JP7119082B2 - 分散コンピューティング環境における自動対角スケーリングためのアプリケーションの優先順位付け - Google Patents
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Description
オンデマンド・セルフサービス:クラウド・コンシューマは、サービスのプロバイダとの人間のやり取りなしに、必要な場合は自動的に、サーバ時間およびネットワーク・ストレージなどのコンピューティング能力を一方的にセットアップすることができる。
広範なネットワーク・アクセス:諸能力はネットワークを介して利用可能で、異種から成るシンまたはシック・クライアント・プラットフォーム(例えば、携帯電話、ラップトップ、およびPDA)による使用を推進する標準的なメカニズムを通してアクセスされる。
リソースのプール化:プロバイダのコンピューティング・リソースは、マルチテナント・モデルを用いる複数のコンシューマにサービスするために、デマンドに従って動的に割り当ておよび再割り当てされる各種の物理的および仮想のリソースとしてプール化される。一般にコンシューマは提供されたリソースの正確な場所の制御または知識を持たない、という点で、場所無異存性の感覚があるが、抽象化のより高位レベルでは場所(例えば、国、州、またはデータセンタ)を特定することを可能にできる。
敏速な伸縮性:諸能力は、迅速にスケール・アウトするため、場合によっては自動的に、敏速且つ伸縮自在にセットアップでき、迅速にスケール・インするために敏速にリリースされる。コンシューマには、セットアップのため利用可能な諸能力が多くの場合無制限に見え、いつでもどのような量でも購入が可能である。
計量されるサービス:クラウド・システムは、サービスの種類(例えば、ストレージ、処理、帯域幅、および有効ユーザ・アカウント)に適した抽象化のいずれかのレベルで、計量機能を利用することによって、リソース使用を自動的に管理し、最適化する。リソース利用は、プロバイダと、利用されるサービスのコンシューマとの双方に透明性を提供しながら、モニタし、管理し、報告することができる。
サービスとしてのソフトウェア(SaaS:Software as a Service):コンシューマに提供される能力は、クラウド・インフラストラクチャ上で実行されているプロバイダのアプリケーションを使うことである。これらのアプリケーションは、様々なクライアント・デバイスから、ウェブ・ブラウザ(例えば、ウェブベースのeメール)などのシン・クライアント・インターフェースを介してアクセス可能である。コンシューマは、限られたユーザ固有のアプリケーション構成設定のあり得る例外を除いて、ネットワーク、サーバ、オペレーティング・システム、ストレージ、または個別のアプリケーション機能でさえも含め、根底にあるクラウド・インフラストラクチャを管理または制御はしない。
サービスとしてのプラットフォーム(PaaS:Platform as a Service):コンシューマに提供される能力は、クラウド・インフラストラクチャ上に、プロバイダによってサポートされるプログラミング言語およびツールを使って生成された、コンシューマ生成の、またはコンシューマ取得のアプリケーションを展開することである。コンシューマは、ネットワーク、サーバ、オペレーティング・システム、またはストレージを含め、根底にあるクラウド・インフラストラクチャを管理または制御することはないが、これら展開されるアプリケーション、およびおそらくはアプリケーションのホスティング環境設定に対する制御を有する。
サービスとしてのインフラストラクチャ(IaaS:Infrastructure as a Service):コンシューマに提供される能力は、コンシューマが、処理、ストレージ、ネットワーク、およびオペレーティング・システムおよびアプリケーションを含み得る、任意のソフトウェアを展開し実行することが可能な他の基本的コンピューティング・リソースをセットアップすることである。コンシューマは、根底にあるクラウド・インフラストラクチャを管理または制御することはないが、オペレーティング・システム、ストレージ、展開されるアプリケーションに対する制御、およびおそらくは選択ネットワーク・コンポーネント(例えば、ホストのファイアウォール)の限定された制御を有する。
プライベート・クラウド:このクラウド・インフラストラクチャは、一組織のためだけに運営される。これは、その組織または第三者によって管理されてよく、自組織構内に所在しても自組織構外に所在してもよい。
コミュニティ・クラウド:このクラウド・インフラストラクチャは、いくつかの組織によって共有され、共有の利害関係(例えば、任務、安全要件、指針、およびコンプライアンス配慮事項)を有する特定のコミュニティをサポートする。これは、これらの組織または第三者によって管理されてよく、これらの組織構内に所在してもこれらの組織構外に所在してもよい。
パブリック・クラウド:このクラウド・インフラストラクチャは、一般公衆または大きな産業グループに利用可能にされており、クラウド・サービスを販売する組織によって所有されている。
ハイブリッド・クラウド:このクラウド・インフラストラクチャは、独自のエンティティに留まりながら、データおよびアプリケーションの可搬性(例えば、クラウド間の負荷バランスのためのクラウド・バースティング)を可能にする標準化されたまたは独自の技術によって一緒に結ばれた2つ以上のクラウド(プライベート、コミュニティ、またはパブリック)の合成体である。
図7は、本発明の諸態様による、複数のリソース種類の各々に対する例示的な計算メカニズム700を表すブロック図を示す。全体のバーは、或る特定のアプリケーション・インスタンスに対する或る特定のリソースの現在の割り当て702(プラス/マイナス全ての累積差分)を表す。計算メカニズム700に描かれた2つの水位線は、現在の割り当てに対する計算の2つのティアを画定する。高位の水位線706は、消費の高位ティア704の下限を画定する。或る特定のリソースに対し高位の水位線706が画定されていない場合、当該リソースに対しスケールアップ・メカニズム(リソース割り当ての垂直スケーリング)はアクティブ化されていない。
図8は、本発明の諸態様による、複数のリソース種類の各々に対する例示的な計算メカニズム730を表すさらなるブロック図を示す。具体的に、計算メカニズム730は、高位ティア704において識別された持続的な消費の例を表す。
図9は、本発明の諸態様による、複数のリソース種類の各々に対する例示的な計算メカニズム760を表すさらなるブロック図を示す。具体的に、計算メカニズム760は、低位ティア710において識別された持続的な消費の例を表している。
図10は、本発明の諸態様による、過去のデータに基づく、リソースの自動的且つ適応的増加および低減の方法800を表す組み合せブロック/フローチャート図を示す。ステップ802で開始され、自動的且つ適応的であるように、コンピューティング・クラスタによって保持されている過去のデータ806に基づいて、増加または低減関数の型を設定することができる。この機能を実装するために、本明細書のメカニズムは、時間を通しての、各アプリケーションに対する各リソースの消費レベルについての過去の消費データ806を維持する(ステップ804)。或るアプリケーション・インスタンスに対して増加または低減オペレーションがトリガされると(ステップ808)、その特定のリソース、アプリケーション、および時間に対する過去の消費データ806(但し、過去の消費データ806中に維持され、考慮に入れられるさらなる属性があってよい)に基づいて、予測消費レベルが計算される(ステップ810)。次いで、これに基づき、当該アプリケーションに対するリソースの予測された消費レベルに対応するため、増加または低減オペレーションが計算される(ステップ812)。方法800が終了する(ステップ814)。
増加方法
図11は、本発明の諸態様による、例示的な対角スケーリング増加オペレーションを表すブロック図900を示す。これらオペレーションは、アプリケーションのインスタンス(902)の基本数で開始され、この基本数は、単一のアプリケーション・インスタンスであってもよい。アプリケーション・インスタンス902の各々は、随意的に垂直スケーリングによって定義され、各アプリケーション・インスタンスは、各独立的にスケーリング・オペレーションのため計算される。さらなるオプションは、その下で水平スケーリングだけが行われ、その上で、垂直スケーリングに続いて水平スケーリングが行われることになることになるいくつかのアプリケーション・インスタンスを定義することである。このアプリケーション・インスタンスの定義数がアプリケーション・インスタンスの基本数902に等しい場合、最初に垂直スケーリングが、その後に水平スケーリングが適用される。このシナリオは、例えば、(状態データを有する)ステートフルなアプリケーションに対して有用であり得る。さらに、アプリケーション・インスタンスのこの定義数が無制限である場合、垂直スケーリングは実際上無用であり、水平スケーリング・オペレーションだけが行われることになる。このシナリオは、例えば、(状態データを持たない)ステートレスなアプリケーションに対して有用であり得る。但し、全ての場合において、前述の実施形態の機能には、スケーリング要件の自動追跡および計算が適用される。
アプリケーション・インスタンスのリソースに対する増加限度736に達しており、そのリソースが増加に対しクリティカル・リソースに設定されている場合(ブロック908)、そのアプリケーション・インスタンスは、当該アプリケーションの生成されたアプリケーション・インスタンス912の所定数でさらに水平にスケールされてよい(ブロック910)。これら追加のアプリケーション・インスタンスは、飽和状態のインスタンスの特定のリソースの現行の割り当てを継承してもよく、またはそのリソースの新規の基本割り当てを受けてもよい。
この低減方法の目的は、過剰なリソースを、それらリソースが(例えば、リソース(1つまたは複数)を必要としている他のアプリケーション・インスタンスのために)再利用されるように、アプリケーション・インスタンスから解放することである。この低減への一般的アプローチは、最初に垂直低減オペレーションを適用し、その後に水平低減オペレーションを適用することとして定義することができ、この垂直低減は、前述したリソース消費の自動追跡技法に従ってリソース毎に適用される。
1.システム定義の遊休状態インスタンス、ここでは、低減に対しクリティカルな全てのリソースがそれらの低減限度766に達しており、それらの当該消費レベルが、それぞれの低位ティア710において、水平低減オペレーションに該当する期間に亘って検出されている。
2.ユーザ定義の遊休状態インスタンス、ここでは、或る特定のアプリケーション・インスタンスが遊休状態かどうかを判断するためのユーザ規定の手順/実行可能プログラムを実行するためのインターフェースが定義される。この種のユーザ・ロジックは、一般に、アプリケーション・インスタンスの負荷をチェックするのに効果的である。
対角スケーリング・アルゴリズム
図14は、本発明の諸態様による、ハイレベルでの対角スケーリング・アルゴリズムを表すフローチャート図1200を示す。図1200を検討すると、本対角スケーリング・アルゴリズムの達成目的は、諸アプリケーションに入力として供給される実際の作業負荷、アプリケーションの優先度、および利用可能なリソースに従って、コンピューティング・クラスタのアプリケーションのスループットを最大化することと、これらのリソースのコストを最小化することとの両方である。これらの目的を達成するために、本対角スケーリング・アルゴリズムは、アプリケーション・インスタンス毎に諸特定リソースの実際の消費に基づいてリソース割り当ての必要な修正を計算し、引き続いて、アプリケーションの優先度および利用可能なリソースに従って、実際のオペレーションを計算する。
図15は、本発明の諸態様による、アプリケーションの優先度を計算するための、例示的なアプリケーションのトポロジを表すブロック図1300を示す。図1300に示されたアプリケーションのトポロジを考察すると、4つのアプリケーション、すなわち、アプリケーション(1)1302、アプリケーション(2)1304、アプリケーション(3)1306、およびアプリケーション(4)1308が示されている。アプリケーション1302~1308の各々に対し、その中に、アプリケーション1302~1308のそれぞれの重要さ(もしくは重要性)またはそこで行われる機能として、S[アプリケーション]が定義されている。すなわち、アプリケーション(1)1302の重要さS[アプリケーション1]は、アプリケーション(2)1304の重要さS[アプリケーション2]等々よりも高い(アプリケーション自体もしくはアプリケーション(1)1302によって行われる機能の)重要さを有し得る。このアプリケーションの重要さに対する尺度は、5つの典型的なレベルを含むが、但し、これらのレベルは実装の如何による必要に応じて修改されてよい。図1300において、アプリケーション1302~1308の各々は、そのそれぞれのS[アプリケーション]の値に関連付けられる。
図16は、本発明の諸態様による、分散コンピューティング環境における作業負荷の自動対角スケーリングに対するシステム実施形態を表す組み合せブロック/フローチャート図1400を示す。
Claims (9)
- 分散コンピューティング環境において、少なくとも1つのプロセッサよって、対角スケーリング・オペレーションのためにアプリケーションに優先順位付けをする方法であって、
複数のアプリケーションの各アプリケーションの重要さの値を定義するステップであって、前記重要さの値は、前記アプリケーションまたは前記アプリケーションによって行われる機能の重要性を表す、前記定義するステップと、
前記複数のアプリケーションの依存関係を設定するステップと、
依存アプリケーションの、前記複数のアプリケーションの先行アプリケーションへの依存性の重要さの値を定義するステップと、
前記分散コンピューティング環境において前記アプリケーションの各々に割り当てるリソースの前記対角スケーリング・オペレーションを行うため、前記複数のアプリケーションの各々、およびそれらの間のそれぞれの依存性の前記重要さの値に基づいて、前記複数のアプリケーションの各々に対する優先度を計算するステップと、
を含む、方法 - 前記複数のアプリケーションの1つ以上の間の依存関係が変更、追加、または削除される、
前記複数のアプリケーションに追加のアプリケーションが加えられる、および
前記複数のアプリケーションからアプリケーションが除去される、
のうちの少なくとも1つが行われたとき、前記複数のアプリケーションの各々の前記優先度が再計算される、請求項1に記載の方法。 - 前記複数のアプリケーションのそれぞれの前記重要さの値と第一ウェイト値との積として第一要素を計算するステップと、
前記複数のアプリケーションのそれぞれの依存性の前記重要さの値と前記それぞれの依存アプリケーションの前記重要さの値との前記積の総和をとることによって第二要素を計算するステップと、
前記総和を、依存関係により従属し得るアプリケーションの母数で除するステップと、
結果に第二ウェイト値を乗じ、前記第一要素と前記第二要素とを加算するステップと、
のうちの少なくとも1つを行うことによって、前記複数のアプリケーションのそれぞれの前記優先度を計算するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 前記第一ウェイトと前記第二ウェイトとの前記値の和を1に等しく設定するステップと、
前記第一ウェイトおよび前記第二ウェイトの各々の前記値を0~1の間に設定するステップと、
前記アプリケーションの前記重要さの値および前記依存性の前記重要さの値を、0~1の間の値を含むように設定するステップと、
前記重要さの値を、標準化されるように設定するステップと、
のうちの少なくとも1つを行うステップをさらに含む、請求項3に記載の方法。 - 前記依存関係により従属し得るアプリケーションの母数を、
前記複数のアプリケーションの合計数マイナス1、
前記複数のアプリケーションの全ての中の、各アプリケーションへの依存関係の最大数、
前記複数のアプリケーションの全ての中の、各アプリケーションに依存する、前記複数のアプリケーションの各々の各重要さの値の第一最大和、および
前記複数のアプリケーションの全ての中の、各アプリケーションに依存する前記複数のアプリケーションの各々の重要さの値と、各アプリケーションへの複数の依存性の各重要さの値との積の第二最大和、
のうちの少なくとも1つとして計算するステップをさらに含む、請求項4に記載の方法。 - 前記複数のアプリケーションの各々に対する前記優先度の優先度値を計算するステップであって、各優先度値が0~1の範囲を含む、前記計算するステップと、
ユーザ入力に基づいて、前記複数のアプリケーションの各々、およびそれへの各それぞれの依存性に対する各重要さの値を設定するステップと、
をさらに含む、請求項4に記載の方法。 - 前記対角スケーリング・オペレーションが、垂直スケーリング・オペレーションおよび水平スケーリング・オペレーションを含み、前記垂直スケーリング・オペレーションは、前記複数のアプリケーションのそれぞれのアプリケーションに対しリソースを割り当ておよび低減し、前記水平スケーリング・オペレーションは、前記複数のアプリケーションの前記それぞれのアプリケーションのアプリケーション・インスタンスを生成または終了する、請求項1に記載の方法。
- 分散コンピューティング環境において、対角スケーリング・オペレーションのためアプリケーションに優先順位付けをするためのシステムであって、前記システムは、
コンピュータ可読プログラム命令を格納するメモリに連結された少なくとも1つのプロセッサを含み、前記プログラム命令は、実行されると前記少なくとも1つのプロセッサに、
複数のアプリケーションの各アプリケーションの重要さの値を定義させ、前記重要さの値は、前記アプリケーションまたは前記アプリケーションによって行われる機能の重要性を表し、
前記複数のアプリケーションの依存関係を設定させ、
依存アプリケーションの、前記複数のアプリケーションの先行アプリケーションへの依存性の重要さの値を定義させ、
前記分散コンピューティング環境において前記アプリケーションの各々に割り当てるリソースの前記対角スケーリング・オペレーションを行うため、前記複数のアプリケーションの各々、およびそれらの間のそれぞれの依存性の前記重要さの値に基づいて、前記複数のアプリケーションの各々に対する優先度を計算させる、
システム。 - 分散コンピューティング環境において、対角スケーリング・オペレーションのためにアプリケーションに優先順位付けをするためのコンピュータ・プログラムであって、プロセッサに、
複数のアプリケーションの各アプリケーションの重要さの値を定義するステップであって、前記重要さの値は、前記アプリケーションまたは前記アプリケーションによって行われる機能の重要性を表す、前記定義するステップと、
前記複数のアプリケーションの依存関係を設定するステップと、
依存アプリケーションの、前記複数のアプリケーションの先行アプリケーションへの依存性の重要さの値を定義するステップと、
前記分散コンピューティング環境において前記アプリケーションの各々に割り当てるリソースの前記対角スケーリング・オペレーションを行うため、前記複数のアプリケーションの各々、およびそれらの間のそれぞれの依存性の前記重要さの値に基づいて、前記複数のアプリケーションの各々に対する優先度を計算するステップと、
を実行させるためのコンピュータ・プログラム。
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