[논문 리뷰] An Approach to Ad hoc Cloud Computing

Graham Kirby, Alan Dearle외 2명|arXiv (Cornell University)|2010. 02. 25.

Cloud Computing and Resource Management참고 문헌 22인용 수 59

한 줄 요약

이 논문은 사전에 할당된 하드웨어나 전용 자원 할당 없이, 사무실 및 실험실 데스크톱과 같은 기존 기업용 기기들에서 사용되지 않는 컴퓨팅 자원을 동적으로 통합하여 영향력 있고 탄력적인 클라우드 인프라를 구성하는 애드혹 클라우드 모델을 제안한다. 이 방법은 클라우드릿과 클라우드 요소를 활용한 브로커-디스patch러 아키텍처를 사용하여 QoS 인식, 내성적이고 자율적인 자원 공유를 관리하며, 주 사용자 워크로드에 대한 간섭을 최소화하면서 비용 절감과 에너지 효율성을 달성한다.

ABSTRACT

We consider how underused computing resources within an enterprise may be harnessed to improve utilization and create an elastic computing infrastructure. Most current cloud provision involves a data center model, in which clusters of machines are dedicated to running cloud infrastructure software. We propose an additional model, the ad hoc cloud, in which infrastructure software is distributed over resources harvested from machines already in existence within an enterprise. In contrast to the data center cloud model, resource levels are not established a priori, nor are resources dedicated exclusively to the cloud while in use. A participating machine is not dedicated to the cloud, but has some other primary purpose such as running interactive processes for a particular user. We outline the major implementation challenges and one approach to tackling them.

연구 동기 및 목표

• 기업 내 일반 목적 컴퓨팅 및 스토리지 자원의 낭비를 줄이기 위해 동적이고 전용 자원이 없는 클라우드 인프라를 구축하는 것.
• 신규 데이터 센터를 구축하는 대신 기존 하드웨어를 활용하여 IT 비용과 에너지 소비를 줄이는 것.
• 전용 인프라나 높은 내성적 요구 수준이 필요로 하지 않는 새로운 애플리케이션 분야에서도 클라우드의 이점을 제공하는 것.
• 주 사용자 워크로드에 대한 성능 영향을 최소화하면서도 탄력적이고 즉시 이용 가능한 클라우드 서비스를 제공하는 것.

제안 방법

• 전용 데이터 센터가 아닌 기존 기업용 기기들에서 확보한 자원에 기반한 인프라 소프트웨어를 실행하는 새로운 배포 모델인 애드혹 클라우드를 제안한다.
• 브로커-디스패처 패턴을 활용: 브로커는 QoS 협약을 협상하고 자원을 예약하며, 디스패처는 사전 설정된 방식 또는 최대한의 노력 방식으로 요청을 처리한다.
• 클라우드릿은 메타데이터 관리, 서비스 탐색, 자율적 복제를 통해 다중 노드 간의 복원성을 확보한다.
• 각 노드에 경량 데이터베이스 엔진(예: H2O)으로서 클라우드 엘리먼트를 배포하며, 각각 부분 데이터를 호스팅하고 SQL 및 RMI 인터페이스를 노출한다.
• 신뢰할 수 없는 데스크톱에서 서비스를 신뢰할 수 있게 초기화하기 위해 보안 코드 번들을 활용한다.
• P2P 인프라를 사용해 클라우드릿의 분산 컴포넌트를 호스팅함으로써 탈중앙화된 조율과 장애 내성성을 달성한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 전용 하드웨어나 전용 자원 할당 없이 사용되지 않는 기업용 데스크톱을 어떻게 동적으로 통합하여 기능적이고 탄력적인 클라우드 인프라로 구성할 수 있는가?
• RQ2 공유된 전용 자원이 없는 기계에서 클라우드 서비스 실행을 가능하게 하면서도 사용자 워크로드에 대해 수용 가능한 QoS를 확보할 수 있는 아키텍처 패턴은 무엇인가?
• RQ3 중앙 집중식 제어 없이 탈중앙화된 이질적인 환경에서 복원성과 장애 내성은 어떻게 달성할 수 있는가?
• RQ4 공유된 기계에서 클라우드 운영과 주 사용자 인터랙티브 프로세스 간의 간섭을 최소화할 수 있는 메커니즘은 무엇인가?
• RQ5 동적인 노드 집합을 통해 자율적이고 자율적인 방식으로 자원 할당과 정책 이행을 어떻게 관리할 수 있는가?

주요 결과

• 애드혹 클라우드 모델은 조직이 새로운 하드웨어를 구매하는 대신 기존에 사용되지 않는 컴퓨팅 자원을 활용함으로써 IT 비용 절감을 가능하게 한다.
• 더 적은 총 기기 수를 유지함으로써 에너지 소비를 줄일 수 있을 뿐 아니라, 사무실 공간에 배치된 기기들이 난방 수요를 보완함으로써 온난 기후대에서 에너지 소비를 추가로 줄일 수 있다.
• 브로커-디스패처 아키텍처는 사전 협의된 협약을 통해 QoS 보장을 가능하게 하며, 협약이 없는 경우에도 최대한의 노력 방식으로 접근을 지원한다.
• H2O 데이터베이스 시스템은 이론적 타당성을 입증하였으며, 클라우드릿과 클라우드 엘리먼트를 사용해 이질적인 데스크톱 간에 관계형 데이터베이스를 구현할 수 있음을 보여준다.
• 다중 노드 간 자율적 복제를 통해 데이터베이스 관계를 복제함으로써 중앙 집중식 조율 없이도 장애 발생 후 복구가 가능해져 복원성이 확보된다.
• 재난 복구를 위한 고비용 인프라(예: 여유 전원 및 냉각 장치)에 의존하는 것 대신, 널리 산재한 기기들에 위험을 분산시킴으로써 복원성에 필요한 인프라 의존도를 줄일 수 있다.