[論文レビュー] Rise of the Planet of Serverless Computing: A Systematic Review

Jinfeng Wen, Zhenpeng Chen+2 more|arXiv (Cornell University)|Jun 24, 2022

Cloud Computing and Resource Management被引用数 7

ひとこと要約

本システマティックレビューでは、サーバess計算分野の17の研究分野にわたる164編の論文を分析し、包括的な分類体系、ソリューションの分類、実験設定の評価を提供している。パフォーマンス最適化、プログラミングフレームワーク、マルチクラウド対応が主な研究分野として特定され、サーバーレスアプリケーション開発の今後の開発とベストプラクティスの指針となるインサイトを研究者および実務家に提供する。

ABSTRACT

Serverless computing is an emerging cloud computing paradigm, being adopted to develop a wide range of software applications. It allows developers to focus on the application logic in the granularity of function, thereby freeing developers from tedious and error-prone infrastructure management. Meanwhile, its unique characteristic poses new challenges to the development and deployment of serverless-based applications. To tackle these challenges, enormous research efforts have been devoted. This paper provides a comprehensive literature review to characterize the current research state of serverless computing. Specifically, this paper covers 164 papers on 17 research directions of serverless computing, including performance optimization, programming framework, application migration, multi-cloud development, testing and debugging, etc. It also derives research trends, focus, and commonly-used platforms for serverless computing, as well as promising research opportunities.

研究の動機と目的

• 本分野の包括的かつ包括的な概要が欠如している現状を踏まえ、サーバーレス計算分野の包括的文献レビューを提供すること。
• パフォーマンス最適化、プログラミングフレームワーク、アプリケーション移行など、17の明確に区別できる研究分野を特定・分類すること。
• 文献全体にわたる既存のソリューション、実験設定、評価手法を分析し、研究の質とトレンドを評価すること。
• 出版の場をマッピングし、分野内で活発に活動している研究コミュニティやプラットフォームを特定すること。
• サーバーレス計算分野における未解決の課題を浮き彫りにし、今後の研究の有望な機会を提案すること。

提案手法

• 主要な学術データベースや国際会議から、サーバーレス計算に関する164編の査読済み論文を体系的に収集・分析した。
• 文献のテーマ的クラスタリングに基づき、パフォーマンス、テスト、デバッグ、マルチクラウド対応など、17の研究分野の分類体系を構築した。
• 各研究分野における既存のソリューションを分類・統合し、共通する技術的アプローチや革新点を特定した。
• 研究で用いられた実験設定と評価指標を評価し、ベンチマークプラットフォーム、ワークロードの種別、パフォーマンス指標を含めた。
• 出版の場をマッピングし、分野内で主要な会議や学術雑誌を特定し、研究の普及パターンを評価した。
• トレンド分析を実施し、低コード開発、コンテナ統合、Knative や Cloud Events といった標準化取り組みを含む、新たなトピックを同定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 サーバーレス計算分野における支配的で主要な研究分野は何か。また、その進化はどのように遂げられてきたか。
• RQ2 コールドスタート、関数実行、通信といった主な課題に対して、一般的に提案されたソリューションや技術は何か。
• RQ3 既存の研究はどのように実験的に評価されており、標準的なベンチマークや評価指標は何か。
• RQ4 サーバーレス計算に関する研究を発信する上で、最も活発な学術的場所やプラットフォームはどこか。
• RQ5 サーバーレス計算エコシステムにおける未解決の課題と、今後の有望な研究機会は何か。

主な発見

• パフォーマンス最適化が最も顕著な研究分野であり、コールドスタートの低減、関数実行効率の向上、関数間通信の最適化に注力が集まっている。
• コールドスタート問題への対策として、関数の統合（ファンクション統合）、履歴パフォーマンスデータに基づくメモリサイズの最適化、事前ウォームアップ技術が提案されている。
• 研究で最も広く使われているサーバーレスプラットフォームは AWS Lambda、Azure Functions、Google Cloud Functions であり、OpenWhisk や OpenFaaS といったオープンソースプラットフォームも頻繁に研究対象となっている。
• マルチクラウドおよび相互運用性の課題が顕著な分野として浮上しており、Knative や Cloud Events はポータビリティと標準化の鍵を握る重要な要因と見なされている。
• 低コード開発は、エントリーバriersを低減させ、サーバーレス環境におけるアプリケーション開発を加速させる有望なトレンドと特定された。
• 急速な関心の高まりにもかかわらず、研究間で標準化や一貫性のある評価手法が不足しており、統一されたベンチマークと評価手法の導入が急務であることが浮き彫りになった。