[논문 리뷰] A Study on Optimized Resource Provisioning in Federated Cloud

Thiruselvan Subramanian, S. Nickolas|arXiv (Cornell University)|2015. 03. 12.

Cloud Computing and Resource Management참고 문헌 15인용 수 8

한 줄 요약

이 논문은 이종 클라우드 환경에서 성능 향상, 비용 절감, 신뢰성 향상을 위해 동적 다중 클라우드 배포 및 지능적인 워크로드 배치를 가능하게 하는 최적화된 자원 제공 프레임워크를 제안한다. 이는 이종성 문제를 해결하고 비용과 QoS를 최적화하며 애플리케이션별 SLA 및 다중 클라우드 간 상호운용성을 지원하기 위해 클라우드 브로커와 표준화된 인터페이스를 활용한다.

ABSTRACT

Cloud computing changed the way of computing as utility services offered through public network. Selecting multiple providers for various computational requirements improves performance and minimizes cost of cloud services than choosing a single cloud provider. Federated cloud improves scalability, cost minimization, performance maximization, collaboration with other providers, multi-site deployment for fault tolerance and recovery, reliability and less energy consumption. Both providers and consumers could benefit from federated cloud where providers serve the consumers by satisfying Service Level Agreement, minimizing overall management and infrastructure cost; consumers get best services with less deployment cost and high availability. Efficient provisioning of resources to consumers in federated cloud is a challenging task. In this paper, the benefits of utilizing services from federated cloud, architecture with various coupling levels, different optimized resource provisioning methods and challenges associated with it are discussed and a comparative study is carried out over these aspects.

연구 동기 및 목표

• 이종성, 표준 부족, 일관되지 않은 SLA로 인한 연합 클라우드 환경에서의 자원 제공 과제 해결.
• 공개 및 사설 클라우드 간 동적 다중 클라우드 배포 및 워크로드 버스트를 통해 비용 효율성과 성능 향상.
• 분산된 데이터 센터에서의 다중 사이트 배포 및 VM 복제를 통해 신뢰성 및 장애 내성 향상.
• 데이터 로컬리티, QoS, 사용자 제약 조건 등을 포함한 애플리케이션별 요구사항을 지원하는 유연한 브로킹 메커니즘 개발.
• 클라우드 제공업체 간 가격 모델 및 VI 구성 표준화를 통한 상호운용성 향상 및 VM 이관 단순화를 위한 솔루션 제안.

제안 방법

• 다양한 클라우드 제공업체 간 자원을 집계하고 관리하기 위해 중개자 역할을 하는 클라우드 브로커를 활용하여 통일된 인터페이스 제공.
• 비용, 성능, QoS 메트릭을 기반으로 최적의 자원을 식별하기 위해 제약 기반 및 히우리스틱 기반 선택 전략 적용.
• 내부 부하 균형 조정, 전력 소비 최소화 및 비용 효율적인 워크로드 외주화를 최적화하기 위해 정수 선형 프로그래밍(ILP) 수식 적용.
• 사용자 지정된 마감 시간과 QoS 기반의 자원 제공를 지원하기 위해 기존 프레임워크인 RESERVOIR 및 Aneka와 배치 알고리즘 통합.
• 현장 자원 수요가 국한된 자원 용량을 초과할 경우 내부 데이터 센터와 외부 공개 클라우드 간 협업을 통한 클라우드 버스트 지원.
• InterCloud 아키텍처를 영감으로 삼아 자원 제안, 요청, 탐색 및 협상 처리를 위한 Cloud Coordinator 컴пон넌트 제안.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 이종 클라우드 제공업체 간 자원 제공를 최적화하여 비용 절감과 성능 향상을 달성할 수 있는 방법은 무엇인가?
• RQ2 다중 클라우드 환경에서 효과적인 워크로드 버스트 및 동적 자원 할당을 가능하게 하는 메커니즘은 무엇인가?
• RQ3 클라우드 브로커는 어떻게 개선되어 애플리케이션별 SLA 및 사용자 정의 제약 조건(예: 데이터 로컬리티, 신뢰성)을 지원할 수 있는가?
• RQ4 표준화된 인터페이스와 가격 모델은 상호운용성 향상 및 VM 제공 및 이관 단순화에 어떤 역할을 하는가?
• RQ5 이완적이고 부분적으로 결합된 연합 클라우드 아키텍처에서 QoS와 장애 내성은 어떻게 확보할 수 있는가?

주요 결과

• 상용 클라우드와의 평가를 통해 다중 클라우드 배포가 단일 클라우드 배포 대비 성능 향상과 비용 절감에 기여함을 입증.
• 기존 클라우드 브로킹 접근 방식은 다양한 애플리케이션 및 QoS 요구사항을 처리하는 데 유연성이 부족하여 애플리케이션별 브로킹 정책 필요.
• ILP 수식을 활용한 최적의 자원 배치는 데이터 센터 내 에너지 소비 감소와 부하 균형 조정을 동시에 달성하며 외주 비용 최소화.
• Aneka와 같은 플랫폼의 마감 시간 기반 자원 제공 알고리즘은 이종 자원에서 자원을 효율적으로 할당하여 애플리케이션 실행 시간 단축.
• RESERVOIR 및 InterCloud 프레임워크와의 배치 알고리즘 통합은 연합 클라우드에서 확장성 있고 QoS 기반, 비용 효율적인 자원 관리 가능.
• 클라우드 제공업체 간 표준화된 가격 모델 및 VI 구성 부족은 최적의 VM 선택을 어렵게 하고 이관 과정을 복잡하게 하며, 산업 전반의 표준 필요성 강조.