[论文解读] The Nubo Virtual Services Marketplace

James Kempf, Sambit Nayak+7 more|arXiv (Cornell University)|Sep 11, 2019

Cloud Computing and Resource Management参考文献 11被引用 5

一句话总结

Nubo 虚拟服务市场引入了一个基于区块链、微服务架构的平台，实现了云服务租户与提供商之间的安全、去中心化匹配。该平台基于 J.P. Morgan 的 Quorum 区块链构建，使用智能合约（Saranyu dApp）实现防篡改的租户和服务管理，在性能上与 OpenStack Keystone 相当，同时为多租户、容器化服务编排提供了更丰富的功能。

ABSTRACT

In this paper, we describe a virtual services marketplace, called Nubo, designed to connect buyers of virtual services (or tenants) with providers of those services on a cloud computing platform. The marketplace is implemented as a collection of distributed microservices along with a marketplace portal that runs as a Web application. The heart of Nubo is the Saranyu tenant and service management microservice. Saranyu is a decentralized application (dApp) built on top of the J.P. Morgan Quorum blockchain. Tenant and service accounts are represented as static (nonnegotiable) smart contracts written in the Solidity language. Quorum provides a tamper evident and tamper resistant distributed ledger, whereby multiple cloud and service providers can co-operate to provide service resources to tenants in a trustworthy fashion. Services offer resources consisting of a collection of attributes describing what the tenant can consume, and tenants subscribe to service resources through the Nubo Marketplace portal. The Service Manager microservice provides multitenant support for containerized services built for deployment and orchestration using Docker that were originally not designed to be managed through Saranyu. We discuss our design goals for Nubo, describe the overall architecture, discuss some details on how Saranyu uses the blockchain and smart contracts, and provide comprehensive performance and scalability data measured on the Saranyu REST API. The results indicate Saranyu is competitive with published results for comparable operations on the Havana release of OpenStack Keystone, but Saranyu provides a much richer collection of tenant and service management functionality than Keystone.

研究动机与目标

• 设计一个用于云环境中虚拟服务的去中心化、可信赖市场。
• 解决多租户云平台中服务供应缺乏安全性、可审计性和互操作性的问题。
• 实现原本不支持集中管理的容器化服务的无缝集成。
• 利用区块链技术提供可扩展、高性能且防篡改的租户和服务管理层。
• 评估核心 Saranyu 微服务相对于 OpenStack Keystone 等成熟云身份系统在性能和可扩展性方面的表现。

提出的方法

• 该市场被实现为一组分布式微服务，核心 Saranyu dApp 基于 Quorum 区块链构建，以实现去中心化的信任机制。
• 租户和业务账户被建模为静态的、不可协商的智能合约，使用 Solidity 编写，确保不可变性和可审计性。
• Quorum 区块链为所有租户和业务生命周期操作提供防篡改且抗篡改的账本。
• 服务管理器微服务支持多租户的 Docker 化服务，将传统服务抽象为市场中的可发现服务。
• 系统通过 REST API 进行交互，性能在 Saranyu 微服务的 API 端点上进行测量。
• 该架构支持动态服务订阅和资源属性描述，实现细粒度的访问控制。

实验结果

研究问题

• RQ1 去中心化的、基于区块链的系统如何在云服务市场交互中确保信任和可审计性？
• RQ2 基于区块链的租户管理系统的性能与 OpenStack Keystone 等成熟云身份系统相比如何？
• RQ3 如何安全且可扩展地将遗留的、非云原生服务集成到现代的、基于微服务的市场中？
• RQ4 在真实工作负载下，基于智能合约的服务管理层的可扩展性和延迟行为如何？
• RQ5 许可型区块链如 Quorum 是否能够为企业级虚拟服务市场运营提供足够的性能和可靠性？

主要发现

• Saranyu REST API 在类似操作上的性能与 OpenStack Keystone 的 Havana 版本相当。
• 该系统支持丰富的租户和业务管理功能，超越基本认证，包括细粒度的资源属性建模和订阅工作流。
• 在 Quorum 上使用静态智能合约确保了不可变性和强一致性，增强了信任和可审计性。
• 该市场架构通过服务管理器微服务成功实现了对容器化服务的多租户管理。
• 性能测量结果证实，系统在负载下可有效扩展，关键操作响应延迟低。
• 将区块链技术集成到服务管理中，可提供所有交易和状态变更的可验证、防篡改日志。