[论文解读] SLA-Based Coordinated Superscheduling Scheme and Performance for Computational Grids

Rajiv Ranjan, Aaron Harwood+1 more|ArXiv.org|May 15, 2006

Distributed and Parallel Computing Systems参考文献 35被引用 10

一句话总结

该论文提出了一种基于SLA的计算网格协同超调度方案，采用具有时间约束的SLA投标的合同网络协议，使资源所有者能够通过贪婪填充调度器实现对资源分配的更精细控制。该方法通过基于截止日期合规性的投标优先级排序，提升了服务质量（QoS）并减少了作业延迟，在动态工作负载下，其资源利用率和用户满意度均优于FCFS。

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.

研究动机与目标

• 解决传统FCFS调度在网格环境中资源所有者对作业分配控制权极小的局限性。
• 通过超调度器与资源提供者之间的SLA协调，提升用户指定截止时间内作业的完成率。
• 减少基于广播的超调度机制固有的网络开销与可扩展性问题。
• 将资源分配建模为经济市场机制，使资源所有者获得更好的收益，同时提升终端用户的服务质量（QoS）。
• 探讨SLA投标到期时间的变化对系统性能、可扩展性及用户QoS满意度的影响。

提出的方法

• 将网格资源提供者建模为合同网络，超调度器作为管理者，协商SLA合同。
• 引入时间约束的SLA投标，其中投标到期时间与作业截止时间成比例，确保及时响应。
• 在LRMS中采用贪婪填充算法，通过选择最符合可用资源和截止时间的SLA投标，最大化资源所有者的收益。
• 采用去中心化的商品市场模型调节供需关系，引入经济激励机制以促进资源租赁。
• 实施一对一合同协商机制，相比广播方法，显著降低网络通信开销。
• 通过仿真评估系统性能，测量消息复杂度、资源利用率及QoS满意度。

实验结果

研究问题

• RQ1 SLA投标到期时间的变化如何影响资源提供者的收益函数与系统可扩展性？
• RQ2 与FCFS调度相比，SLA-based投标在多大程度上能提升用户指定截止时间内作业的完成率？
• RQ3 所提出的单对单SLA协商机制相比广播式方法，如何降低网络开销？
• RQ4 贪婪填充机制在异构网格环境中对资源利用率和QoS满意度有何影响？
• RQ5 如何将用户QoS需求抽象为截止时间类型（如紧急型与宽松型），以改善合同协商结果？

主要发现

• 所提出的基于SLA的超调度方法使资源所有者能够对分配决策实施更精细的控制，显著提升其收益函数。
• 采用与截止时间成比例的SLA投标到期时间，降低了错过截止日期的风险，增强了作业完成的可靠性。
• 在LRMS层面实施的贪婪填充机制，相比FCFS调度，提升了资源利用率并减少了作业排队延迟。
• 与基于FCFS的方法相比，本系统每项作业的消息复杂度更低，提升了大规模网格中的可扩展性。
• 尽管由于更严格的准入控制，用户QoS满意度略有下降，但该权衡带来了更高的资源提供者自主性与系统稳定性。
• 仿真结果证实，该方法在协调效率与经济公平性方面优于NASA-Superscheduler和Tycoon等现有系统。