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

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

An interoperable and self-adaptive approach for SLA-based service virtualization in heterogeneous Cloud environments

Cloud computing is a newly emerged computing infrastructure that builds on the latest achievements of diverse research areas, such as Grid computing, Service-oriented computing, business process management and virtualization. An important characteristic of Cloud-based services is the provision of non-functional guarantees in the form of Service Level Agreements (SLAs), such as guarantees on execution time or price. However, due to system malfunctions, changing workload conditions, hard- and software failures, established SLAs can be violated. In order to avoid costly SLA violations, flexible and adaptive SLA attainment strategies are needed. In this paper we present a self-manageable architecture for SLA-based service virtualization that provides a way to ease interoperable service executions in a diverse, heterogeneous, distributed and virtualized world of services. We demonstrate in this paper that the combination of negotiation, brokering and deployment using SLA-aware extensions and autonomic computing principles are required for achieving reliable and efficient service operation in distributed environments. © 2012 Elsevier B.V. All rights reserved

Generic Methods for Adaptive Management of Service Level Agreements in Cloud Computing

The adoption of cloud computing to build and deliver application services has been nothing less than phenomenal. Service oriented systems are being built using disparate sources composed of web services, replicable datastores, messaging, monitoring and analytics functions and more. Clouds augment these systems with advanced features such as high availability, customer affinity and autoscaling on a fair pay-per-use cost model. The challenge lies in using the utility paradigm of cloud beyond its current exploit. Major trends show that multi-domain synergies are creating added-value service propositions. This raises two questions on autonomic behaviors, which are specifically ad- dressed by this thesis. The first question deals with mechanism design that brings the customer and provider(s) together in the procurement process. The purpose is that considering customer requirements for quality of service and other non functional properties, service dependencies need to be efficiently resolved and legally stipulated. The second question deals with effective management of cloud infrastructures such that commitments to customers are fulfilled and the infrastructure is optimally operated in accordance with provider policies. This thesis finds motivation in Service Level Agreements (SLAs) to answer these questions. The role of SLAs is explored as instruments to build and maintain trust in an economy where services are increasingly interdependent. The thesis takes a wholesome approach and develops generic methods to automate SLA lifecycle management, by identifying and solving relevant research problems. The methods afford adaptiveness in changing business landscape and can be localized through policy based controls. A thematic vision that emerges from this work is that business models, services and the delivery technology are in- dependent concepts that can be finely knitted together by SLAs. Experimental evaluations support the message of this thesis, that exploiting SLAs as foundations for market innovation and infrastructure governance indeed holds win-win opportunities for both cloud customers and cloud providers

Planning and Optimization During the Life-Cycle of Service Level Agreements for Cloud Computing

Ein Service Level Agreement (SLA) ist ein elektronischer Vertrag zwischen dem Kunden und dem Anbieter eines Services. Die beteiligten Partner kl aren ihre Erwartungen und Verp ichtungen in Bezug auf den Dienst und dessen Qualit at. SLAs werden bereits f ur die Beschreibung von Cloud-Computing-Diensten eingesetzt. Der Diensteanbieter stellt sicher, dass die Dienstqualit at erf ullt wird und mit den Anforderungen des Kunden bis zum Ende der vereinbarten Laufzeit ubereinstimmt. Die Durchf uhrung der SLAs erfordert einen erheblichen Aufwand, um Autonomie, Wirtschaftlichkeit und E zienz zu erreichen. Der gegenw artige Stand der Technik im SLA-Management begegnet Herausforderungen wie SLA-Darstellung f ur Cloud- Dienste, gesch aftsbezogene SLA-Optimierungen, Dienste-Outsourcing und Ressourcenmanagement. Diese Gebiete scha en zentrale und aktuelle Forschungsthemen. Das Management von SLAs in unterschiedlichen Phasen w ahrend ihrer Laufzeit erfordert eine daf ur entwickelte Methodik. Dadurch wird die Realisierung von Cloud SLAManagement vereinfacht. Ich pr asentiere ein breit gef achertes Modell im SLA-Laufzeitmanagement, das die genannten Herausforderungen adressiert. Diese Herangehensweise erm oglicht eine automatische Dienstemodellierung, sowie Aushandlung, Bereitstellung und Monitoring von SLAs. W ahrend der Erstellungsphase skizziere ich, wie die Modellierungsstrukturen verbessert und vereinfacht werden k onnen. Ein weiteres Ziel von meinem Ansatz ist die Minimierung von Implementierungs- und Outsourcingkosten zugunsten von Wettbewerbsf ahigkeit. In der SLA-Monitoringphase entwickle ich Strategien f ur die Auswahl und Zuweisung von virtuellen Cloud Ressourcen in Migrationsphasen. Anschlie end pr ufe ich mittels Monitoring eine gr o ere Zusammenstellung von SLAs, ob die vereinbarten Fehlertoleranzen eingehalten werden. Die vorliegende Arbeit leistet einen Beitrag zu einem Entwurf der GWDG und deren wissenschaftlichen Communities. Die Forschung, die zu dieser Doktorarbeit gef uhrt hat, wurde als Teil von dem SLA@SOI EU/FP7 integriertem Projekt durchgef uhrt (contract No. 216556)

A Survey on Resource Allocation Techniques in Cloud Computing

Cloud is an important and emerging technology utilized by various fields for storing, processing and retrieving of data anywhere and anytime without any interruption. Cloud is now acting as a platform for many companies for storing and other computational purposes to reduce infrastructure and maintenance cost similarly they can utilize their application widely based on pay per use. To make available of data to all cloud users Resource Allocation (RA) is mandatory process. In cloud hardware, software and platform are the resources utilized to satisfy user needs hence sharing these resources according to users need is a difficult task. Cloud service provider and cloud service consumer plays the major role in RA. The parameters under resource allocation, its issues and challenges are needed to be analyzed deeply before implementing any optimizing approach in RA. Hence in this work various resource allocation methods have been studied and issues in it is analyzed and presented as a survey. This work is useful for both cloud users and researchers in overcoming the challenges faced in RA

LAYSI: A layered approach for SLA-violation propagation in self-manageable cloud infrastructures

Cloud computing represents a promising comput ing paradigm where computing resources have to be allocated to software for their execution. Self-manageable Cloud in frastructures are required to achieve that level of flexibility on one hand, and to comply to users' requirements speci fied by means of Service Level Agreements (SLAs) on the other. Such infrastructures should automatically respond to changing component, workload, and environmental conditions minimizing user interactions with the system and preventing violations of agreed SLAs. However, identification of sources responsible for the possible SLA violation and the decision about the reactive actions necessary to prevent SLA violation is far from trivial. First, in this paper we present a novel approach for mapping low-level resource metrics to SLA parameters necessary for the identification of failure sources. Second, we devise a layered Cloud architecture for the bottom-up propagation of failures to the layer, which can react to sensed SLA violation threats. Moreover, we present a communication model for the propagation of SLA violation threats to the appropriate layer of the Cloud infrastructure, which includes negotiators, brokers, and automatic service deployer. © 2010 IEEE

Conceptual Service Level Agreement Mechanism to Minimize the SLA Violation with SLA Negotiation Process in Cloud Computing Environment

تُستخدم الخدمة عبر الإنترنت لتكون بمثابة الدفع لكل استخدام في الحوسبة السحابية. لا يحتاج مستخدم الخدمة إلى عقد طويل مع مزودي الخدمات السحابية. اتفاقية مستوى الخدمة (SLAs) هي تفاهمات تم تحديدها بين مزودي الخدمة السحابية وغيرهم ، على سبيل المثال ، مستخدم الخدمة أو المشغل الوسيط أو المشغلين المراقبين. نظرًا لأن الحوسبة السحابية هي تقنية مستمرة تقدم العديد من الخدمات لتطبيقات الأعمال الأساسية وأنظمة قابلة للتكيف لإدارة الاتفاقيات عبر الإنترنت تعتبر مهمة تحافظ على اتفاقية مستوى الخدمةو جودة الخدمة لمستخدم السحابة. إذا فشل مزود الخدمة في الحفاظ على الخدمة المطلوبة ، فإن اتفاقية مستوى الخدمة تعتبر انتهاكًا لاتفاقية مستوى الخدمة. الهدف الرئيسي هو تقليل انتهاكات اتفاقية مستوى الخدمة (SLA) للحفاظ على جودة الخدمة لمستخدمي السحابة. في هذه المقالة البحثية ، اقترحنا صندوق أدوات للمساعدة في إجراء تبادل اتفاقية مستوى الخدمة مع مزودي الخدمة والذي سيمكن العميل السحابي من الإشارة إلى متطلبات جودة الخدمة واقترح خوارزمية بالإضافة إلى نموذج التفاوض من اجل التفاوض على الطلب مع الخدمة لمقدمي الخدمة لإنتاج اتفاقية أفضل بين مقدم الخدمة ومستهلك الخدمة السحابية. وبالتالي ، يمكن للإطار الذي تمت مناقشته تقليل انتهاكات اتفاقية مستوى الخدمة وكذلك خيبات الأمل في المفاوضات وتوسيع نطاق كفاية التكلفة. علاوة على ذلك ، فإن مجموعة أدوات اتفاقية مستوى الخدمة المقترحة منتجة بشكل إضافي للعملاء حتى يتمكن العملاء من تأمين سداد قيمة معقولة مقابل تقليل جودة الخدمة أو وقت التنازل. يوضح هذا البحث أنه يمكن الحفاظ على مستوى الضمان في موفري الخدمات السحابية من خلال نقل الخدمات دون انقطاع من منظور العميل.Online service is used to be as Pay-Per-Use in Cloud computing. Service user need not be in a long time contract with cloud service providers. Service level agreements (SLAs) are understandings marked between a cloud service providers and others, for example, a service user, intermediary operator, or observing operators. Since cloud computing is an ongoing technology giving numerous services to basic business applications and adaptable systems to manage online agreements are significant. SLA maintains the quality-of-service to the cloud user. If service provider fails to maintain the required service SLA is considered to be SLA violated. The main aim is to minimize the SLA violations for maintain the QoS of their cloud users. In this research article, a toolbox is proposed to help the procedure of exchanging of a SLA with the service providers that will enable the cloud client in indicating service quality demands and an algorithm as well as Negotiation model is also proposed to negotiate the request with the service providers to produce a better agreement between service provider and cloud service consumer. Subsequently, the discussed framework can reduce SLA violations as well as negotiation disappointments and have expanded cost-adequacy. Moreover, the suggested SLA toolkit is additionally productive to clients so clients can secure a sensible value repayment for diminished QoS or conceding time. This research shows the assurance level in the cloud service providers can be kept up by as yet conveying the services with no interruption from the client's perspectiv