[논문 리뷰] PhoenixCloud: Provisioning Resources for Heterogeneous Cloud Workloads

Jianfeng Zhan, Lei Wang외 3명|arXiv (Cornell University)|2010. 03. 04.

Cloud Computing and Resource Management참고 문헌 28인용 수 6

한 줄 요약

PhoenixCloud는 다양한 런타임 환경 요구사항을 표현하기 위해 자원 환경(RE) 협약을 도입하고, 수요에 따라 RE를 생성할 수 있도록 하는 혁신적인 자원 할당 시스템을 제안한다. 이는 사설 클라우드용과 공공 클라우드 재사용용으로 조율된 두 가지 자원 할당 솔루션을 제안하며, EC2 + RightScale 대비 클러스터 구성 크기 최대 40% 감소 및 피크 자원 소비 최대 31% 감소를 입증한다.

ABSTRACT

As more and more service providers choose Cloud platforms, a resource provider needs to provision resources and supporting runtime environments (REs) for heterogeneous workloads in different scenarios. Previous work fails to resolve this issue in several ways: (1) it fails to pay attention to diverse RE requirements, and does not enable creating coordinated REs on demand; (2) few work investigates coordinated resource provisioning for heterogeneous workloads. In this paper, our contributions are three-fold: (1) we present an RE agreement that expresses diverse RE requirements, and build an innovative system PhoenixCloud that enables a resource provider to create REs on demand according to RE agreements; (2) we propose two coordinated resource provisioning solutions for heterogeneous workloads in two typical Cloud scenarios: first, a large organization operates a private Cloud for two heterogeneous workloads; second, a large organization or two service providers running heterogeneous workloads revert to a public Cloud; and (3) A comprehensive evaluation has been performed in experiments. For typical workload traces of parallel batch jobs and Web services, our experiments show that: a) In the first Cloud scenario, when the throughput is almost same like that of a dedicated cluster system, our solution decreases the configuration size of cluster by about 40%; b) in the second scenario, our solution decreases not only the total resource consumption, but also the peak resource consumption maximally to 31% with respect to that of EC2 + RightScale solution.

연구 동기 및 목표

• 이질적인 클라우드 워크로드를 위한 조율된 런타임 환경(RE) 할당의 부족을 해결하기 위해.
• 정의된 RE 협약에 기반해 다양한 RE를 수요에 따라 생성할 수 있도록 하기 위해.
• 사설 클라우드 및 공공 클라우드 환경에서 모두 조율된 자원 할당 전략을 설계하고 평가하기 위해.
• 고성능을 유지하면서 자원 소비와 구성 오버헤드를 줄이기 위해.

제안 방법

• 이질적인 워크로드를 위한 다양한 런타임 환경 요구사항을 표현하기 위해 RE 협약 모델을 도입한다.
• RE 협약에 기반해 동적으로 RE를 할당하고 구성하는 시스템인 PhoenixCloud를 설계한다.
• 이질적인 워크로드 두 개 간의 자원 할당을 최적화하는 사설 클라우드용 조율된 할당 솔루션을 제안한다.
• 공공 클라우드 재사용을 위해 솔루션을 적응시켜 다수의 조직 또는 서비스 제공자 간 자원 효율적 공유를 가능하게 한다.
• 총 자원 사용량과 피크 자원 사용량을 최소화하기 위해 워크로드 인식 스케줄링 및 자원 할당 전략을 활용한다.
• 통제된 실험 조건에서 병렬 배치 작업 및 웹 서비스의 실제 트레이스를 사용해 시스템을 평가한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 이질적인 클라우드 워크로드를 위한 다양한 런타임 환경 요구사항은 어떻게 효과적으로 표현하고 관리할 수 있는가?
• RQ2 이질적인 워크로드를 포함한 사설 클라우드 배포에서 자원 소비를 최소화할 수 있는 조율된 할당 전략은 무엇인가?
• RQ3 다수의 조직 또는 서비스 제공자가 참여하는 공공 클라우드 환경에서 자원 공유는 어떻게 최적화할 수 있는가?
• RQ4 스루풋을 희생시키지 않고 자원 구성 크기와 피크 소비는 어느 정도 감소시킬 수 있는가?
• RQ5 EC2 + RightScale와 같은 기존 솔루션에 비해 PhoenixCloud는 자원 효율성 측면에서 어떻게 비교되는가?

주요 결과

• 사설 클라우드 환경에서 PhoenixCloud는 전용 클러스터 시스템과 거의 동일한 스루풋을 달성하면서도 클러스터 구성 크기를 약 40% 감소시킨다.
• 공공 클라우드 재사용 환경에서 PhoenixCloud는 EC2 + RightScale 기준 대비 총 자원 소비량과 피크 자원 소비량을 최대 31% 감소시킨다.
• 혼합 워크로드 조건에서도 높은 스루풋을 유지하며, 효과적인 로드 밸런싱과 자원 조율을 보여준다.
• RE 협약 모델은 다양한 런타임 환경 요구사항을 성공적으로 캡처하고 강제 적용하여 수요에 따른 자원 할당을 가능하게 한다.
• 제안된 조율 메커니즘은 자원 활용도와 효율성 측면에서 베이스라인 솔루션보다 뚜렷이 뛰어나다.
• 실험적 평가를 통해 typical cloud 워크로드 트레이스 전반에서 PhoenixCloud의 확장성과 견고함을 확인할 수 있었다.