[论文解读] Economic Models for Management of Resources in Grid Computing

Rajkumar Buyya, Heinz Stockinger+2 more|ArXiv.org|Jun 11, 2001

Distributed and Parallel Computing Systems参考文献 24被引用 26

一句话总结

本文提出了一种计算经济框架，采用经济模型（如拍卖、报价定价和招标）来管理网格计算环境中的资源分配。通过将基于市场的机制与中介服务及安全交易基础设施相结合，该框架优化了资源利用率，并在万维网格测试平台实现了基于成本和截止时间的调度，展示了在异构、地理分散的提供者之间分布式资源管理效率的提升。

ABSTRACT

The accelerated development in Grid and peer-to-peer computing has positioned them as promising next generation computing platforms. They enable the creation of Virtual Enterprises (VE) for sharing resources distributed across the world. However, resource management, application development and usage models in these environments is a complex undertaking. This is due to the geographic distribution of resources that are owned by different organizations. The resource owners of each of these resources have different usage or access policies and cost models, and varying loads and availability. In order to address complex resource management issues, we have proposed a computational economy framework for resource allocation and for regulating supply and demand in Grid computing environments. The framework provides mechanisms for optimizing resource provider and consumer objective functions through trading and brokering services. In a real world market, there exist various economic models for setting the price for goods based on supply-and-demand and their value to the user. They include commodity market, posted price, tenders and auctions. In this paper, we discuss the use of these models for interaction between Grid components in deciding resource value and the necessary infrastructure to realize them. In addition to normal services offered by Grid computing systems, we need an infrastructure to support interaction protocols, allocation mechanisms, currency, secure banking, and enforcement services. Furthermore, we demonstrate the usage of some of these economic models in resource brokering through Nimrod/G deadline and cost-based scheduling for two different optimization strategies on the World Wide Grid (WWG) testbed.

研究动机与目标

• 解决在具有不同策略、可用性和负载的地理分散、组织所有资源的网格计算中管理的复杂性。
• 设计一种计算经济框架，通过市场机制实现供需的高效调节。
• 开发支持安全交易、货币、分配协议及执行机制的基础设施，以支持网格环境中资源交易。
• 利用万维网格测试平台评估经济模型在真实世界调度场景中的有效性。
• 展示经济模型如何通过基于成本和截止时间的调度决策提升分布式计算中的效率。

提出的方法

• 采用商品市场、报价定价、招标和拍卖等经济模型，根据供需关系确定资源价值。
• 设计一种包含中介服务的框架，通过基于市场的定价机制在资源提供者和消费者之间进行协调。
• 实施安全的银行和货币机制，以支持资源交换中的信任和交易完整性。
• 集成分配协议，以执行策略并确保资源的公平、高效分配。
• 将该框架应用于Nimrod/G系统，实现在万维网格（WWG）测试平台上基于截止时间和成本的调度。
• 使用真实世界的工作负载数据，评估不同经济模型下优化策略的性能。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何将经济模型应用于去中心化、异构的网格环境中管理资源分配？
• RQ2 支持网格组件之间基于市场的交互，需要哪些基础设施组件？
• RQ3 在成本和截止时间约束下，不同经济模型（如拍卖、报价定价）在优化资源调度方面的表现如何比较？
• RQ4 计算经济框架能否提升大规模网格系统中资源分配的效率与公平性？
• RQ5 在真实世界的网格测试平台中，使用市场机制进行资源中介的实际影响是什么？

主要发现

• 计算经济框架成功实现了在分布式、多组织网格环境中动态、市场驱动的资源分配。
• 拍卖和报价定价等经济模型能有效调节供需，提升资源利用率和响应能力。
• 安全银行和货币机制的集成支持了信任关系，并实现了资源交易中的可靠执行。
• 基于成本和截止时间的调度在万维网格测试平台上显著提升了任务完成效率。
• 通过自动中介和定价机制，该框架同时优化了提供者和消费者的目标。
• 在Nimrod/G系统上的实现验证了经济模型在真实世界网格调度中的可行性和有效性。