QoS-aware predictive workflow scheduling

This research places the basis of QoS-aware predictive workflow scheduling. This research novel contributions will open up prospects for future research in handling complex big workflow applications with high uncertainty and dynamism. The results from the proposed workflow scheduling algorithm shows significant improvement in terms of the performance and reliability of the workflow applications

Fault aware task scheduling in cloud using min-min and DBSCAN

Cloud computing leverages computing resources by managing these resources globally in a more efficient manner as compared to individual resource services. It requires us to deliver the resources in a heterogeneous environment and also in a highly dynamic nature. Hence, there is always a risk of resource allocation failure that can maximize the delay in task execution. Such adverse impact in the cloud environment also raises questions on quality of service (QoS). Resource management for cloud application and service have bigger challenges and many researchers have proposed several solutions but there is room for improvement. Clustering the resources clustering and mapping them according to task can also be an option to deal with such task failure or mismanaged resource allocation. Density-based spatial clustering of applications with noise (DBSCAN) is a stochastic approach-based algorithm which has the capability to cluster the resources in a cloud environment. The proposed algorithm considers high execution enabled powerful data centers with least fault probability during resource allocation which reduces the probability of fault and increases the tolerance. The simulation is cone using CloudsSim 5.0 tool kit. The results show 25% average improve in execution time, 6.5% improvement in number of task completed and 3.48% improvement in count of task failed as compared to ACO, PSO, BB-BC (Bib = g bang Big Crunch) and WHO(Whale optimization algorithm)

Security in Cloud Computing: Evaluation and Integration

Au cours de la dernière décennie, le paradigme du Cloud Computing a révolutionné la manière dont nous percevons les services de la Technologie de l’Information (TI). Celui-ci nous a donné l’opportunité de répondre à la demande constamment croissante liée aux besoins informatiques des usagers en introduisant la notion d’externalisation des services et des données. Les consommateurs du Cloud ont généralement accès, sur demande, à un large éventail bien réparti d’infrastructures de TI offrant une pléthore de services. Ils sont à même de configurer dynamiquement les ressources du Cloud en fonction des exigences de leurs applications, sans toutefois devenir partie intégrante de l’infrastructure du Cloud. Cela leur permet d’atteindre un degré optimal d’utilisation des ressources tout en réduisant leurs coûts d’investissement en TI. Toutefois, la migration des services au Cloud intensifie malgré elle les menaces existantes à la sécurité des TI et en crée de nouvelles qui sont intrinsèques à l’architecture du Cloud Computing. C’est pourquoi il existe un réel besoin d’évaluation des risques liés à la sécurité du Cloud durant le procédé de la sélection et du déploiement des services. Au cours des dernières années, l’impact d’une efficace gestion de la satisfaction des besoins en sécurité des services a été pris avec un sérieux croissant de la part des fournisseurs et des consommateurs. Toutefois, l’intégration réussie de l’élément de sécurité dans les opérations de la gestion des ressources du Cloud ne requiert pas seulement une recherche méthodique, mais aussi une modélisation méticuleuse des exigences du Cloud en termes de sécurité. C’est en considérant ces facteurs que nous adressons dans cette thèse les défis liés à l’évaluation de la sécurité et à son intégration dans les environnements indépendants et interconnectés du Cloud Computing. D’une part, nous sommes motivés à offrir aux consommateurs du Cloud un ensemble de méthodes qui leur permettront d’optimiser la sécurité de leurs services et, d’autre part, nous offrons aux fournisseurs un éventail de stratégies qui leur permettront de mieux sécuriser leurs services d’hébergements du Cloud. L’originalité de cette thèse porte sur deux aspects : 1) la description innovatrice des exigences des applications du Cloud relativement à la sécurité ; et 2) la conception de modèles mathématiques rigoureux qui intègrent le facteur de sécurité dans les problèmes traditionnels du déploiement des applications, d’approvisionnement des ressources et de la gestion de la charge de travail au coeur des infrastructures actuelles du Cloud Computing. Le travail au sein de cette thèse est réalisé en trois phases.----------ABSTRACT: Over the past decade, the Cloud Computing paradigm has revolutionized the way we envision IT services. It has provided an opportunity to respond to the ever increasing computing needs of the users by introducing the notion of service and data outsourcing. Cloud consumers usually have online and on-demand access to a large and distributed IT infrastructure providing a plethora of services. They can dynamically configure and scale the Cloud resources according to the requirements of their applications without becoming part of the Cloud infrastructure, which allows them to reduce their IT investment cost and achieve optimal resource utilization. However, the migration of services to the Cloud increases the vulnerability to existing IT security threats and creates new ones that are intrinsic to the Cloud Computing architecture, thus the need for a thorough assessment of Cloud security risks during the process of service selection and deployment. Recently, the impact of effective management of service security satisfaction has been taken with greater seriousness by the Cloud Service Providers (CSP) and stakeholders. Nevertheless, the successful integration of the security element into the Cloud resource management operations does not only require methodical research, but also necessitates the meticulous modeling of the Cloud security requirements. To this end, we address throughout this thesis the challenges to security evaluation and integration in independent and interconnected Cloud Computing environments. We are interested in providing the Cloud consumers with a set of methods that allow them to optimize the security of their services and the CSPs with a set of strategies that enable them to provide security-aware Cloud-based service hosting. The originality of this thesis lies within two aspects: 1) the innovative description of the Cloud applications’ security requirements, which paved the way for an effective quantification and evaluation of the security of Cloud infrastructures; and 2) the design of rigorous mathematical models that integrate the security factor into the traditional problems of application deployment, resource provisioning, and workload management within current Cloud Computing infrastructures. The work in this thesis is carried out in three phases

Performance-oriented Cloud Provisioning: Taxonomy and Survey

Cloud computing is being viewed as the technology of today and the future. Through this paradigm, the customers gain access to shared computing resources located in remote data centers that are hosted by cloud providers (CP). This technology allows for provisioning of various resources such as virtual machines (VM), physical machines, processors, memory, network, storage and software as per the needs of customers. Application providers (AP), who are customers of the CP, deploy applications on the cloud infrastructure and then these applications are used by the end-users. To meet the fluctuating application workload demands, dynamic provisioning is essential and this article provides a detailed literature survey of dynamic provisioning within cloud systems with focus on application performance. The well-known types of provisioning and the associated problems are clearly and pictorially explained and the provisioning terminology is clarified. A very detailed and general cloud provisioning classification is presented, which views provisioning from different perspectives, aiding in understanding the process inside-out. Cloud dynamic provisioning is explained by considering resources, stakeholders, techniques, technologies, algorithms, problems, goals and more.Comment: 14 pages, 3 figures, 3 table

Automated and dynamic multi-level negotiation framework applied to an efficient cloud provisioning

L’approvisionnement du Cloud est le processus de déploiement et de gestion des applications sur les infrastructures publiques du Cloud. Il est de plus en plus utilisé car il permet aux fournisseurs de services métiers de se concentrer sur leurs activités sans avoir à gérer et à investir dans l’infrastructure. Il comprend deux niveaux d’interaction : (1) entre les utilisateurs finaux et les fournisseurs de services pour l’approvisionnement des applications, et (2) entre les fournisseurs de services et les fournisseurs de ressources pour l’approvisionnement des ressources virtuelles. L’environnement Cloud est devenu un marché complexe où tout fournisseur veut maximiser son profit monétaire et où les utilisateurs finaux recherchent les services les plus efficaces tout en minimisant leurs coûts. Avec la croissance de la concurrence dans le Cloud, les fournisseurs de services métiers doivent assurer un approvisionnement efficace qui maximise la satisfaction de la clientèle et optimise leurs profits.Ainsi, les fournisseurs et les utilisateurs doivent être satisfaits en dépit de leurs besoins contradictoires. La négociation est une solution prometteuse qui permet de résoudre les conflits en comblant le gap entre les capacités des fournisseurs et les besoins des utilisateurs. Intuitivement, la négociation automatique des contrats (SLA) permet d’aboutir à un compromis qui satisfait les deux parties. Cependant, pour être efficace, la négociation automatique doit considérer les propriétés de l’approvisionnement du Cloud et les complexités liées à la dynamicité (dynamicité de la disponibilité des ressources, dynamicité des prix). En fait ces critères ont un impact important sur le succès de la négociation. Les principales contributions de cette thèse répondant au défi de la négociation multi-niveau dans un contexte dynamique sont les suivantes: (1) Nous proposons un modèle de négociateur générique qui considère la nature dynamique de l’approvisionnement du Cloud et son impact potentiel sur les résultats décisionnels. Ensuite, nous construisons un cadre de négociation multicouche fondé sur ce modèle en l’instanciant entre les couches du Cloud. Le cadre comprend des agents négociateurs en communication avec les modules en relation avec la qualité et le prix du service à fournir (le planificateur, le moniteur, le prospecteur de marché). (2) Nous proposons une approche de négociation bilatérale entre les utilisateurs finaux et les fournisseurs de service basée sur une approche d’approvisionnement existante. Les stratégies de négociation sont basées sur la communication avec les modules d’approvisionnement (le planificateur et l’approvisionneur de machines virtuelles) afin d’optimiser les bénéfices du fournisseur de service et de maximiser la satisfaction du client. (3) Afin de maximiser le nombre de clients, nous proposons une approche de négociation adaptative et simultanée comme extension de la négociation bilatérale. Nous proposons d’exploiter les changements de charge de travail en termes de disponibilité et de tarification des ressources afin de renégocier simultanément avec plusieurs utilisateurs non acceptés (c’est-à-dire rejetés lors de la première session de négociation) avant la création du contrat SLA. (4) Afin de gérer toute violation possible de SLA, nous proposons une approche proactive de renégociation après l’établissement de SLA. La renégociation est lancée lors de la détection d’un événement inattendu (par exemple, une panne de ressources) pendant le processus d’approvisionnement. Les stratégies de renégociation proposées visent à minimiser la perte de profit pour le fournisseur et à assurer la continuité du service pour le consommateur. Les approches proposées sont mises en œuvre et les expériences prouvent les avantages d’ajouter la (re)négociation au processus d’approvisionnement. L’utilisation de la (re)négociation améliore le bénéfice du fournisseur, le nombre de demandes acceptées et la satisfaction du client.Cloud provisioning is the process of deployment and management of applications on public cloud infrastructures. Cloud provisioning is used increasingly because it enables business providers to focus on their business without having to manage and invest in infrastructure. Cloud provisioning includes two levels of interaction: (1) between end-users and business providers for application provisioning; and (2) between business providers and resource providers for virtual resource provisioning.The cloud market nowadays is a complex environment where business providers need to maximize their monetary profit, and where end-users look for the most efficient services with the lowest prices. With the growth of competition in the cloud, business providers must ensure efficient provisioning that maximizes customer satisfaction and optimizes the providers’ profit. So, both providers and users must be satisfied in spite of their conflicting needs. Negotiation is an appealing solution to solve conflicts and bridge the gap between providers’ capabilities and users’ requirements. Intuitively, automated Service Level Agreement (SLA) negotiation helps in reaching an agreement that satisfies both parties. However, to be efficient, automated negotiation should consider the properties of cloud provisioning mainly the two interaction levels, and complexities related to dynamicity (e.g., dynamically-changing resource availability, dynamic pricing, dynamic market factors related to offers and demands), which greatly impact the success of the negotiation. The main contributions of this thesis tackling the challenge of multi-level negotiation in a dynamic context are as follows: (1) We propose a generic negotiator model that considers the dynamic nature of cloud provisioning and its potential impact on the decision-making outcome. Then, we build a multi-layer negotiation framework built upon that model by instantiating it among Cloud layers. The framework includes negotiator agents. These agents are in communication with the provisioning modules that have an impact on the quality and the price of the service to be provisioned (e.g, the scheduler, the monitor, the market prospector). (2) We propose a bilateral negotiation approach between end-users and business providers extending an existing provisioning approach. The proposed decision-making strategies for negotiation are based on communication with the provisioning modules (the scheduler and the VM provisioner) in order to optimize the business provider’s profit and maximize customer satisfaction. (3) In order to maximize the number of clients, we propose an adaptive and concurrent negotiation approach as an extension of the bilateral negotiation. We propose to harness the workload changes in terms of resource availability and pricing in order to renegotiate simultaneously with multiple non-accepted users (i.e., rejected during the first negotiation session) before the establishment of the SLA. (4) In order to handle any potential SLA violation, we propose a proactive renegotiation approach after SLA establishment. The renegotiation is launched upon detecting an unexpected event (e.g., resource failure) during the provisioning process. The proposed renegotiation decision-making strategies aim to minimize the loss in profit for the provider and to ensure the continuity of the service for the consumer. The proposed approaches are implemented and experiments prove the benefits of adding (re)negotiation to the provisioning process. The use of (re)negotiation improves the provider’s profit, the number of accepted requests, and the client’s satisfaction

Load Balancing in Distributed Cloud Computing: A Reinforcement Learning Algorithms in Heterogeneous Environment

Balancing load in cloud based is an important aspect that plays a vital role in order to achieve sharing of load between different types of resources such as virtual machines that lay on servers, storage in the form of hard drives and servers. Reinforcement learning approaches can be adopted with cloud computing to achieve quality of service factors such as minimized cost and response time, increased throughput, fault tolerance and utilization of all available resources in the network, thus increasing system performance. Reinforcement Learning based approaches result in making effective resource utilization by selecting the best suitable processor for task execution with minimum makespan. Since in the earlier related work done on sharing of load, there are limited reinforcement learning based approaches. However this paper, focuses on the importance of RL based approaches for achieving balanced load in the area of distributed cloud computing. A Reinforcement Learning framework is proposed and implemented for execution of tasks in heterogeneous environments, particularly, Least Load Balancing (LLB) and Booster Reinforcement Controller (BRC) Load Balancing. With the help of reinforcement learning approaches an optimal result is achieved for load sharing and task allocation. In this RL based framework processor workload is taken as an input. In this paper, the results of proposed RL based approaches have been evaluated for cost and makespan and are compared with existing load balancing techniques for task execution and resource utilization.