[논문 리뷰] Cloud Computing -- Everything As A Service

Michael Howard|arXiv (Cornell University)|2022. 05. 25.

Cloud Computing and Resource Management인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 클라우드 컴퓨팅 오케스트레이션 및 관리 프레임워크를 종합적으로 검토하며, CI/CD 파이프라인에 대해 Tekton을 사용하고, 인프라 모델링에 CloudCAMP를 사용하며, 컨테이너 오케스트레이션에 Kubernetes를 활용하는 공급업체에 종속되지 않는 접근 방식을 제안한다. 이는 Asylo의 신뢰성 있는 실행 환경(TeE)을 통해 안전한 런타임을 실현하며, 양자 워크로드를 위한 TOSCA4QC와 IoT 시스템을 위한 GeneSIS와 같은 특화된 표준을 도입하여 다양한 애플리케이션 도메인에서 확장 가능하고 안전하며 이식 가능한 클라우드 배포를 가능하게 한다.

ABSTRACT

Compute infrastructure hosted by a cloud provider allows an application to scale without limit. The application developer no longer needs to worry about the up-front investment in a server farm provisioned for a worst-case load scenario. However, managing cloud deployments requires a sophisticated framework that can autoscale the infrastructure and guarantee the up-time of running container images. This paper surveys existing research addressing the management and orchestration of cloud deployments as well as the modelling framework to abstract away the low-level details of the host infrastructure. We investigate blockchain distributed ledgers, quantum computing and Internet of Things application stacks to show how they can utilize cloud deployments.

연구 동기 및 목표

• 이질적인 환경에서 동적이고 온디맨드 기반의 클라우드 인프라를 관리하는 데 발생하는 과제를 해결하기 위해.
• Tekton과 같은 공급업체에 종속되지 않는 프레임워크를 통해 CI/CD 파이프라인에서의 공급업체 종속성 감소를 위해.
• 신뢰성 있는 실행 환경(TeE)을 활용하여 클라우드에 배포된 애플리케이션의 런타임 보안을 향상시키기 위해.
• CloudCAMP 및 GeneSIS와 같은 프레임워크를 통해 모델 기반의 이식 가능하고 포괄적인 클라우드 및 엣지 시스템 배포를 가능하게 하기 위해.
• 양자 컴퓨팅 및 IoT 시스템과 같은 신규 워크로드를 위한 오케스트레이션 표준을 확장하기 위해.

제안 방법

• Kubernetes 클러스터 내에서 기능적으로 기술된 컨테이너 기반 작업으로서의 CI/CD 파이프라인을 정의하고 자동화하기 위해 Tekton을 사용한다.
• 응용 프로그램 바이너리를 Intel SGX 기반 암호화로 감싸기 위해 Asylo 프레임워크를 활용하여 TeE에서 안전하게 실행 가능하게 한다.
• 기본 클라우드 제공업체에 종속되지 않는 방식으로 클라우드 인프라를 추상적으로 모델링하기 위해 CloudCAMP 프레임워크를 적용한다.
• 컨테이너 오케스트레이션 솔루션으로서 Kubernetes와 Docker Swarm을 비교하며, Kubernetes의 유연성과 기능 집합을 강조한다.
• 클라우드에서 양자 컴퓨팅 애플리케이션의 배포를 모델링하고 자동화하기 위해 TOSCA에 새로운 확장인 TOSCA4QC를 도입한다.
• 제한된 또는 완전히 연결되지 않은 인터넷 환경에서도 작동할 수 있도록 도메인 특화 모델링 언어와 실행 엔진을 사용하여, 이질적인 IoT 시스템의 지속적인 오케스트레이션을 가능하게 하는 GeneSIS 프레임워크를 개발한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 특정 클라우드 제공업체에 종속되지 않는 방식으로 클라우드 애플리케이션 배포를 자동화하고 분리할 수 있는 방법은 무엇인가?
• RQ2 신뢰할 수 없는 클라우드 환경에서 컨테이너화된 애플리케이션의 런타임 실행을 안전하게 보장할 수 있는 메커니즘은 무엇인가?
• RQ3 클라우드 제공업체 의존도를 줄이기 위해 인프라 프로비저닝 및 오케스트레이션을 어떻게 추상화할 수 있는가?
• RQ4 클라우드에서 양자 컴퓨팅 및 IoT와 같은 신규 워크로드를 지원하기 위해 필요한 모델링 표준은 무엇인가?
• RQ5 자원이 제한된 IoT 환경에서 지속적인 배포와 동적 적응을 달성하는 방법은 무엇인가?

주요 결과

• CI/CD 파이프라인에 Tekton을 사용하면 공급업체에 종속되지 않는 자동화가 가능하여, 클라우드 제공업체를 변경할 때 파이프라인 재구성의 필요성이 없어진다.
• Asylo 프레임워크는 TeE 통합으로 인해 빌드 시간을 약 65배로 증가시키지만, Intel SGX를 통해 메모리 내 코드를 암호화함으로써 강력한 런타임 보안을 제공한다.
• CloudCAMP는 저수준 프로비저닝 세부 정보를 추상화하여 고수준의 공급업체에 종속되지 않는 인프라 모델링을 가능하게 한다.
• Kubernetes는 풍부한 기능 집합으로 인해 런타임 오버헤드가 발생하지만, 여전히 컨테이너 워크로드의 주요 오케스트레이션 플랫폼으로 자리 잡고 있다.
• TOSCA4QC는 TOSCA를 성공적으로 확장하여 양자 컴퓨팅 애플리케이션을 모델링하고 자동화하였으며, 사례 연구를 통해 클라우드 기반의 양자 워크로드에 대한 실현 가능성을 입증하였다.
• GeneSIS는 인터넷 연결이 끊기거나 전혀 없는 환경에서도 클라우드, 엣지, IoT 기기 간의 플랫폼 독립적인 지속적인 오케스트레이션과 배포를 가능하게 하여 스마트 IoT 시스템을 위한 솔루션을 제공한다.