[論文レビュー] SLA-Based Coordinated Superscheduling Scheme and Performance for Computational Grids

Rajiv Ranjan, Aaron Harwood+1 more|ArXiv.org|May 15, 2006

Distributed and Parallel Computing Systems参考文献 35被引用数 10

ひとこと要約

本稿では、時間制約のあるSLA入札を用いたコントラクトネットプロトコルに基づく、計算グリッド向けのSLAベースの協調スーパースケジューリング方式を提案する。リソース所有者がグリーディバックフィル方式スケジューラーを介して、より細かい制御を可能にする。このアプローチにより、デッドライン遵守に基づく入札の優先順位付けによってQoSが向上し、動的ワークロード下でFCFSに比べてリソース利用効率とユーザー満足度が向上する。

ABSTRACT

The Service Level Agreement~(SLA) based grid superscheduling approach promotes coordinated resource sharing. Superscheduling is facilitated between administratively and topologically distributed grid sites by grid schedulers such as Resource brokers. In this work, we present a market-based SLA coordination mechanism. We based our SLA model on a well known \emph{contract net protocol}. The key advantages of our approach are that it allows:~(i) resource owners to have finer degree of control over the resource allocation that was previously not possible through traditional mechanism; and (ii) superschedulers to bid for SLA contracts in the contract net with focus on completing the job within the user specified deadline. In this work, we use simulation to show the effectiveness of our proposed approach.

研究の動機と目的

• 従来のFCFSスケジューリングがグリッド環境においてリソース所有者がジョブの割り当てに対して最小限の制御権を持つという限界を是正すること。
• スーパースケジューラとリソースプロバイダー間のSLAベースの協調により、ユーザー指定のデッドライン内でのジョブ完了率を向上させること。
• ブロードキャストベースのスーパースケジューリング機構に内在するネットワークオーバーヘッドとスケーラビリティの問題を軽減すること。
• リソース割り当てを経済的マーケットメカニズムとしてモデル化し、リソース所有者の報酬を向上させるとともにエンドユーザーのQoSを向上させること。
• SLA入札の有効期限を変化させた場合のシステム性能、スケーラビリティ、ユーザーQoS満足度への影響を調査すること。

提案手法

• リソースプロバイダーをコントラクトネットとしてモデル化し、スーパースケジューラを契約を交渉するマネージャーとして位置づける。
• ジョブのデッドラインに比例する入札有効期限を有する時間制約付きSLA入札を導入し、適切な応答タイミングを保証する。
• LRMSでグリーディバックフィルアルゴリズムを採用し、利用可能なリソースとデッドラインに最も適合するSLA入札を選択することで、リソース所有者の報酬を最大化する。
• 供給と需要を調整するための分散型商品市場モデルを採用し、リソースのリースに経済的インcentiveを組み込む。
• ブロードキャスト方式と比較してネットワーク通信オーバーヘッドを低減するため、1対1の契約交渉を実装する。
• シミュレーションを用いてシステム性能を評価し、メッセージの複雑さ、リソース利用効率、QoS満足度を測定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 SLA入札の有効期限を変化させた場合、リソースプロバイダーの報酬関数とシステムのスケーラビリティにどのような影響を与えるか。
• RQ2 SLAベースの入札は、FCFSスケジューリングと比較して、ユーザー指定のデッドライン内でのジョブ完了率をどの程度向上できるか。
• RQ3 提案された1対1のSLA交渉メカニズムは、ブロードキャストベースのアプローチと比較して、ネットワークオーバーヘッドをどの程度低減できるか。
• RQ4 グリーディバックフィルが、異種グリッド環境におけるリソース利用効率とQoS満足度に与える影響は何か。
• RQ5 ユーザーのQoS要件を、例えば「緊急」対「緩やか」などのデッドラインタイプに抽象化することで、契約交渉の成果をどのように向上させられるか。

主な発見

• 提案されたSLAベースのスーパースケジューリングアプローチにより、リソース所有者は割り当て意思決定に対してより細かい制御を可能にし、報酬関数を顕著に向上させた。
• デッドラインに比例するSLA入札有効期限の導入により、デッドライン逸脱のリスクが低減され、ジョブ完了の信頼性が向上した。
• LRMSレベルでのグリーディバックフィルにより、FCFSスケジューリングと比較してリソース利用効率が向上し、ジョブキューイング遅延が短縮された。
• FCFSベースのアプローチと比較して、1ジョブあたりのメッセージ複雑度が低く抑えられ、大規模グリッドにおけるスケーラビリティが向上した。
• 厳格なアドミッション制御のため、ユーザーQoS満足度は多少低下したが、その代わりにリソース所有者の自律性とシステムの安定性が向上した。
• シミュレーションにより、NASA-Superscheduler や Tycoon といった既存システムと比較して、協調効率と経済的公平性の両面で本手法が優れていることが確認された。