[論文レビュー] The Distributed Computing Paradigms: P2P, Grid, Cluster, Cloud, and Jungle

Brijender Kahanwal, T. P. Singh|arXiv (Cornell University)|Nov 13, 2013

Distributed and Parallel Computing Systems参考文献 11被引用数 35

ひとこと要約

この論文は、P2P、グリッド、クラスタ、クラウド、ジャングルの5つの主要な分散コンピューティングパラダイムをレビューし、それらの進化、アーキテクチャ的特徴、そして現代の大規模コンピューティングにおける役割に焦点を当てる。特にクラウドコンピューティングを急速に進化するパラダイムとして強調し、高性能コンピューティングから、データ集約的でネットワーク中心のシステムを介して膨大なユーザーワークロードを処理する方向への移行を示している。また、異なるプラットフォーム間でのリソース共有とパフォーマンス最適化の比較分析も行っている。

ABSTRACT

The distributed computing is done on many systems to solve a large scale problem. The growing of high-speed broadband networks in developed and developing countries, the continual increase in computing power, and the rapid growth of the Internet have changed the way. In it the society manages information and information services. Historically, the state of computing has gone through a series of platform and environmental changes. Distributed computing holds great assurance for using computer systems effectively. As a result, supercomputer sites and data centers have changed from providing high performance floating point computing capabilities to concurrently servicing huge number of requests from billions of users. The distributed computing system uses multiple computers to solve large-scale problems over the Internet. It becomes data-intensive and network-centric. The applications of distributed computing have become increasingly wide-spread. In distributed computing, the main stress is on the large scale resource sharing and always goes for the best performance. In this article, we have reviewed the work done in the area of distributed computing paradigms. The main stress is on the evolving area of cloud computing.

研究の動機と目的

• ブロードバンド、計算能力、インターネットの発展に対応して、分散コンピューティングパラダイムの歴史的進化と現在の状態を分析すること。
• 従来のスーパーコンピューターやデータセンターから、数十億のリクエストを処理できるスケーラブルでユーザー中心のシステムへの移行を検討すること。
• P2P、グリッド、クラスタ、クラウド、ジャングルコンピューティングモデルの核心的特徴を、リソース共有とパフォーマンスの観点から比較・対比すること。
• 現代の分散システムにおけるクラウドコンピューティングの重要性と変革的役割が高まっていることを強調すること。
• 特にデータ集約的でネットワーク中心のアーキテクチャへの移行を含む、分散コンピューティング分野における新興トレンドの包括的概要を提供すること。

提案手法

• 1990年代から2013年までの分散コンピューティングパラダイムに関する既存の文献および開発動向の体系的レビュー。
• アーキテクチャと運用モデルに基づき、分散システムを5つのパラダイム（P2P、グリッド、クラスタ、クラウド、ジャングル）に分類すること。
• 各パラダイムにおけるリソース共有、スケーラビリティ、障害耐性、パフォーマンス最適化などのシステム的特徴の分析。
• 各パラダイムのアーキテクチャ的差異とデータフローを図示する（合計7枚の図を用いて）。
• クラウドコンピューティングを、以前のパラダイムが統合されたコンvergenceポイントとして強調すること。P2P、グリッド、クラスターモデルの特徴を統合している。
• アプリケーション分野、展開モデル、ユーザーのアクセスパターンに基づく比較的議論

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ネットワーキング、ハードウェア、インターネット利用の進歩に応じて、分散コンピューティングパラダイムはどのように進化したか？
• RQ2 P2P、グリッド、クラスタ、クラウド、ジャングルコンピューティングモデルの特徴的なアーキテクチャ的および運用的特徴は何か？
• RQ3 クラウドコンピューティングは、過去の分散コンピューティングモデルの能力をどのように統合・変革しているか？
• RQ4 高性能コンピューティングから大規模でユーザー向けのシステムへの移行を促す主な要因は何か？
• RQ5 これらのパラダイムは、データ集約的環境において、大規模なリソース共有とパフォーマンス最適化をどのように支援しているか？

主な発見

• クラウドコンピューティングは、P2P、グリッド、クラスターモデルなどの以前のモデルから進化し、大規模で同時に多数のユーザーワークロードを処理できる支配的パラダイムとして登場した。
• スーパーコンピューティングからクラウドベースのシステムへの移行は、浮動小数点演算性能から、数十億のユーザーリクエストを効率的に処理する方向へのシフトを示している。
• 分散コンピューティングは、広帯域とインターネット利用の拡大に伴い、ますますデータ集約的でネットワーク中心的になってきている。
• P2P、グリッド、クラスタ、クラウド、ジャングルの各パラダイムは、リソース共有、スケーラビリティ、障害耐性においてそれぞれ独自の利点を提供しており、特にクラウドは最も柔軟で広く採用されているモデルである。
• 本論文は、クラウドコンピューティングが、過去のモデルの特徴を統合する分散システムの自然な進化であると特定している。これにより、サービスの可用性とエラスティシティの新しい水準が実現されている。
• 本研究は、現代の分散システムが、単なる計算パワーにとどまらず、動的リソース割り当てとネットワーク効率を最優先することを確認している。