[논문 리뷰] Sustainable Cloud Computing: Foundations and Future Directions

Rajkumar Buyya, Sukhpal Singh Gill|arXiv (Cornell University)|2018. 05. 02.

Cloud Computing and Resource Management참고 문헌 8인용 수 26

한 줄 요약

이 논문은 서버, 네트워크, 스토리지 및 냉각 장치 등 데이터센터의 모든 자원의 에너지 효율성을 통합 관리함으로써 지속 가능한 클라우드 컴퓨팅을 위한 통합 프레임워크를 제안한다. 에너지 절감과 신뢰성 간의 균형을 이루는 설계 지침을 수립하고, 핵심 연구 과제를 규명하며, 서버 수준의 에너지 절약을 넘어서 클라우드 인프라의 녹색화를 위한 향후 방향을 제시한다.

ABSTRACT

Major cloud providers such as Microsoft, Google, Facebook and Amazon rely heavily on datacenters to support the ever-increasing demand for their computational and application services. However, the financial and carbon footprint related costs of running such large infrastructure negatively impacts the sustainability of cloud services. Most of existing efforts primarily focus on minimizing the energy consumption of servers. In this paper, we devise a conceptual model and practical design guidelines for holistic management of all resources (including servers, networks, storage, cooling systems) to improve the energy efficiency and reduce carbon footprints in Cloud Data Centers (CDCs). Furthermore, we discuss the intertwined relationship between energy and reliability for sustainable cloud computing, where we highlight the associated research issues. Finally, we propose a set of future research directions in the field and setup grounds for further practical developments.

연구 동기 및 목표

• 증가하는 에너지 수요로 인해 증가하는 대규모 클라우드 데이터센터의 환경적 및 재정적 비용을 해결하기 위해.
• 서버 중심의 에너지 최적화를 넘어서 네트워크, 스토리지 및 냉각 시스템까지 포함한 지속 가능성 전략으로 이동하기 위해.
• 에너지 효율성과 시스템 신뢰성 간의 상호작용을 검토하여 지속 가능한 클라우드 운영을 보장하기 위해.
• 클라우드 데이터센터에서의 통합 자원 관리를 위한 실천 가능한 설계 지침을 제공하기 위해.
• 지속 가능한 클라우드 컴퓨팅을 발전시키기 위한 핵심 연구 격차와 향후 방향을 규명하기 위해.

제안 방법

• 서버, 네트워크, 스토리지, 냉각 장치 등 데이터센터의 모든 구성 요소에 대한 통합 자원 관리의 개념적 모델을 개발하기 위해.
• 에너지 효율성 지표를 신뢰성 고려사항과 통합하여 지속 가능한 시스템 설계를 이끌기 위해.
• 이질적인 인프라 전반에서 워크로드 분배, 냉각 및 전력 관리를 조율하는 설계 지침을 제안하기 위해.
• 서비스 수준 목표를 유지하면서도 총 에너지 소비를 최소화하기 위해 시스템 수준 최적화를 활용하기 위해.
• 기존 클라우드 관리 프레임워크를 활용하여 에너지 및 신뢰성 간의 트레이드오프에 기반한 자원 할당의 동적 적응을 가능하게 하기 위해.
• 무료 자원 소비를 줄이기 위해 에너지 인식 가상화 및 통합 원칙을 적용하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 통합 관리로 인해 서버 외의 모든 데이터센터 자원에서 에너지 효율성을 어떻게 향상시킬 수 있는가?
• RQ2 지속 가능한 클라우드 아키텍처에서 에너지 절감과 시스템 신뢰성 간의 트레이드오프는 무엇인가?
• RQ3 클라우드 데이터센터에서의 통합 지속 가능성 달성을 위해 어떤 설계 지침이 필요한가?
• RQ4 냉각 및 스토리지 시스템을 어떻게 최적화하여 전체 탄소 발자국을 줄일 수 있는가?
• RQ5 현재의 에너지 절약 기술을 넘어서 지속 가능한 클라우드 컴퓨팅을 발전시키기 위해 필수적인 향후 연구 방향은 무엇인가?

주요 결과

• 냉각 및 스토리지까지 포함한 데이터센터 자원의 통합 관리는 총 에너지 소비와 온실가스 배출을 크게 줄일 수 있다.
• 에너지 효율성과 신뢰성은 깊이 연관되어 있으며, 서비스 품질을 훼손하지 않도록 공동 설계가 필요하다.
• 서버 에너지 절감에만 초점을 맞춘 기존 접근법은 진정으로 지속 가능한 시스템을 달성하는 데에는 부족하다.
• 실제 구현을 위해 통합 자원 관리의 설계 지침은 필수적이다.
• 향후 연구는 시스템 수준 최적화, 신뢰성 트레이드오프, 실세계 구현 과제를 해결해야 한다.
• 이 논문은 종합적이고 다중 구성 요소 접근법을 통해 지속 가능한 클라우드 기술의 향후 발전을 위한 기반을 마련한다.