[논문 리뷰] GridSim: A Toolkit for the Modeling and Simulation of Distributed Resource Management and Scheduling for Grid Computing

Rajkumar Buyya, Manzur Murshed|ArXiv.org|2002. 03. 14.

Distributed and Parallel Computing Systems참고 문헌 12인용 수 26

한 줄 요약

GridSim은 그리드 컴퓨팅 환경에서 자원 관리 및 스케줄링을 모델링하고 평가하기 위해 설계된 자바 기반 이산 사건 시뮬레이션 툴킷이다. 이 툴킷은 이질적인 자원, 사용자 및 애플리케이션 워크로드를 시뮬레이션하여 다양한 조건 하에서 스케줄링 알고리즘의 반복 가능한 성능 평가를 가능하게 하며, 마감일 및 예산 제약 조건이 있는 스케줄링에 효과적인 지원을 제공하고 성능 향상을 측정할 수 있음을 입증한다.

ABSTRACT

Clusters, grids, and peer-to-peer (P2P) networks have emerged as popular paradigms for next generation parallel and distributed computing. The management of resources and scheduling of applications in such large-scale distributed systems is a complex undertaking. In order to prove the effectiveness of resource brokers and associated scheduling algorithms, their performance needs to be evaluated under different scenarios such as varying number of resources and users with different requirements. In a grid environment, it is hard and even impossible to perform scheduler performance evaluation in a repeatable and controllable manner as resources and users are distributed across multiple organizations with their own policies. To overcome this limitation, we have developed a Java-based discrete-event grid simulation toolkit called GridSim. The toolkit supports modeling and simulation of heterogeneous grid resources (both time- and space-shared), users and application models. It provides primitives for creation of application tasks, mapping of tasks to resources, and their management. To demonstrate suitability of the GridSim toolkit, we have simulated a Nimrod-G like grid resource broker and evaluated the performance of deadline and budget constrained cost- and time-minimization scheduling algorithms.

연구 동기 및 목표

• 실제 환경에서 분산되어 있고 정책으로 보호된 자원으로 인해 그리드 스케줄러 성능 평가가 어려운 문제를 해결하기 위해.
• 그리드 컴퓨팅 환경에서 자원 브로커 및 스케줄링 알고리즘의 반복 가능하고 통제 가능한 성능 평가를 가능하게 하기 위해.
• 이질적인 시간 공유 및 공간 공유 자원, 사용자 및 애플리케이션 모델을 지원하는 유연한 시뮬레이션 프레임워크를 개발하기 위해.
• 제약 조건이 있는 스케줄링 알고리즘을 갖춘 Nimrod-G 유사 자원 브로커의 시뮬레이션을 통해 툴킷의 유용성을 입증하기 위해.

제안 방법

• GridSim은 그리드 환경을 모델링하기 위한 자바 기반 이산 사건 시뮬레이션 툴킷으로 구현되었다.
• 이 툴킷은 시간 공유 및 공간 공유 시스템을 포함한 이질적인 그리드 자원의 모델링을 지원한다.
• 애플리케이션 작업 생성, 자원에 대한 매핑 및 실행 관리에 사용할 수 있는 기본 기능을 제공한다.
• 요구 사항과 정책이 다양한 사용자 워크로드를 시뮬레이션할 수 있다.
• 마감일 및 예산과 같은 구성 가능한 매개변수를 사용하여 스케줄링 알고리즘을 평가한다.
• 비용 및 시간 최소화 전략을 평가하기 위해 Nimrod-G 유사 자원 브로커의 시뮬레이션을 지원한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 분산되어 있고 정책으로 보호된 자원으로 인해 실세계 환경에서 그리드 스케줄링 알고리즘 성능 평가가 어려운 상황에서, 어떻게 반복 가능하고 통제 가능한 방식으로 평가할 수 있는가?
• RQ2 마감일 및 예산 제약 조건이 그리드 환경에서 스케줄링 효율성에 미치는 영향은 무엇인가?
• RQ3 다양한 워크로드 및 자원 구성 조건 하에서 비용 최소화 및 시간 최소화 스케줄링 알고리즘은 어떻게 비교되는가?
• RQ4 GridSim과 같은 시뮬레이션 툴킷이 실세계 그리드 자원 관리 시나리오를 얼마나 정확하게 모델링할 수 있는가?
• RQ5 이 툴킷은 이질적인 그리드 환경에서 복잡한 스케줄링 정책 평가를 효과적으로 지원할 수 있는가?

주요 결과

• GridSim은 실제 테스트의 한계를 극복하고 그리드 스케줄링 알고리즘의 반복 가능하고 통제 가능한 평가를 가능하게 한다.
• 이 툴킷은 구성 가능한 정책을 갖춘 이질적인 자원, 사용자 및 애플리케이션 워크로드를 성공적으로 모델링한다.
• 마감일 제약 조건이 있는 스케줄링 알고리즘은 시간 민감도가 높은 워크로드에서 작업 완료 비율 향상을 보였다.
• 예산 제약 조건이 있는 스케줄링은 시간 제한 내에서 작업 완료를 손상시키지 않으면서도 상당한 비용 절감을 달성했다.
• Nimrod-G 유사 브로커의 시뮬레이션을 통해 GridSim이 복잡한 스케줄링 논리 및 정책 평가를 효과적으로 지원한다는 것이 입증되었다.
• GridSim은 향후 그리드 자원 관리 및 스케줄링 분야의 연구를 위한 확장 가능하고 스케일링 가능한 프레임워크를 제공한다.