[論文レビュー] Survey and Analysis of Production Distributed Computing Infrastructures

Daniel S. Katz, Jon Weissman+3 more|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2012

Distributed and Parallel Computing Systems参考文献 65被引用数 8

ひとこと要約

この論文は、主な本番環境向け分散コンピューティングインfra構造を調査し、その設計、進化、実世界での使用状況を分析している。本研究では、インフラとアプリケーションを結ぶ抽象化の仕組み（使用モダリティ）を特定し、それらがシステム開発とアプリケーション設計に与える影響を明らかにしている。また、プロバイダーとユーザーの協働がイノベーションと適応をどのように促進するかの洞察も提供している。

ABSTRACT

This report has two objectives. First, we describe a set of the production distributed infrastructures currently available, so that the reader has a basic understanding of them. This includes explaining why each infrastructure was created and made available and how it has succeeded and failed. The set is not complete, but we believe it is representative. Second, we describe the infrastructures in terms of their use, which is a combination of how they were designed to be used and how users have found ways to use them. Applications are often designed and created with specific infrastructures in mind, with both an appreciation of the existing capabilities provided by those infrastructures and an anticipation of their future capabilities. Here, the infrastructures we discuss were often designed and created with specific applications in mind, or at least specific types of applications. The reader should understand how the interplay between the infrastructure providers and the users leads to such usages, which we call usage modalities. These usage modalities are really abstractions that exist between the infrastructures and the applications; they influence the infrastructures by representing the applications, and they influence the ap- plications by representing the infrastructures.

研究の動機と目的

• 既存の本番環境向け分散コンピューティングインフラの包括的概要を提供すること。これには、その起源、成功要因、限界を含む。
• これらのインフラが元々の設計意図を超えて、実世界のアプリケーションパターンを通じて実際にどのように使われているかを分析すること。
• インフラの能力とアプリケーション要件の間を仲介する抽象化（使用モダリティ）を特定・特徴づけること。
• 分散システムの進化を形作る、インフラプロバイダーとユーザーの間のダイナミックな相互作用を調査すること。
• インフラの想定された機能と実際の機能が、アプリケーション開発とシステム設計にどのように影響するかを理解すること。

提案手法

• 代表的な本番環境向け分散コンピューティングインフラの体系的サーベイ。設計目的、導入環境、長期的進化に焦点を当てる。
• アプリケーションのアーキテクチャとこれらのインフラ内でのデプロイ方法を分析することで、使用パターンの分析を行う。
• インフラとアプリケーションの相互作用の事例研究を通じて、繰り返し現れる使用モダリティを同定する。
• インフラプロバイダーとユーザー間のフィードバックループの検討。特に、ユーザーのニーズがインフラの強化にどのように影響するかを分析する。
• 観察されたデプロイおよび使用傾向に基づき、インフラが元来の範囲を超えてどのように適応されたかを統合的に分析する。
• 質的かつ文脈的分析を用いて、インフラとアプリケーション設計の共進化を理解する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 主要な本番環境向け分散コンピューティングインフラの背後にある主な設計動機と導入環境は何か？
• RQ2 これらのインフラの実際の使用パターンは、元々の設計目的や想定された使用ケースと比べてどのように異なるか？
• RQ3 インフラとアプリケーションの間で繰り返し現れる使用モダリティとは何か。それらはシステム進化にどのように影響するか？
• RQ4 ユーザー主導の使用パターンは、当初予想されていなかったインフラの強化や新機能の創出にどのような形で寄与するか？
• RQ5 インフラプロバイダーとアプリケーション開発者の間の相互作用は、分散システムの長期的トレジャクトリーにどのように影響を与えるか？

主な発見

• 多くの分散コンピューティングインフラは、高スルーレットや低レイテンシのワークロードといった特定のアプリケーションタイプを念頭に設計され、ユーザーの要請に応じて進化した。
• 使用モダリティ（アプリケーションとインフラの間の相互作用の抽象化されたパターン）は自然に生まれ、インフラの進化とアプリケーションアーキテクチャの両方に顕著な影響を与える。
• アプリケーションはしばしばインフラの元々の設計を超えた方法で利用され、当初想定されていなかった新しい機能や使用パターンが生じる。
• インフラプロバイダーとユーザーの間のフィードバックループがイノベーションを促進しており、ユーザーのニーズがしばしば将来のインフラ強化を形作っている。
• 成功したインフラは、後方互換性と拡張性の両面で柔軟性を示しており、さまざまな分野の多様なワークロードをサポートできる。
• 意図された使用と実際の使用の違いは、インフラ設計における柔軟性と拡張性の重要性を浮き彫りにしている。