[論文レビュー] Sustainable Cloud Computing: Foundations and Future Directions

Rajkumar Buyya, Sukhpal Singh Gill|arXiv (Cornell University)|May 2, 2018

Cloud Computing and Resource Management参考文献 8被引用数 26

ひとこと要約

本稿では、サーバー、ネットワーク、ストレージ、冷却装置のすべてのデータセンターリソースにおけるエネルギー効率の最適化を通じて、包括的な管理を統合することで、持続可能なクラウドコンピューティングのフレームワークを提案する。エネルギー削減と信頼性のバランスを取る設計指針を確立し、主要な研究課題を特定し、サーバーのエネルギー節約をはるかに超えるクラウドインfraのグリーン化のための今後の方向性を提示する。

ABSTRACT

Major cloud providers such as Microsoft, Google, Facebook and Amazon rely heavily on datacenters to support the ever-increasing demand for their computational and application services. However, the financial and carbon footprint related costs of running such large infrastructure negatively impacts the sustainability of cloud services. Most of existing efforts primarily focus on minimizing the energy consumption of servers. In this paper, we devise a conceptual model and practical design guidelines for holistic management of all resources (including servers, networks, storage, cooling systems) to improve the energy efficiency and reduce carbon footprints in Cloud Data Centers (CDCs). Furthermore, we discuss the intertwined relationship between energy and reliability for sustainable cloud computing, where we highlight the associated research issues. Finally, we propose a set of future research directions in the field and setup grounds for further practical developments.

研究の動機と目的

• 急増するエネルギー需要に伴い、大規模なクラウドデータセンタの環境的・財務的コストの増大に対処する。
• サーバー中心のエネルギー最適化を越えて、ネットワーク、ストレージ、冷却システムを含めた持続可能性戦略を展開する。
• エネルギー効率とシステム信頼性の相互作用を検討し、持続可能なクラウド運用を確保する。
• 包括的リソース管理のための実行可能な設計指針を提供する。
• 持続可能なクラウドコンピューティングを進めるにあたり、重要な研究ギャップと今後の方向性を同定する。

提案手法

• サーバー、ネットワーク、ストレージ、冷却装置のすべてのデータセンターリソースにおける包括的リソース管理の概念的モデルを開発する。
• エネルギー効率指標と信頼性の考慮事項を統合し、持続可能なシステム設計を導く。
• 異種インフラ全体にわたるワークロード配分、冷却、電力管理を調整する設計指針を提唱する。
• システムレベルの最適化を通じて、サービスレベルの目的を維持したまま、全体のエネルギー消費を最小限に抑える。
• 既存のクラウド管理フレームワークを活用し、エネルギーと信頼性のトレードオフに基づいたリソース割り当ての動的適応を可能にする。
• エネルギー効率の仮想化と統合の原則を活用し、未使用リソースの消費を削減する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 統合的管理を通じて、サーバー以外のすべてのデータセンターリソースにおけるエネルギー効率をどのように向上できるか？
• RQ2 持続可能なクラウドアーキテクチャにおいて、エネルギー節約とシステム信頼性のトレードオフは何か？
• RQ3 包括的持続可能性を実現するためには、どのような設計指針が必要か？
• RQ4 冷却およびストレージシステムをどのように最適化すれば、全体の炭素足あとを削減できるか？
• RQ5 現在のエネルギー節約技術を超えて、持続可能なクラウドコンピューティングを進めるにあたり、不可欠な今後の研究分野は何か？

主な発見

• 冷却装置やストレージを含むデータセンターリソースの包括的管理は、全体のエネルギー消費と炭素排出量を顕著に削減できる。
• エネルギー効率と信頼性は深く結びついており、サービス品質を損なわずに実現するためには共同設計が不可欠である。
• サーバーのエネルギー削減にのみ焦点を当てた従来のアプローチでは、真の持続可能性を達成することはできない。
• 包括的リソース管理のための設計指針は、持続可能なクラウドシステムの実用的導入に不可欠である。
• 今後の研究は、システムレベルの最適化、信頼性のトレードオフ、実世界での導入課題に取り組む必要がある。
• 本稿は、包括的で多要素的な手法を通じて、持続可能なクラウド技術のさらなる開発の基盤を確立する。