運用を統合することで、包括的なエネルギー削減を実現するフレームワークが提供される。
• ユーザーごとの電力消費を推定・割り当てる手法により、エネルギーの責任帰属が向上する実用的アプローチが提供される。
• クロスレイヤー最適化を通じて、クラウドインfraストラクチャ全体の総電力消費が顕著に削減される。