Cloud-Föderationen (eBook)

Andreas Kohne hat sich in den letzten Jahren intensiv mit dem Bereich Cloud Computing auseinandergesetzt und sich dabei auf den Bereich der SLA-basierten föderierten Cloud-Umgebungen spezialisiert. Er arbeitet bei einem großen IT-Systemhaus in Dortmund und veröffentlicht Fachbücher in den Bereichen IT-Management und Business Development. Seine Forschungsarbeit hat er gemeinsam mit der TU Dortmund durchgeführt.  

Danksagung 6
Inhaltsverzeichnis 8
Abbildungsverzeichnis 14
Tabellenverzeichnis 16
Abkürzungen 19
1 Einleitung 24
1.1 Cloud-Föderationen 26
1.2 Service Level Agreements 27
1.3 Cloud Scheduling 28
1.4 Ziel der Arbeit 32
1.5 Wissenschaftliche Fragestellungen 32
1.6 Forschungsbeitrag 33
1.7 EASI CLOUDS 36
1.8 Beitrag Anderer 37
1.9 Aufbau der Arbeit 38
Teil IGrundlagen und verwandteArbeiten 40
2 Cloud Computing 41
2.1 Entwicklung 41
2.2 Service-Arten 46
2.3 Umsetzungsarten 48
3 Service Level Agreements 51
3.1 Cloud SLAs 52
3.2 Automatische SLA-Verarbeitung 53
3.3 SLAs in Forschung und Industrie 54
4 Cloud Föderationen 57
4.1 Inter-Clouds 57
4.2 Cloud Broker 61
4.3 Inter-Cloud-Forschung 65
5 Cloud Scheduling 68
5.1 VM-Scheduling 69
5.2 Zentrales Scheduling 70
5.3 Dezentrales Scheduling 71
5.4 Multi-Level Scheduling 71
5.5 Scheduling in Cloud-Umgebungen 72
Teil IIFederatedCloudSim 75
6 Simulation von Cloud Systemen 76
6.1 Simulationsanforderungen 79
6.2 Frameworkauswahl 83
6.3 CloudSim 87
6.3.1 Aufbau 88
6.3.2 Simulationsablauf 94
6.3.3 Fehlende Funktionalitäten 95
7 Das FCS-Framework 99
7.1 Konzeption 99
7.2 Aufbau 102
7.3 Konfiguration von FederatedCloudSim 104
7.4 Simulationsablauf 106
7.5 Overprovisioning 110
7.6 Host-Energiemodell 112
7.7 Service Request 114
7.8 Initiale VM-Verteilung 115
7.9 Service Level Agreements (SLAs) 118
7.9.1 SLAs und FCS 118
7.9.2 SLA-Manager 123
7.10 Workload-Verarbeitung 127
7.11 Föderation 128
7.12 Virtuelle Cloud Service Provider (vCSPs) 129
7.13 VM-Scheduling 130
7.14 CloudAccount 135
7.14.1 Das Finanzmodell 136
7.15 Auktionsplattform 141
7.15.1 Auktionen in FederatedCloudSim 143
7.16 Vertrauensfaktor 148
7.17 Monitoring und Logging 149
7.17.1 Monitoring 149
7.17.2 End-Log 150
7.17.3 Accounting-Log 152
7.17.4 Migrations-Log 154
7.17.5 Gephi 154
7.18 Zusätzliche Werkzeuge 158
7.19 Relevante Metriken 159
7.20 Performance-Analyse des Frameworks 164
8 Auswahl von Eingabedaten 169
8.1 Grid und Cloud Workloads 171
8.2 Reale Cloud Workload Traces 175
8.2.1 Bitbrains Datensatz 175
8.2.2 Materna Datensatz 177
Teil IIIScheduling-Strategien 179
9 Modell 180
9.1 Das initiale Scheduling 182
9.2 Das SLA-basierte Scheduling 184
9.3 Taxonomie 187
10 DC-Scheduling 198
10.1 Simulationsszenarien 199
10.2 Reaktive Scheduler 203
10.2.1 FirstFit 203
10.2.2 HPGWF 204
10.2.3 HPGOP 206
10.2.4 HPGBF 206
10.2.5 MMBF 207
10.2.6 MMOP 208
10.2.7 MMWF 208
10.2.8 Evaluation der Intra-DC-Scheduler 208
10.3 Initiale VM-Verteilung 213
10.4 Proaktive Scheduler 216
10.4.1 Energieeffizientes VM-Scheduling 216
10.4.2 Lastausgleichendes VM-Scheduling 222
10.4.3 Kombination der proaktiven Scheduler 224
10.5 SLA-Warnzeitverzögerung 226
10.6 Kleine vs. große Hosts 228
10.7 Kreuzvalidierung 232
10.8 Einordnung in die Taxonomie 236
10.9 Zusammenfassung 237
11 CSP-Scheduling 241
11.1 Simulationsszenarien 244
11.2 FirstFit 246
11.3 MML 246
11.4 SDHG 248
11.5 SDHL 248
11.6 SDLG 249
11.7 SDLL 249
11.8 SLLG 250
11.9 SLLL 250
11.10 Untersuchung mit zwei DCs 251
11.11 Untersuchung mit drei DCs 255
11.12 Kreuzvalidierung 258
11.13 Einordnung in die Taxonomie 260
11.14 Zusammenfassung 261
12 Föderations-Scheduling 264
12.1 Simulationsszenarien 264
12.2 FirstFit 267
12.3 FirstFitGreedy 268
12.4 FairFit 269
12.5 CheapestFit 269
12.6 RelianceScope 269
12.7 CheapestReliability 270
12.8 Auktions-Scheduler 271
12.8.1 2RoundVmCheapestFit 271
12.8.2 2RoundVmCheapestReliability 271
12.9 Evaluation Szenario 1 272
12.10 Evaluation Szenario 2 274
12.11 Evaluation Szenario 3 277
12.12 Evaluation Szenario 4 279
12.13 Kreuzvalidierung 283
12.14 Häufige VM-Migrationen 286
12.15 Grafische Simulationsauswertung mit Gephi 288
12.16 Einordnung in die Taxonomie 289
12.17 Zusammenfassung 289
13 Zusammenfassung 294
14 Ausblick 299
Literaturverzeichnis 302
A Anhang I: Weiterführende Informationen 325
A.1 Virtualisierung 325
A.2 Service-Arten 327
A.3 Service Level Agreements 329
A.4 Scheduling 330
A.5 Simulationsarten 331
A.6 CloudSim-Erweiterungen 332
A.7 Untersuchung von Finanzen im Cloud-Umfeld 335
A.8 CloudAccount Implementierung 337
A.9 Auktionen 339
A.10 Zusätzliche Werkzeuge für FCS 342
A.10.1 FCS Configurator 342
A.10.2 TraceShortener 344
A.10.3 TraceWorkloadGenerator 344
A.10.4 Workloadparser 345
A.10.5 WorkloadFormatter 345
A.10.6 SWF-Modifier 346
B Anhang II: FCS-Konfiguration und Log-Dateien 347
B.1 Finanzielle Konfiguration 347
B.1.1 Simulationen weiterer Workloads 348
B.2 Finanzkonfiguration für Szenario 2 349
B.3 Finanzkonfiguration für Szenario 4 349
B.4 Trace Files 350
B.5 Trace-Analyse 354
B.6 Simulationskonfiguration 361
B.6.1 XML-Konfiguration 362
B.6.2 Properties 366
B.6.3 SWF 369
B.7 Das End-Log 370
B.8 Das Accounting-Log 374
B.9 Das Migrations-Log 378
Index 381
C Eigene Veröffentlichungen 385