[논문 리뷰] Next Generation Cloud Computing: New Trends and Research Directions

Blesson Varghese, Rajkumar Buyya|arXiv (Cornell University)|2017. 07. 24.

Cloud Computing and Resource Management참고 문헌 83인용 수 9

한 줄 요약

이 논문은 클라우드 컴퓨팅이 다중 클라우드, 엣지 기반, 분산 아키텍처로 향해 진화하는 과정을 서술하며, 스케일러비리티, 복원성, 에너지 효율성 향상을 위해 클라우드렛, 안개 컴퓨팅, 서버리스 실행과 같은 새로운 모델을 제안한다. 보안, 애플리케이션 표현력, 자원 관리, 지속 가능성 분야의 핵심 연구 과제를 규명하며, 차세대 시스템을 위한 중심 집중형 데이터 센터에서 분산형, 이종적 인프라로의 전환을 강조한다.

ABSTRACT

The landscape of cloud computing has significantly changed over the last decade. Not only have more providers and service offerings crowded the space, but also cloud infrastructure that was traditionally limited to single provider data centers is now evolving. In this paper, we firstly discuss the changing cloud infrastructure and consider the use of infrastructure from multiple providers and the benefit of decentralising computing away from data centers. These trends have resulted in the need for a variety of new computing architectures that will be offered by future cloud infrastructure. These architectures are anticipated to impact areas, such as connecting people and devices, data-intensive computing, the service space and self-learning systems. Finally, we lay out a roadmap of challenges that will need to be addressed for realising the potential of next generation cloud systems.

연구 동기 및 목표

• 중앙 집중형 데이터 센터에서 분산형, 다수 제공자 기반, 엣지 기반 모델로의 클라우드 인프라 변화를 분석하기.
• 저지연, 확장성, 복원성 있는 애플리케이션을 지원하는 새로운 컴퓨팅 아키텍처(예: 클라우드렛, 안개 컴퓨팅, 서버리스 컴퓨팅)를 규명하기.
• 이러한 신규 모델이 데이터 집약적 워크로드, IoT 통합, 자기학습 시스템에 미치는 영향을 검토하기.
• 차세대 클라우드 시스템에서 보안, 애플리케이션 표현력, 효율적 자원 관리, 지속 가능성 분야의 핵심 연구 과제를 요약하기.
• 이종 제공자 간 상호운용성과 더불어 더 녹색이고 더 복원성 있는 인프라로 클라우드 컴퓨팅을 발전시키기 위한 로드맵 제시하기.

제안 방법

• 다중 클라우드, 마이크로 클라우드, 클라우드렛, 임시 클라우드, 이종 클라우드 배포 등 클라우드 인프라 진화 추세 분석.
• 네트워크에서 애플리케이션까지의 구분 9단계의 추상화 계층을 기반으로 인프라 변화를 매핑하며, 아키텍처적 변화가 필요한 영역 규명.
• 기존 VM 기반 프로비저닝을 대체하기 위해 서버리스 컴퓨팅을 모델로 제안하여 비활성 자원 비용 감소.
• 동적 자원 오케스트레이션과 장애 내성 향상을 위해 소프트웨어 정의 및 복원성 있는 클라우드 모델 도입.
• 환경 영향을 줄이기 위해 에너지 인지형 프로비저닝 및 탄소 배출량 인지형 스케줄링 알고리즘 제안.
• IoT 기반 피드백을 활용해 서버, 네트워크, 냉각 시스템의 통합 관리 및 동적 전력 상태 제어를 촉진.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 클라우드 인프라는 단일 제공자 데이터 센터를 초월해 어떻게 분산형, 다중 클라우드, 엣지 기반 컴퓨팅을 지원할 수 있는가?
• RQ2 차세대 클라우드 시스템에서 저지연, 데이터 집약적, IoT 기반 워크로드를 지원하기 위해 어떤 새로운 컴퓨팅 아키텍처가 필요한가?
• RQ3 에너지 효율성과 지속 가능성은 어떻게 클라우드 자원 프로비저닝 및 관리에서 최우선 품질 기준(QoS)으로 통합될 수 있는가?
• RQ4 이종적, 다중 클라우드, 분산형 환경에서 애플리케이션의 보안, 표현력, 관리에 있어 핵심 과제는 무엇인가?
• RQ5 소프트웨어 정의 및 자가 치유형 클라우드 아키텍처를 통해 복원성과 동적 자원 오케스트레이션은 어떻게 향상될 수 있는가?

주요 결과

• 클라우드렛과 안개 컴퓨팅과 같은 다중 클라우드 및 엣지 기반 모델은 이동형 및 IoT 애플리케이션에서 지연 감소와 반응성 향상 측면에서 핵심적 역할을 하고 있다.
• 서버리스 컴퓨팅은 실제 실행 시간에만 요금을 청구함으로써 비활성 VM 비용을 제거할 수 있어 점점 더 보편화되고 있다.
• 데이터 센터의 에너지 소비는 여전히 주요 문제이며, 냉각 및 네트워킹이 총 전력 소비에 크게 기여하고 있다.
• 탄소 배출량 인지형 및 에너지 인지형 프로비저닝 알고리즘은 환경 영향을 줄일 수는 있으나, 성능과의 트레이드오���이 존재한다.
• 서버, 네트워크, 냉각 시스템의 실시간 모니터링 및 제어를 위한 IoT 기반 시스템 통합은 동적이고 적응형 전력 관리 가능성을 제공한다.
• 분산형, 이종적, 다수 제공자 기반 클라우드 인프라로의 전환은 피할 수 없으며, 이는 보안, 상호운용성, 지속 가능한 시스템 설계 분야의 새로운 연구 필요성을 증가시킨다.