[论文解读] Defining Cross-Cloud Systems

Yehia Elkhatib|arXiv (Cornell University)|Feb 8, 2016

Cloud Computing and Resource Management参考文献 11被引用 7

一句话总结

本文将跨云系统定义并分类为四种类型——混合云、多云、元云和联邦云，提出了一套标准化术语和框架，以解决IaaS层面的互操作性挑战。它识别出在抽象、控制和标准化方面的关键权衡，指出没有单一解决方案在所有场景下都最优，并呼吁在动态云生态系统中改进决策支持和SLA管理。

ABSTRACT

Recent years have seen an increasing number of cross-cloud architectures, i.e. systems that span across cloud provisioning boundaries. However, the cloud computing world still lacks any standards in terms of programming interfaces, which has a knock-on effect on the costs associated with interoperability and severely limits the flexibility and portability of applications and virtual infrastructures. This paper outlines the different types of cross-cloud systems, and the associated design decisions.

研究动机与目标

• 解决因术语不一致（如混合云、多云、联邦云）导致的云计算文献中的混淆。
• 基于抽象层级、责任分配和供应机制，对现有跨云解决方案进行分类。
• 为理解开发者、中介和云提供商在跨云系统设计中的角色，提供一个结构化模型。
• 从应用开发者视角，评估每种跨云范式的优势与局限。
• 强调尽管存在CIMI、OCCI和TOSCA等持续努力，标准化进程仍缺乏广泛采纳。

提出的方法

• 基于子云相似性、抽象层级、供应机制和责任方，提出跨云系统的四层分类体系。
• 通过分析Apache Libcloud（多云）、OPTIMIS Toolkit（元云）和CCFM（联邦云）等代表性系统，阐明设计模式。
• 通过其对API抽象、策略执行和基础设施管理委托的处理方式，评估各模型。
• 回顾CIMI、OCCI、TOSCA和CDMI等标准化工作，评估其可行性与市场采纳情况。
• 使用比较框架，对比自定义逻辑（混合云）、抽象层（多云）、中介服务（元云）和标准化接口（联邦云）之间的权衡。
• 识别出商业激励阻碍了标准的采纳，因为AWS和微软等主要提供商为维持客户锁定而抵制互操作性标准。

实验结果

研究问题

• RQ1 在架构和责任方面，混合云、多云、元云和联邦云系统的关键区别是什么？
• RQ2 不同跨云模型如何处理API互操作性、抽象和供应商锁定问题？
• RQ3 尽管CIMI和OCCI具有技术优势，为何其标准化努力未能实现广泛市场采纳？
• RQ4 在实现跨云可移植性方面，应用级逻辑、抽象层和中介服务之间的权衡是什么？
• RQ5 当构建可移植应用时，开发者和研究人员如何应对SLA差异和动态云生态系统？

主要发现

• 术语'跨云'常被不一致地使用，导致混淆；本文建立了正式分类体系以澄清术语。
• 混合云需要应用级逻辑来管理多个异构API，导致紧耦合并增加维护开销。
• 使用抽象层的多云解决方案（如Libcloud、jClouds）可减少供应商锁定，但会牺牲对专用云功能的访问。
• 元云将资源管理委托给第三方中介，实现动态供应，但引入对外部服务的依赖。
• 联邦云依赖于提供商之间的协议以实现标准化接口，但市场激励阻碍了此类标准的广泛采纳。
• 尽管历经数十年的标准化努力，主要云提供商仍优先采用专有API，限制了云应用的可移植性和互操作性。