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)

Service level agreement specification for IoT application workflow activity deployment, configuration and monitoring

PhD ThesisCurrently, we see the use of the Internet of Things (IoT) within various domains such as healthcare, smart homes, smart cars, smart-x applications, and smart cities. The number of applications based on IoT and cloud computing is projected to increase rapidly over the next few years. IoT-based services must meet the guaranteed levels of quality of service (QoS) to match users’ expectations. Ensuring QoS through specifying the QoS constraints using service level agreements (SLAs) is crucial. Also because of the potentially highly complex nature of multi-layered IoT applications, lifecycle management (deployment, dynamic reconfiguration, and monitoring) needs to be automated. To achieve this it is essential to be able to specify SLAs in a machine-readable format. currently available SLA specification languages are unable to accommodate the unique characteristics (interdependency of its multi-layers) of the IoT domain. Therefore, in this research, we propose a grammar for a syntactical structure of an SLA specification for IoT. The grammar is based on a proposed conceptual model that considers the main concepts that can be used to express the requirements for most common hardware and software components of an IoT application on an end-to-end basis. We follow the Goal Question Metric (GQM) approach to evaluate the generality and expressiveness of the proposed grammar by reviewing its concepts and their predefined lists of vocabularies against two use-cases with a number of participants whose research interests are mainly related to IoT. The results of the analysis show that the proposed grammar achieved 91.70% of its generality goal and 93.43% of its expressiveness goal. To enhance the process of specifying SLA terms, We then developed a toolkit for creating SLA specifications for IoT applications. The toolkit is used to simplify the process of capturing the requirements of IoT applications. We demonstrate the effectiveness of the toolkit using a remote health monitoring service (RHMS) use-case as well as applying a user experience measure to evaluate the tool by applying a questionnaire-oriented approach. We discussed the applicability of our tool by including it as a core component of two different applications: 1) a contextaware recommender system for IoT configuration across layers; and 2) a tool for automatically translating an SLA from JSON to a smart contract, deploying it on different peer nodes that represent the contractual parties. The smart contract is able to monitor the created SLA using Blockchain technology. These two applications are utilized within our proposed SLA management framework for IoT. Furthermore, we propose a greedy heuristic algorithm to decentralize workflow activities of an IoT application across Edge and Cloud resources to enhance response time, cost, energy consumption and network usage. We evaluated the efficiency of our proposed approach using iFogSim simulator. The performance analysis shows that the proposed algorithm minimized cost, execution time, networking, and Cloud energy consumption compared to Cloud-only and edge-ward placement approaches