[논문 리뷰] Declarative Modeling for Building a Cloud Federation and Cloud Applications

Giuseppe Attardi, Alex Barchiesi외 4명|arXiv (Cornell University)|2017. 06. 16.

Advanced Research in Systems and Signal Processing참고 문헌 1인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 가용성과 정책 기반의 오케스트레이션을 통해 이질적인 클라우드 지역 간 인프라 및 애플리케이션 배포를 자동화할 수 있는 클라우드 연합 구축을 위한 선언적 모델링 접근법을 제시한다. 시스템은 복잡한 종속성을 관리하기 위해 선언적 구성 방식을 사용하며, 전문 지식이 없는 연구자들이 자가 서비스 방식으로 애플리케이션을 배포할 수 있도록 지원하고, 사설 클라우드와 공공 클라우드를 통합된 확장 가능한 플랫폼으로 통합하여 자동 회계 및 자원 할당을 구현한다.

ABSTRACT

The paper illustrates how we built a federated cloud computing platform dedicated to the Italian research community. Building a cloud platform is a daunting task, that requires coordinating the deployment of many services, interrelated and dependent on each other. Provisioning, servicing and maintaining the platform must be automated. For our deployment, we chose a declarative modeling tool, that allows describing the parts that compose the system and their relations of supplier/consumer of specific interfaces. The tool arranges the steps to bring the deployment to convergence by transforming the state of the system until it reaches a configuration that satisfies all constraints. We chose a declarative service modeling approach for orchestrating both the deployment of the platform by the administrators and the deployment of applications by users. The cloud platform has been designed so that it can be managed by this kind of automation, facilitating the deployment of federated regions by anyone wishing to join and to contribute resources to the federation. Federated resources are integrated into a single cloud platform available to any user of the federation. The federation can also seamlessly include public clouds. We describe the architectural choices, how we adapted the OpenStack basic facilities to the needs of a federation of multiple independent organizations, how we control resource allocation according to committed plans and correspondingly how we handle accounting and billing of resource usage. Besides providing traditional IaaS services, the cloud supports self-service deployment of cloud applications. The cloud thus addresses the long tail of science, allowing researchers of any discipline, without expertise in system or cloud administration, to deploy applications readily available for their perusal.

연구 동기 및 목표

• 다양한 독립된 조직 간에 클라우드 연합 플랫폼을 구축하고 관리하는 데서 발생하는 복잡성을 해결하기 위해.
• 시스템 또는 클라우드 관리 전문 지식이 없는 비전문 연구자가 클라우드 애플리케이션을 배포할 수 있도록 하기 위해.
• 클라우드 지역 연합 내에서 자원 할당, 서비스 관리 및 자원 회계를 자동화하기 위해.
• 사설 및 공공 클라우드 자원을 통합된 정책 기반의 클라우드 플랫폼으로 통합하기 위해.
• 자기 서비스 기반의 선언적 배포 모델을 통해 장수요 과학 애플리케이션을 지원하기 위해.

제안 방법

• 공급자와 소비자 간의 구성 요소, 인터페이스 및 종속성을 정의하기 위해 선언적 서비스 모델링 접근법을 채택하였다.
• 자동으로 배포 순서를 해결하고 모든 제약 조건을 만족하는 유효한 구성으로 수렴시키기 위해 선언적 도구를 사용하였다.
• 다중 조직 연합 및 자원 계획을 지원하기 위해 오픈스택을 확장하는 커스터마이징된 구성 요소를 도입하였다.
• 사용량 추적 및 약속된 계획을 이행하기 위해 정책 기반 자원 할당 및 회계 메커니즘을 구현하였다.
• 사용자가 선언적 구성 템플릿을 통해 애플리케이션을 배포할 수 있도록 자가 서비스 인터페이스를 설계하였다.
• 표준화된 인터페이스 추상화를 통해 공공 클라우드를 연합에 원활하게 통합할 수 있도록 하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 다양한 독립적이고 이질적인 클라우드 지역 간에 클라우드 연합을 어떻게 구축하고 관리할 수 있는가?
• RQ2 선언적 모델링은 복잡한 클라우드 플랫폼 배포의 자동화를 어떻게 단순화할 수 있는가?
• RQ3 클라우드 연합 환경에서 자원 할당 및 회계는 어떻게 일관되게 관리할 수 있는가?
• RQ4 비전문 연구자가 시스템 관리 지식 없이 클라우드 애플리케이션을 배포하고 관리할 수 있는가?
• RQ5 사설 클라우드 연합에 공공 클라우드를 통합하기 위해 어떤 아키텍처 확장이 필요한가?

주요 결과

• 선언적 모델링 접근법은 클라우드 연합의 배포 및 구성 설정을 성공적으로 자동화하여 수동 간섭과 구성 오류를 줄였다.
• 다양한 분야의 연구자들이 자가 서비스를 통해 애플리케이션을 배포할 수 있게 되어 클라우드 도입 장벽이 크게 낮아졌다.
• 약속된 계획을 기반으로 자원 할당이 효과적으로 관리되었으며, 회계 및 청구 메커니즘이 추적 가능성과 공정성을 보장하였다.
• 공공 클라우드의 연합 통합은 최소한의 아키텍처 오버헤드로 달성되어 자원의 탄력성이 향상되었다.
• 시스템은 새로운 참가자가 동적으로 기여할 수 있도록 다수의 연합 지역에서 확장성과 유지보수성을 입증하였다.
• 선언적 구성의 사용은 전체 플랫폼에서 일관성 있고, 재진행 가능하며 검증 가능한 배포 상태를 가능하게 하였다.