[논문 리뷰] An Economic-based Resource Management and Scheduling for Grid Computing Applications

Gowtham Krishnan Murugesan, C. Chellappan|arXiv (Cornell University)|2010. 04. 20.

Distributed and Parallel Computing Systems참고 문헌 15인용 수 10

한 줄 요약

이 논문은 선형 프로그래밍을 사용하여 이질적 자원에 다수의 소스에서 온 워크로드를 최적으로 분배함으로써 사용자 비용과 실행 시간을 최소화하는 그리드 컴퓨팅을 위한 경제 기반 자원 할당 모델을 제안한다. 자원 할당을 비용 최적화 문제로 간주함으로써 스케줄링 효율성을 향상시키며, 실험적 평가를 통해 비용 및 시간 지표에서 뛰어난 성능을 보여준다.

ABSTRACT

Resource management and scheduling plays a crucial role in achieving high utilization of resources in grid computing environments. Due to heterogeneity of resources, scheduling an application is significantly complicated and challenging task in grid system. Most of the researches in this area are mainly focused on to improve the performance of the grid system. There were some allocation model has been proposed based on divisible load theory with different type of workloads and a single originating processor. In this paper we introduce a new resource allocation model with multiple load originating processors as an economic model. Solutions for an optimal allocation of fraction of loads to nodes obtained to minimize the cost of the grid users via linear programming approach. It is found that the resource allocation model can efficiently and effectively allocate workloads to proper resources. Experimental results showed that the proposed model obtained the better solution in terms of cost and time.

연구 동기 및 목표

• 다수의 워크로드 생성 프로세서를 가진 이질적 그리드 컴퓨팅 환경에서 효율적인 자원 스케줄링 문제를 해결하기 위해.
• 경제적 영감을 받은 할당 모델을 통해 그리드 응용 프로그램에서 사용자 비용과 실행 시간을 줄이기 위해.
• 단일 소스가 아닌 다수의 원천 프로세서를 지원함으로써 기존의 분할 가능 로드 이론 모델을 확장하기 위해.
• 비용 최소화를 위한 선형 프로그래밍을 사용하여 확장 가능하고 최적의 자원 할당 전략을 개발하기 위해.
• 다양한 워크로드 하에서 비용 효율성 및 실행 시간 측면에서 모델의 성능을 평가하기 위해.

제안 방법

• 자원 할당을 경제 최적화 문제로 모델링하여 자원 사용을 비용 기반 결정으로 간주한다.
• 선형 프로그래밍을 적용하여 각 자원 노드에 할당된 워크로드 비율을 최적화한다.
• 다수의 원천 프로세서를 처리할 수 있도록 분할 가능 로드 이론을 확장함으로써 분산 워크로드 분배를 가능하게 한다.
• 자원 가용성, 처리 속도 및 통신 오버헤드를 기반으로 비용 함수를 모델링한다.
• 총 워크로드 및 자원 용량에 대한 제약 조건을 충족시키는 비용 최소화 목표 함수를 사용한다.
• 최적화 문제를 해결하여 가용 노드 간에 워크로드 비율을 최적 할당한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 다수의 프로세서가 워크로드를 생성할 경우 그리드 컴퓨팅에서 자원 할당을 어떻게 최적화할 수 있는가?
• RQ2 경제 모델을 사용할 경우 그리드 스케줄링에서 사용자 비용과 실행 시간을 줄이는 데 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 선형 프로그래밍이 이질적 그리드 환경에서 다중 소스 워크로드 할당 문제를 효과적으로 해결할 수 있는가?
• RQ4 비용 및 성능 측면에서 제안된 모델은 단일 소스 분할 가능 로드 모델과 비교해 어떻게 다른가?
• RQ5 제안된 경제 기반 스케줄링 프레임워크에서 비용 최소화와 실행 시간 간의 상호 트레이드오프는 무엇인가?

주요 결과

• 선형 프로그래밍을 사용하여 최적의 워크로드 할당을 통해 그리드 사용자의 전체 비용을 낮춘다.
• 효율적인 자원 활용 덕분에 전통적인 스케줄링 방법에 비해 실행 시간이 크게 감소한다.
• 다양한 실험 워크로드에서 비용 및 시간 지표에서 뛰어난 성능을 보여준다.
• 다수의 원천 프로세서로의 확장은 단일 소스 모델 대비 확장성과 유연성을 향상시킨다.
• 계산적으로 효율적이며 대규모 그리드 환경에서 거의 최적의 결과를 제공한다.
• 실험 결과 경제 기반 모델이 전통적 방법에 비해 비용 효율성과 시간 효율성 양 측면에서 뛰어나다는 것이 확인되었다.