[论文解读] A Distributed Economics-based Infrastructure for Utility Computing

Michael Treaster, Nadir Kiyanclar+2 more|ArXiv.org|Dec 31, 2004

Distributed and Parallel Computing Systems参考文献 14被引用 4

一句话总结

本文提出 Superglue，一种基于 Web 服务的分布式实用计算基础设施，利用市场驱动的经济机制分配闲置的超级计算周期。通过将计算周期视为可交易的商品，该系统实现了用户与提供者之间的公平、动态的资源交换，借助供需机制提升网格利用率，且无需依赖专有或单体系统。

ABSTRACT

Existing attempts at utility computing revolve around two approaches. The first consists of proprietary solutions involving renting time on dedicated utility computing machines. The second requires the use of heavy, monolithic applications that are difficult to deploy, maintain, and use. We propose a distributed, community-oriented approach to utility computing. Our approach provides an infrastructure built on Web Services in which modular components are combined to create a seemingly simple, yet powerful system. The community-oriented nature generates an economic environment which results in fair transactions between consumers and providers of computing cycles while simultaneously encouraging improvements in the infrastructure of the computational grid itself.

研究动机与目标

• 解决专有和单体实用计算解决方案的局限性，这些方案限制了用户选择权和平台灵活性。
• 构建一种轻量级、可组合的基础设施，使组织和个人能够将闲置计算周期作为商品进行交易。
• 利用市场机制（如供需关系和以物易物）动态调节分布式集群中的价格与资源分配。
• 支持在现有超级计算硬件上跨平台部署，无需特定调度器或架构要求。
• 通过为提供者和用户均提供经济激励，促进社区驱动的网格基础设施改进。

提出的方法

• 系统被设计为一组分布式的模块化 Web 服务，每个服务封装一个独立功能，如作业提交、身份认证或账务管理。
• 各 Web 服务通过标准化的 Web 服务协议相互通信，实现互操作性和松耦合。
• 作业提交至前端服务，该服务生成相应脚本并通过目标集群的本地作业队列进行提交。
• 资源分配由经济模型管理，用户可使用货币支付或以周期进行交易，价格由供需关系调节。
• 该架构可通过专用前端 Web 服务与现有系统（如 Globus 和 Condor）集成。
• 未来扩展包括用于金融交易的银行服务、用于凭证验证的身份认证管理器，以及用于用户和集群配置文件的账户管理器。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何设计一种去中心化、社区导向的基础设施，以实现对闲置超级计算周期的公平且高效的分配？
• RQ2 市场机制（如以物易物或货币交换）在分布式网格环境中对调节资源可用性和定价方面发挥何种作用？
• RQ3 模块化、基于 Web 服务的架构如何在无需单体升级的前提下支持可扩展性和渐进式部署？
• RQ4 在异构、分布式的集群环境中，安全地暂存作业文件并检索输出数据面临哪些技术挑战？
• RQ5 如何将现有网格系统（如 Globus 或 Condor）集成到新的、以经济驱动的实用计算框架中？

主要发现

• Superglue 通过将计算周期视为可交易商品，实现了动态的、市场驱动的资源分配，使用户能够按需购买或交换计算周期。
• 该系统支持跨平台部署，可在现有超级计算硬件上运行，无需特定调度器或处理器架构。
• 通过引入经济激励，该基础设施促使提供者改进其软硬件以在市场中保持竞争力。
• 模块化的 Web 服务设计支持渐进式开发与部署，身份认证、银行和账户管理等组件均可扩展且可插拔。
• 通过专用前端 Web 服务，与 Globus 和 Condor 等现有系统集成是可行的，从而实现与遗留网格基础设施的互操作性。
• 该架构同时支持货币和以物易物交易，实现灵活的、社区驱动的资源交换，避免厂商锁定。