[论文解读] Decentralized Overlay for Federation of Enterprise Clouds

Rajiv Ranjan, Rajkumar Buyya|ArXiv.org|Nov 16, 2008

Cloud Computing and Resource Management被引用 6

一句话总结

本文提出 Aneka-Federation，一种去中心化的重叠架构，利用结构化对等网络技术实现企业云的可扩展、自组织联邦。通过将分布式 Aneka 企业云整合为统一的资源租赁抽象，支持跨域无缝服务发现、动态资源配置以及高吞吐量、低协调开销的多模式应用组合。

ABSTRACT

This chapter describes Aneka-Federation, a decentralized and distributed system that combines enterprise Clouds, overlay networking, and structured peer-to-peer techniques to create scalable wide-area networking of compute nodes for high-throughput computing. The Aneka-Federation integrates numerous small scale Aneka Enterprise Cloud services and nodes that are distributed over multiple control and enterprise domains as parts of a single coordinated resource leasing abstraction. The system is designed with the aim of making distributed enterprise Cloud resource integration and application programming flexible, efficient, and scalable. The system is engineered such that it: enables seamless integration of existing Aneka Enterprise Clouds as part of single wide-area resource leasing federation; self-organizes the system components based on a structured peer-to-peer routing methodology; and presents end-users with a distributed application composition environment that can support variety of programming and execution models. This chapter describes the design and implementation of a novel, extensible and decentralized peer-to-peer technique that helps to discover, connect and provision the services of Aneka Enterprise Clouds among the users who can use different programming models to compose their applications. Evaluations of the system with applications that are programmed using the Task and Thread execution models on top of an overlay of Aneka Enterprise Clouds have been described here.

研究动机与目标

• 将地理位置分散、异构的企业云无缝整合为单一协调的资源租赁系统。
• 解决跨管理域和网络边界发现与动态配置云资源的可扩展性挑战。
• 提供灵活、可扩展且去中心化的基础设施，支持广泛区域环境中多种编程模型（例如任务和线程）。
• 通过利用结构化对等网络路由减少对集中协调的依赖，实现系统组件的自组织。
• 为终端用户提供跨联邦云资源的统一、分布式应用组合环境。

提出的方法

• 设计一种基于结构化对等网络（P2P）路由的去中心化重叠，以实现 Aneka 企业云服务的可扩展且容错的发现。
• 采用基于分布式哈希表（DHT）的机制，将资源标识符映射到参与节点，实现高效的查找与路由。
• 引入一种自组织机制，使节点能够在无集中控制的情况下加入、发现并动态建立连接。
• 将底层云资源抽象为统一的租赁接口，实现在管理域之间的透明访问。
• 通过在重叠网络上暴露一致的编程接口，支持多种执行模型（任务和线程）。
• 使用基于重叠的服务配置机制，实现在联邦云之间动态分配和管理计算资源。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何以可扩展且去中心化的方式联邦化来自不同管理域的企业云？
• RQ2 何种去中心化机制可实现在无集中协调下对远程云资源的高效发现与动态配置？
• RQ3 如何在统一的广域云联邦中支持多种编程模型（例如任务和线程）？
• RQ4 基于 P2P 的重叠在支持联邦企业云之间高性能计算方面的性能与可扩展性如何？
• RQ5 系统如何在节点和资源可用性动态变化的情况下维持自组织与弹性？

主要发现

• Aneka-Federation 系统成功地将多个 Aneka 企业云整合为一个在管理域之间逻辑统一的资源租赁抽象。
• 结构化 P2P 重叠实现了高效、可扩展且容错的云服务发现与路由，协调开销低。
• 评估表明，该系统支持使用任务和线程编程模型在联邦重叠上实现高吞吐量的应用执行。
• 该系统展现出自组织能力，使节点能够动态加入并发现服务，无需集中控制。
• 该架构支持灵活且可扩展的多种执行模型，提升了分布式应用开发者的可用性。
• 去中心化设计减少了单点故障，相比集中式联邦模型具有更高的可扩展性。