[논문 리뷰] Reducing Total Power Consumption Method in Cloud Computing Environments

Shin-ichi Kuribayashi|arXiv (Cornell University)|2012. 04. 05.

Cloud Computing and Resource Management참고 문헌 1인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 클라우드 컴퓨팅 환경에서 전체 전력 소비를 줄이기 위해 서버, 통신 네트워크 및 전력 네트워크 간의 협업 프레임워크를 제안한다. 전력 정보 교환을 위한 다섯 가지 협업 정책, 신호 전달 프로토콜, 그리고 사용자별로 네트워크 전력 소비를 추정하고 할당하는 방법을 도입하여 ICT 인fra구조의 통합적인 에너지 효율성을 목표로 한다.

ABSTRACT

The widespread use of cloud computing services is expected to increase the power consumed by ICT equipment in cloud computing environments rapidly. This paper first identifies the need of the collaboration among servers, the communication network and the power network, in order to reduce the total power consumption by the entire ICT equipment in cloud computing environments. Five fundamental policies for the collaboration are proposed and the algorithm to realize each collaboration policy is outlined. Next, this paper proposes possible signaling sequences to exchange information on power consumption between network and servers, in order to realize the proposed collaboration policy. Then, in order to reduce the power consumption by the network, this paper proposes a method of estimating the volume of power consumption by all network devices simply and assigning it to an individual user.

연구 동기 및 목표

• 클라우드 컴퓨팅 환경에서 ICT 장비의 증가하는 전력 소비 문제를 해결하기 위해.
• 서버, 통신 네트워크 및 전력 네트워크 간의 다층 간 협업이 필요하다는 것을 규명하기 위해.
• 클라우드 인프라 레이어 간의 조정 가능한 전력 절감을 가능하게 하는 정책 및 신호 전달 메커니즘을 설계하기 위해.
• 에너지 책임성 향상과 최적화를 위해 사용자 기반으로 네트워크 전력 소비를 추정하고 할당하기 위해.

제안 방법

• 서버, 통신 네트워크 및 전력 네트워크 간의 전력 관리를 조율하기 위한 다섯 가지 핵심 협업 정책을 제안한다.
• 각 협업 정책을 구현하기 위한 알고리즘을 기술하며, 동적 자원 및 전력 적응에 중점을 둔다.
• 네트워크 장치와 서버 간 실시간 전력 소비 데이터를 교환하기 위한 신호 시퀀스를 도입한다.
• 간단한 볼륨 기반 지표를 사용하여 모든 네트워크 장치의 총 전력 소비를 추정하는 방법을 개발한다.
• 데이터 볼륨과 네트워크 사용 패턴에 기반해 개별 사용자에게 추정된 전력 소비 값을 할당한다.
• 제안된 방법들을 통합하여 클라우드 환경에서 종단 간 전력 소비 감소를 위한 유일한 프레임워크로 통합한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 서버, 통신 네트워크 및 전력 네트워크 간의 협업은 클라우드 컴퓨팅 환경에서 전체 전력 소비를 어떻게 줄일 수 있는가?
• RQ2 네트워크 장치와 서버 간 전력 소비 정보를 교환하기 위해 필요한 신호 전달 메커니즘은 무엇인가?
• RQ3 스케일링 가능하고 정확한 방식으로 네트워크 전력 소비를 사용자 기반으로 어떻게 추정하고 할당할 수 있는가?
• RQ4 에너지 절감을 위해 클라우드 인프라 레이어 간 효율적인 조율을 가능하게 하는 정책은 무엇인가?
• RQ5 사용자 기반 전력 할당이 전체 시스템의 에너지 효율성에 미치는 영향은 무엇인가?

주요 결과

• 제안된 협업 정책는 서버, 네트워크 및 전력 시스템 간의 조율된 전력 관리를 가능하게 하여 불필요한 에너지 사용을 줄인다.
• 전력 정보 교환을 위한 신호 시퀀스는 실시간 조율 및 적응형 제어를 지원하도록 설계되었다.
• 간단한 볼륨 기반 지표를 사용하여 네트워크 전력 소비를 추정할 수 있으며, 이는 확장 가능한 사용자 기반 전력 할당을 가능하게 한다.
• 서버, 네트워크 및 전력망 운영을 통합함으로써 통합적인 에너지 절감을 지원한다.
• 이 방법은 사용자 기반 전력 소비 할당을 통해 에너지 책임성을 향상시키는 실용적인 접근법을 제공한다.
• 다층 최적화를 통해 클라우드 인프라 전반의 총 전력 소비를 크게 감소시키는 데 기여한다.