[논문 리뷰] An Auction-driven Self-organizing Cloud Delivery Model

Dan C. Marinescu, Ashkan Paya외 2명|arXiv (Cornell University)|2013. 12. 10.

Cloud Computing and Resource Management참고 문헌 58인용 수 13

한 줄 요약

이 논문은 전통적인 IaaS, PaaS, SaaS를 대체하기 위해 입찰 중심의 동적 자원 할당 시스템을 갖춘 입찰 기반 자율적 클라우드 배달 모델을 제안한다. 클라우드 자원 할당을 연구 기금 입찰 과정과 유사하게 모델링함으로써, 이 시스템은 이질적인 클라우드 자원을 자율적이고 효율적이며 안전하게 조합할 수 있게 하며, 가상화 오버헤드를 최소화하고 고정된 상호운용성 표준에 대한 의존도를 낮춘다.

ABSTRACT

The three traditional cloud delivery models -- IaaS, PaaS, and SaaS -- constrain access to cloud resources by hiding their raw functionality and forcing us to use them indirectly via a restricted set of actions. Can we introduce a new delivery model, and, at the same time, support improved security, a higher degree of assurance, find relatively simple solutions to the hard cloud resource management problems, eliminate some of the inefficiencies related to resource virtualization, allow the assembly of clouds of clouds, and, last but not least, minimize the number of interoperability standards? We sketch a self-organizing architecture for very large compute clouds composed of many-core processors and heterogeneous coprocessors. We discuss how self-organization will address each of the challenges described above. The approach is {\em bid-centric}. The system of heterogeneous cloud resources is dynamically, and autonomically, configured to bid to meet the needs identified in a high-level task or service specification. When the task is completed, or the service is retired, the resources are released for subsequent reuse. Our approach mimics the process followed by individual researchers who, in response to a call for proposals released by a funding agency, organize themselves in groups of various sizes and specialities. If the bid is successful, then the group carries out the proposed work and releases the results. After the work is completed, individual researchers in the group disperse, possibly joining other groups or submitting individual bids in response to other proposals. Similar protocols are common to other human activities such as procurement management.

연구 동기 및 목표

• 기존 클라우드 배달 모델(IaaS, PaaS, SaaS)의 자원 접근 제약과 벤더 종속성 문제를 해결하기 위해.
• 다중 테넌시 환경에서의 가상화 분할과 자원 경쟁으로 인한 비효율을 줄이기 위해.
• 기존 전용 API 의존도를 최소화함으로써 더 선언적이고 이식 가능하며 상호운용 가능한 클라우드 서비스 할당 방식을 제공하기 위해.
• 고수준 작업 사양 기반으로 동적이고 자율적인 클라우드 자원 조합을 지원하는 새로운 클라우드 배달 모델을 탐색하기 위해.
• 자원 조정을 위한 마켓 기반 메커니즘을 활용하여 필요한 상호운용성 표준의 수를 최소화하기 위해.

제안 방법

• 이 시스템은 이질적인 클라우드 자원이 고수준 작업 사양에 대해 입찰하는 데 중심을 두고, 자율적으로 그룹을 형성한다.
• 자원 할당은 연구자가 기관의 기금 제안서에 입찰하는 것과 유사한 입찰 메커니즘에 의해 이뤄진다.
• 작업 완료 또는 서비스 폐기 후 자원은 해제되고 향후 입찰를 위해 풀에 복귀된다.
• 아키텍처는 다코어 프로세서와 이질적인 코프로세서 간의 자율적 조직을 지원하며, 동적 재구성 기능을 제공한다.
• 시장 기반 컴퓨팅과 거시경제 자원 할당 원리를 영감으로 받아, 사전적이고 확장 가능한 자원 관리를 가능하게 한다.
• 기존의 가상화 병목 현상을 피하기 위해 자율적 입찰과 조율을 통해 물리적 자원을 직접 효율적으로 사용할 수 있도록 한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 자율적이고 입찰 기반의 모델이 기존 클라우드 배달 모델을 대체하거나 확장하여 효율성을 향상시키고 가상화 오버헤드를 줄일 수 있는가?
• RQ2 중앙 집중식 제어나 엄격한 가상화 계층에 의존하지 않고 동적이고 자율적인 자원 조합을 어떻게 달성할 수 있는가?
• RQ3 시장 기반 메커니즘이 상호운용성을 향상시키고 여러 상호운용성 불가능한 클라우드 API의 필요성을 얼마나 줄일 수 있는가?
• RQ4 이 모델이 공격 표면을 최소화하고 입찰 프로토콜을 통해 정책을 강제함으로써 보안성과 고신뢰성 있는 클라우드 서비스 제공을 지원할 수 있는가?
• RQ5 공유 자원이 있는 대규모 이질적 클라우드 환경에서 이 시스템은 스케일러빌리티와 성능을 어떻게 유지하는가?

주요 결과

• 입찰 기반 모델은 고수준 작업 사양 기반으로 이질적인 클라우드 자원의 동적, 자율적, 자율적 할당을 가능하게 한다.
• 가상화 계층에 대한 의존도를 제거함으로써, 기존 IaaS 및 PaaS보다 자원 분할을 줄이고 자원 활용 효율성을 향상시킨다.
• 시스템은 벤더 종속성을 최소화하고 전용 API 의존도를 줄이는 데 기여하는 선언적이고 이식 가능한 서비스 할당 방식을 지원한다.
• 다양한 클라우드 자원 간에 공통된 마켓 기반 조율 메커니즘을 사용함으로써, 필요한 상호운용성 표준의 수를 줄인다.
• 가용성, 능력, 비용에 기반한 자원의 입찰을 允허함으로써, 부하가 발생한 후에 반응하는 것이 아니라 사전에 자원 관리를 가능하게 한다.
• 재귀적 입찰과 자원 그룹의 동적 재구성 기능을 통해 '클라우드의 클라우드' 조합을 지원하는 아키텍처를 제공한다.