[論文レビュー] Transparent Migration of Multi-Threaded Applications on a Java Based Grid

Tariq Ellahi, Benoît Hudzia+2 more|ArXiv.org|Aug 29, 2006

Distributed and Parallel Computing Systems参考文献 16被引用数 7

ひとこと要約

本論文では、グリッド環境における異種リソース間で長時間実行されるマルチスレッドアプリケーションを透過的かつ非同期的に移行可能にするJavaベースのグリッドミドルウェア、DGETを提示する。この手法は、アプリケーションのダウンタイムなしに実行時移行を可能にし、スレッド状態を保持することで故障耐性を確保するとともに、効率的な状態シリアル化および動的リソース適応を実現する。

ABSTRACT

Grid computing has enabled pooling a very large number of heterogeneous resource administered by different security domains. Applications are dynamically deployed on the resources available at the time. Dynamic nature of the resources and applications requirements makes needs the grid middleware to support the ability of migrating a running application to a different resource. Especially, Grid applications are typically long running and thus stoping them and starting them from scratch is not a feasible option. This paper presents an overview of migration support in a java based grid middleware called DGET. Migration support in DGET includes multi-threaded migration and asynchronous migration as well.

研究の動機と目的

• リソースの障害や利用不能が生じる動的グリッド環境において、長時間実行されるマルチスレッドアプリケーションを維持する課題に対処すること。
• サービスの中断なしに、異種かつセキュリティドメインが分離されたリソース間で実行中のアプリケーションをシームレスに移行可能にする。
• パフォーマンスオーバーヘッドを最小限に抑えてアプリケーションの整合性を維持するため、同期的および非同期的移行メカニズムを両方サポートすること。
• 並列実行環境における正しさと整合性を保つために、移行中にスレッドレベルの状態を保持すること。
• 既存のJavaベースのグリッドインfra構造と自然に統合され、動的デプロイメントおよびロードバランシングをサポートするミドルウェアソリューションを設計すること。

提案手法

• マルチスレッドアプリケーションの状態をキャプチャおよび復元するために、Javaの組み込みシリアル化およびリフレクションメカニズムを活用する。
• アプリケーション実行がソースノードで継続されている間、状態がバックグラウンドで転送される非同期移行モデルを実装する。
• 移行リクエストの管理、移行状態の追跡、およびソースノードとターゲットノード間の調整を担う集中型の移行コーディネータを用いる。
• 各スレッドの関連するランタイム状態のみをキャプチャする軽量なチェックポイントメカニズムを適用し、オーバーヘッドを最小限に抑える。
• 利用可能性和パフォーマンスメトリクスに基づくリソース発見および選択を可能にするDGETミドルウェアフレームワークと統合する。
• 状態転送中にセキュアな通信チャネルおよび認証プロトコルを用いることで、異なるセキュリティドメイン間での移行をサポートする。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 長時間実行されるマルチスレッドアプリケーションを、サービスの中断なしに異種リソース間でグリッド環境で透過的に移行するにはどうすればよいか？
• RQ2 分散型Javaベースのグリッド環境において、複数の並列スレッドの状態を移行中に保持するために必要なメカニズムは何か？
• RQ3 パフォーマンス劣化を最小限に抑えつつアプリケーションの応答性を維持するため、非同期移行をどのように実装できるか？
• RQ4 ミドルウェアは、セキュリティドメインを越えた移行および動的リソース利用可能性に対し、どのように調整を行うか？
• RQ5 実際のグリッドワークロードにおいて、提案された移行メカニズムはダウンタイムおよびオーバーヘッドをどの程度低減するか？

主な発見

• DGETミドルウェアは、異種かつセキュリティドメインが分離されたリソース間でマルチスレッドアプリケーションの透過的移行を成功裏にサポートした。
• 非同期移行により、アプリケーションのダウンタイムがほぼゼロにまで低下し、状態転送中でも継続的な実行が可能になった。
• 各スレッドの状態を正確にシリアル化および復元することで、システムはスレッドレベルの整合性を維持した。
• パフォーマンス評価の結果、移行オーバーヘッドは許容範囲内に保たれ、アプリケーションスループットへの影響は最小限に抑えられた。
• 本アプローチは、動的グリッド環境における実用性およびスケーラビリティを示しており、長時間実行される科学的およびエンタープライズアプリケーションのサポートに適している。
• Javaベースのシリアル化およびリフレクションの使用により、ポータビリティが向上し、既存のJavaベースのグリッドインfra構造との統合が容易になった。