[논문 리뷰] On the Benefits of QoS-Differentiated Posted Pricing in Cloud Computing: An Analytical Model.

Xiaohu Wu, Francesco De Pellegrini|arXiv (Cornell University)|2017. 09. 26.

Cloud Computing and Resource Management인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 고정된 SLA와 사전 설정된 가격을 통해 사용자가 비용과 성능 기반으로 서비스 수준을 선택할 수 있는 클라우드 컴퓨팅에서 QoS-차등화된 게시 가격 정책을 위한 분석 모델을 제안한다. 이 모델은 제공자 수익과 자원 활용도를 극대화하기 위해 가격 설정과 자원 할당을 최적화하며, 기존의 '사용량 기반' 모델 대비 자원 활용도를 최대 11배 향상시키고 수익을 5배 증가시킨다.

ABSTRACT

When designing service and pricing models, an important goal is to both enable user-friendly and cost-effective access to services and achieve a high system's utilization. Such design could attract more users and improve the revenue. QoS-differentiated pricing represents an important direction to address the above design goal as illustrated by numerous studies in other fields such as Internet. In this paper, we propose the first analytical model of QoS-differentiated posted pricing in the context of cloud computing. In this model, a cloud provider offers a stable set of SLAs and their prices are also posted to users in advance, where higher QoSs are charged higher prices. As a result, users can directly choose their preferred SLA with a certain price, in contrast to many existing dynamic pricing mechanisms with the uncertain prices and availability of cloud resource. In order to maximizing the revenue of a cloud provider, the questions that arise here include: (1) setting the prices properly to direct users to the right SLAs best fitting their need, and, (2) given a fixed cloud capacity, determining how many servers should be assigned to each SLA and which users and how many of their jobs are admitted to be served. To this respect, we propose optimal schemes to jointly determine SLA-based prices and perform capacity planning. In spite of the usability of such a pricing model, simulations also show that it could improve the utilization of computing resource by up to eleven-fold increase, compared with the standard pay-as-you-go pricing model; furthermore, the revenue of a cloud provider could be improved by up to a five-fold increase.

연구 동기 및 목표

• 다양한 사용자에게 비용 효율적이고 사용자 친화적인 접근을 보장하면서도 높은 클라우드 자원 활용도를 달성하는 데 도전하는 것.
• 가격와 가용성이 불확실한 동적 가격 정책 모델의 한계를 극복하기 위해 안정적이고 고정된 게시 가격 메커니즘을 도입하는 것.
• 고정된 자원 용량 하에서 클라우드 제공자의 수익을 극대화하기 위해 SLA 가격 설정과 용량 계획을 공동으로 최적화하는 것.
• 사용자 수요와 성능 요구사항을 기반으로 클라우드 제공자가 가격을 설정하고 서버를 SLA에 할당할 수 있는 프레임워크를 제공하는 것.

제안 방법

• 다양한 QoS 수준에 걸쳐 SLA 기반 가격 설정과 서버 할당을 공동 최적화하는 분석 모델을 수립한다.
• 각 SLA가 해당 QoS 수준에 해당하는 고정된 가격을 가지는 게시 가격 메커니즘을 적용하여 사용자 선택의 투명성과 예측 가능성을 보장한다.
• 수요와 비용 제약 조건을 기반으로 각 SLA에 할당할 최적의 서버 수를 도출하기 위해 최적화 기법을 적용한다.
• 사용자 입국 제어를 통합하여 시스템 용량과 SLA 선호도를 기반으로 어떤 작업을 수락할지 선택한다.
• 사용자 행동을 모델링하기 위해 사용자들이 비용과 QoS 간의 트레이드오프를 고려해 SLA를 선택하며, 성능 요구사항을 충족하면서 비용을 최소화하고자 한다고 가정한다.
• 수요 제약 조건 하에서 제공자 수익을 극대화하는 최적의 가격 설정 및 자원 할당 전략을 도출하기 위해 수학적 분석을 활용한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 클라우드 제공자가 사용자 수요에 부합하면서도 수익을 극대화하기 위해 QoS-차등화된 SLA에 대해 최적의 가격을 어떻게 설정할 수 있는가?
• RQ2 다양한 SLA 간에 서버 용량을 어떻게 할당하여 활용도와 수익을 균형 있게 조절할 수 있는가?
• RQ3 고정된 SLA를 갖는 게시 가격은 동적 가격 또는 사용량 기반 가격 대비 자원 활용도 측면에서 어떻게 비교될 수 있는가?
• RQ4 QoS-차등화된 가격 정책은 클라우드 제공자의 총 수익에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 용량 제약 조건 하에서 효율적인 활용도와 수익 창출을 보장하기 위해 사용자 입국은 어떻게 관리할 수 있는가?

주요 결과

• 제안된 QoS-차등화된 게시 가격 모델은 표준 사용량 기반 모델 대비 최대 11배의 자원 활용도 향상을 달성한다.
• 제안된 가격 설정 및 자원 할당 방식을 통해 제공자 수익을 최대 5배까지 향상시킬 수 있다.
• 이 모델은 안정적이고 예측 가능한 가격 설정을 가능하게 하여 동적 가격 메커니즘 대비 사용자에게 불확실성을 감소시킨다.
• 가격 설정과 용량 계획의 공동 최적화는 사용자 SLA 선택과 시스템 용량 간의 보다 나은 일치를 이끈다.
• 분석 모델은 자원 활용도를 극대화하면서도 수익을 극대화하는 최적의 가격 포인트와 서버 할당 전략을 성공적으로 규명한다.
• 시뮬레이션 결과, 이 모델은 효율성과 수익성 지표 모두에서 기존의 전통적 가격 정책 모델을 뛰어넘는 성능을 보였다.