[논문 리뷰] SLA-Based Coordinated Superscheduling Scheme and Performance for Computational Grids

Rajiv Ranjan, Aaron Harwood외 1명|ArXiv.org|2006. 05. 15.

Distributed and Parallel Computing Systems참고 문헌 35인용 수 10

한 줄 요약

이 논문은 시간 제약이 있는 SLA 입찰을 사용하는 계약 네트워크 프로토콜을 활용한 SLA 기반의 협동 슈퍼스케줄링 기법을 제안한다. 이 기법은 게으른 백필링 스케줄러를 통해 자원 소유자가 할당에 대해 더 정교한 제어를 가능하게 하며, 마감 기한 준수를 우선순위로 삼음으로써 QoS를 향상시키고 작업 지연을 줄인다. 동적 워크로드 하에서 FCFS보다 자원 활용도와 사용자 만족도 면에서 뛰어난 성능을 발휘한다.

ABSTRACT

The Service Level Agreement~(SLA) based grid superscheduling approach promotes coordinated resource sharing. Superscheduling is facilitated between administratively and topologically distributed grid sites by grid schedulers such as Resource brokers. In this work, we present a market-based SLA coordination mechanism. We based our SLA model on a well known \emph{contract net protocol}. The key advantages of our approach are that it allows:~(i) resource owners to have finer degree of control over the resource allocation that was previously not possible through traditional mechanism; and (ii) superschedulers to bid for SLA contracts in the contract net with focus on completing the job within the user specified deadline. In this work, we use simulation to show the effectiveness of our proposed approach.

연구 동기 및 목표

• 기존의 FCFS 스케줄링이 그리드 환경에서 자원 소유자가 작업 할당에 대해 최소한의 제어권을 가지는 데서 비롯되는 한계를 해결하기 위해.
• 슈퍼스케줄러와 자원 제공자 간의 SLA 기반 협업을 통해 사용자가 지정한 마감 기한 내에서 작업 완료 비율을 향상시키기 위해.
• 방송 기반 슈퍼스케줄링 메커니즘에 내재된 네트워크 오버헤드와 확장성 문제를 줄이기 위해.
• 자원 할당을 경제적 시장 메커니즘으로 모델링하여 자원 소유자에게 더 나은 수익을 제공하고 최종 사용자에게 향상된 QoS를 제공하기 위해.
• 다양한 SLA 입찰 만료 시간이 시스템 성능, 확장성, 사용자 QoS 만족도에 미치는 영향을 탐색하기 위해.

제안 방법

• 자원 제공자를 계약 네트워크로 모델링하고, 슈퍼스케줄러를 계약을 협상하는 관리자로 설정한다.
• 입찰 만료 시간이 작업의 마감 기한에 비례하는 시간 제약이 있는 SLA 입찰을 도입하여 적시 응답을 보장한다.
• LRMS에서 게으른 백필링 알고리즘을 적용하여 가용 자원과 마감 기한에 가장 잘 맞는 SLA 입찰을 선택함으로써 자원 소유자의 수익을 극대화한다.
• 자원 공급과 수요를 조절하기 위해 탈중앙화된 상품 시장 모델을 사용하며, 자원 임대에 경제적 유인 요소를 통합한다.
• 방송 방식과 비교해 네트워크 통신 오버헤드를 최소화하기 위해 일대일 계약 협상 방식을 구현한다.
• 시뮬레이션을 통해 시스템 성능을 평가하며, 메시지 복잡도, 자원 활용도, QoS 만족도를 측정한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 SLA 입찰 만료 시간을 다양하게 조절할 경우 자원 제공자의 수익 함수와 시스템의 확장성에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ2 SLA 기반 입찰 방식이 FCFS 스케줄링 대비 사용자가 지정한 마감 기한 내에서 작업 완료 비율을 얼마나 향상시킬 수 있는가?
• RQ3 제안된 일대일 SLA 협상 메커니즘이 방식 기반 접근 방식과 비교해 네트워크 오버헤드를 얼마나 줄이는가?
• RQ4 게으른 백필링이 이질적인 그리드 환경에서 자원 활용도와 QoS 만족도에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 사용자 QoS 요구사항을 ‘긴급’과 ‘유연한’ 등의 마감 기한 유형으로 추상화하면 계약 협상 결과는 어떻게 향상될 수 있는가?

주요 결과

• 제안된 SLA 기반 슈퍼스케줄링 기법은 자원 소유자가 할당 결정에 대해 더 정교한 제어를 가능하게 하여 수익 함수를 크게 향상시킨다.
• 마감 기한에 비례하는 SLA 입찰 만료 시간을 사용함으로써 마감 기한을 놓칠 위험을 줄이고 작업 완료의 신뢰성을 향상시킨다.
• LRMS 수준에서의 게으른 백필링은 FCFS 스케줄링 대비 자원 활용도를 높이고 작업 대기 지연을 줄인다.
• FCFS 기반 접근 방식보다 각 작업당 메시지 복잡도가 낮아 대규모 그리드에서의 확장성을 향상시킨다.
• 엄격한 입주 제어로 인해 사용자 QoS 만족도는 다소 감소하지만, 이로 인해 자원 제공자의 자율성과 시스템의 안정성이 향상된다.
• 시뮬레이션 결과, 기존의 NASA-Superscheduler 및 Tycoon 시스템보다 협업 효율성과 경제적 공정성 면에서 뛰어난 성능을 보였다.