[论文解读] An Approach to Ad hoc Cloud Computing

Graham Kirby, Alan Dearle+2 more|arXiv (Cornell University)|Feb 25, 2010

Cloud Computing and Resource Management参考文献 22被引用 59

一句话总结

本文提出了一种即兴云模型，该模型将现有企业机器（如办公室和实验室台式机）中未被充分利用的计算资源动态聚合为灵活、弹性的云基础设施，无需专用硬件或独占资源分配。该方法采用代理-分发器架构，通过云粒和云元素管理QoS感知、弹性及自适应的资源共享，实现成本降低和能效提升，同时最大限度减少对主要用户工作负载的干扰。

ABSTRACT

We consider how underused computing resources within an enterprise may be harnessed to improve utilization and create an elastic computing infrastructure. Most current cloud provision involves a data center model, in which clusters of machines are dedicated to running cloud infrastructure software. We propose an additional model, the ad hoc cloud, in which infrastructure software is distributed over resources harvested from machines already in existence within an enterprise. In contrast to the data center cloud model, resource levels are not established a priori, nor are resources dedicated exclusively to the cloud while in use. A participating machine is not dedicated to the cloud, but has some other primary purpose such as running interactive processes for a particular user. We outline the major implementation challenges and one approach to tackling them.

研究动机与目标

• 通过创建动态、非专用的云基础设施，解决企业中通用计算与存储资源利用率低下的问题。
• 通过复用现有硬件而非建设新数据中心，降低IT成本与能耗。
• 在无需专用基础设施或高可靠性开销的前提下，使云服务的益处扩展至新的应用领域。
• 在提供弹性、按需云服务的同时，最大限度减少对主要用户工作负载的性能影响。

提出的方法

• 提出一种新型部署模型——即兴云，其基础设施软件运行于从现有企业机器中收集的资源之上，而非专用数据中心。
• 采用代理-分发器模式：代理负责协商QoS协议并预留资源；分发器通过预配置或尽力而为的方式履行请求。
• 使用云粒管理元数据、服务发现及通过节点间自主复制实现的弹性。
• 在各节点上部署轻量级数据库引擎（如H2O）作为云元素，每个云元素托管部分数据，并暴露SQL和RMI接口。
• 利用安全代码包在不可信的台式机上可信地实例化服务。
• 使用P2P基础设施托管云粒的分布式组件，实现去中心化的协调机制与容错能力。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何在无需专用硬件或独占资源承诺的前提下，将利用率低下的企业台式机动态聚合为功能完整、弹性可扩展的云基础设施？
• RQ2 何种架构模式可确保用户工作负载可接受的QoS，同时支持在共享、非专用机器上执行云服务？
• RQ3 在无集中控制的去中心化异构环境中，如何实现弹性与容错能力？
• RQ4 何种机制可最小化云操作与共享机器上主要交互式进程之间的干扰？
• RQ5 如何在一组动态变化的节点上，以自适应、自组织的方式管理资源分配与策略执行？

主要发现

• 即兴云模型使组织能够通过利用现有闲置计算资源，而非采购新硬件，从而降低IT成本。
• 能耗可通过减少总机器数量，以及在温带气候地区将机器部署于办公空间时抵消供暖需求而进一步降低。
• 代理-分发器架构通过预先协商的协议实现QoS保障，同时在无协议时支持尽力而为的访问。
• H2O数据库系统证明了可行性，表明关系型数据库可通过云粒与云元素在异构台式机上实现部署。
• 通过在多个节点间自主复制数据库关系实现弹性，可在无集中协调的情况下实现故障后恢复。
• 该方法通过将风险分散于广泛分布的机器中，减少了对昂贵基础设施（如冗余供电与制冷）的依赖，从而降低了可靠性成本。