[논문 리뷰] Economic Models for Management of Resources in Grid Computing

Rajkumar Buyya, Heinz Stockinger외 2명|ArXiv.org|2001. 06. 11.

Distributed and Parallel Computing Systems참고 문헌 24인용 수 26

한 줄 요약

이 논문은 경제 모델—auctions(경매), 프로스티드 프라이싱(게재가격), 텐더(입찰) 등을 사용하여 그리드 컴퓨팅 환경에서 자원 할당을 관리하는 계산 경제 프레임워크를 제안한다. 시장 기반 메커니즘과 브로커링, 보안 거래 인fra를 통합함으로써, 세계 그리드 테스트베드에서 비용 및 마감일 기반 스케줄링을 지원하며 자원 활용도를 최적화하여 이질적이고 지리적으로 산재한 공급자들 간의 분산 자원 관리에서 효율성을 향상시킨다.

ABSTRACT

The accelerated development in Grid and peer-to-peer computing has positioned them as promising next generation computing platforms. They enable the creation of Virtual Enterprises (VE) for sharing resources distributed across the world. However, resource management, application development and usage models in these environments is a complex undertaking. This is due to the geographic distribution of resources that are owned by different organizations. The resource owners of each of these resources have different usage or access policies and cost models, and varying loads and availability. In order to address complex resource management issues, we have proposed a computational economy framework for resource allocation and for regulating supply and demand in Grid computing environments. The framework provides mechanisms for optimizing resource provider and consumer objective functions through trading and brokering services. In a real world market, there exist various economic models for setting the price for goods based on supply-and-demand and their value to the user. They include commodity market, posted price, tenders and auctions. In this paper, we discuss the use of these models for interaction between Grid components in deciding resource value and the necessary infrastructure to realize them. In addition to normal services offered by Grid computing systems, we need an infrastructure to support interaction protocols, allocation mechanisms, currency, secure banking, and enforcement services. Furthermore, we demonstrate the usage of some of these economic models in resource brokering through Nimrod/G deadline and cost-based scheduling for two different optimization strategies on the World Wide Grid (WWG) testbed.

연구 동기 및 목표

• 지리적으로 분산되어 있으며 조직 소유이지만 정책, 가용성, 부하가 상이한 자원을 그리드 컴퓨팅 환경에서 관리하는 데서 발생하는 복잡성을 해결하기 위해.
• 시장 메커니즘을 통해 공급-수요 조절을 효율적으로 가능하게 하는 계산 경제 프레임워크를 설계하기 위해.
• 자원 거래를 위한 자원 공급자와 소비자 간의 신뢰성 있는 거래를 보장하기 위해 보안 은행 및 통화 메커니즘, 할당 프로토콜, 집행 기반 인프라 개발을 위해.
• 세계 그리드 테스트베드를 활용하여 실제 스케줄링 시나리오에서 경제 모델의 효과성을 평가하기 위해.
• 비용 및 마감일 기반의 스케줄링 결정을 향상시킬 수 있는 경제 모델의 적용 가능성을 입증하기 위해.

제안 방법

• 공급과 수요에 기반한 자원 가치를 결정하기 위해 상품 시장, 게재가격, 입찰, 경매 등의 경제 모델을 채택하기 위해.
• 시장 기반 가격을 사용하여 자원 공급자와 소비자 간을 중개하는 브로커링 서비스를 포함한 프레임워크 설계를 위해.
• 자원 교환 과정에서 신뢰성과 거래 무결성을 보장하기 위해 보안 은행 및 통화 메커니즘을 구현하기 위해.
• 정책을 강제하고 자원의 공정하고 효율적인 배분을 보장하기 위해 할당 프로토콜 통합을 위해.
• 세계 그리드(wwg) 테스트베드에서 마감일 및 비용 기반 스케줄링을 위한 니모드/지(Nimrod/G) 시스템에 프레임워크를 적용하기 위해.
• 다양한 경제 모델 하에서 최적화 전략을 평가하기 위해 실제 워크로드 데이터를 사용하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 탈중앙화되고 이질적인 그리드 환경에서 자원 할당을 관리하기 위해 경제 모델을 어떻게 적용할 수 있는가?
• RQ2 그리드 컴포넌트 간의 시장 기반 상호작용을 지원하기 위해 필요한 인프라 구성 요소는 무엇인가?
• RQ3 비용 및 마감일 제약 조건 하에서 다양한 경제 모델(예: 경매, 게재가격)이 자원 스케줄링 최적화에 어떻게 비교되는가?
• RQ4 계산 경제 프레임워크가 대규모 그리드 시스템에서 자원 할당의 효율성과 공정성을 향상시킬 수 있는가?
• RQ5 실제 그리드 테스트베드에서 자원 브로커링에 시장 메커니즘을 적용할 경우 실용적인 영향은 무엇인가?

주요 결과

• 계산 경제 프레임워크는 분산된 다중 조직 그리드 환경에서 동적이고 시장 기반의 자원 할당을 성공적으로 가능하게 하였다.
• 경매 및 게재가격과 같은 경제 모델은 공급과 수요를 효과적으로 조절하여 자원 활용도와 반응성을 향상시켰다.
• 보안 은행 및 통화 메커니즘의 통합은 신뢰를 지원하고 자원 거래에서 신뢰할 수 있는 거래 집행을 가능하게 하였다.
• 비용 및 마감일 기반 스케줄링을 통해 세계 그리드 테스트베드에서 작업 완료 효율성이 명백하게 향상됨을 입증하였다.
• 자동화된 브로커링 및 가격 설정 메커니즘을 통해 공급자 및 소비자 목표를 모두 최적화하는 데 기여하였다.
• 니모드/지 시스템에 대한 구현을 통해 실제 그리드 스케줄링에서 경제 모델의 실현 가능성과 효과성을 검증하였다.