[論文レビュー] CloudHealth: A Model-Driven Approach to Watch the Health of Cloud Services

Anas Shatnawi, Matteo Orrù+3 more|arXiv (Cornell University)|Mar 14, 2018

Cloud Computing and Resource Management参考文献 29被引用数 5

ひとこと要約

CloudHealthは、階層的なCloudHealthモニタリングモデル（CHMM）を介して、高水準の品質目標を測定可能なメトリクスにマッピングすることにより、クラウドサービスの健全性をモデル駆動で監視するアプローチを提示する。これにより、オペレータ固有の目的に合わせた動的プローブデプロイ、KPI収集、および自動ダッシュボード生成が可能になり、複雑なクラウド環境における可観測性と適応性が向上する。

ABSTRACT

Cloud systems are complex and large systems where services provided by different operators must coexist and eventually cooperate. In such a complex environment, controlling the health of both the whole environment and the individual services is extremely important to timely and effectively react to misbehaviours, unexpected events, and failures. Although there are solutions to monitor cloud systems at different granularity levels, how to relate the many KPIs that can be collected about the health of the system and how health information can be properly reported to operators are open questions. This paper reports the early results we achieved in the challenge of monitoring the health of cloud systems. In particular we present CloudHealth, a model-based health monitoring approach that can be used by operators to watch specific quality attributes. The CloudHealth Monitoring Model describes how to operationalize high level monitoring goals by dividing them into subgoals, deriving metrics for the subgoals, and using probes to collect the metrics. We use the CloudHealth Monitoring Model to control the probes that must be deployed on the target system, the KPIs that are dynamically collected, and the visualization of the data in dashboards.

研究の動機と目的

• 多様なオペレータが関与する複雑でマルチエージェントな環境において、異なるオペレータが提供するサービスが共存する中で、クラウドシステムの健全性を監視する課題に対処すること。
• 監視目標を階層的に構造化することにより、高水準の品質目標と低水準のキーパフォーマンス指標（KPI）の間のギャップを埋めること。
• オペレータが変化するニーズに応じて、プローブデプロイやダッシュボードカスタマイズを動的に設定できる監視インfraの構築を可能にすること。
• クラウド運用における異なる目的を持つステークホルダー間のコミュニケーションと整合性を高めるために、標準的で拡張可能なモデルを提供すること。
• 一貫したモデル駆動の監視パイプラインを通じて、実行可能な健全性インサイトを提供することで、自己回復および自動修復システムを支援すること。

提案手法

• ISO 25011品質基準に基づいて、主目標、サブゴール、測定可能な特性の階層として監視目標を整理するCloudHealthモニタリングモデル（CHMM）を定義する。
• 抽象的な品質特性（例：信頼性、可用性）を、具体的に測定可能なソフトウェアメトリクスおよびクラウド固有のプロパティにマッピングする。
• 選択された監視目標に基づいて、どのプローブをクラウドサービスにデプロイする必要があるかをCHMMを用いて自動的に特定する。
• デプロイされたプローブから動的にKPIを収集し、CHMMの構造を介して健全性指標にマッピングする。
• CHMMの階層的構造に従って、システム健全性を一貫的かつ意味的に明確に可視化できるように、カスタマイズ可能なダッシュボードを自動生成する。
• GrafanaやSplunkなどの既存の可視化プラットフォームと統合することで、プログラミングを必要とせず、リアルタイムかつユーザーに合わせた監視ビューを実現する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 クラウドシステムにおける高水準の品質目標を、体系的かつ測定可能で実行可能なKPIに分解する方法は何か？
• RQ2 オペレータが定義した目的に基づいて、監視プローブおよびKPI収集を動的に構成できるモデルベースのメカニズムは何か？
• RQ3 監視が静的フレームワークに束縛されないよう、実行時における適応性と変化する運用ニーズに対応するにはどうすればよいか？
• RQ4 統一されたモデルが、クラウドサービス運用における多様なステークホルダー間のコミュニケーションと整合性をどのように向上させるか？
• RQ5 目標定義からダッシュボード可視化に至る監視パイプラインを、手動の構成なしに自動化およびカスタマイズする方法は何か？

主な発見

• CloudHealthモニタリングモデル（CHMM）は、階層的に整理された22の監視目標をサポートしており、抽象的な品質目標から測定可能なメトリクスへの構造的マッピングを可能にする。
• このモデルにより、選択された監視目標に基づいて、プローブの自動デプロイとKPI収集が可能になり、手動による構成作業が削減される。
• ダッシュボードはCHMMの階層的構造を反映して動的に生成されるため、システム健全性の可視化が一貫性を持ち、意味的に明確になる。
• このアプローチは実行時における適応性をサポートしており、オペレータが運用ニーズの変化に応じて監視目標、KPI、プローブを再構成できる。
• このフレームワークは拡張可能であり、NGPaaSプロジェクトの文脈において、IoT、テレコム、5Gなどの特定分野にカスタマイズ可能である。
• GrafanaやSplunkなどの既存ツールとの統合により、カスタムダッシュボード開発を必要とせず、実用的なデプロイとリアルタイム監視が可能になる。