A biobjective model for resource provisioning in multi-cloud environments with capacity constraints

Private and public clouds are good means for getting on-demand intensive computing resources. In such a context, selecting the most appropriate clouds and virtual machines (VMs) is a complex task. From the user’s point of view, the challenge consists in efficiently managing cloud resources while integrating prices and performance criteria. This paper focuses on the problem of selecting the appropriate clouds and VMs to run bags-of-tasks (BoT): big sets of identical and independent tasks. More precisely, we define new mathematical optimization models to deal with the time of use of each VMs and to jointly integrate the execution makespan and the cost into the objective function through a bi-objective problem. In order to provide trade-off solutions to the problem, we propose a lexicographic approach. In addition, we introduce, in two different ways, capacity constraints or bounds on the number of VMs available in the clouds. A global limit on the number of VMs or resource constraints at each time period can be defined. Computational experiments are performed on a synthetic dataset. Sensitivity analysis highlights the effect of the resource limits on the minimum makespan, the effect of the deadline in the total operation cost, the impact of considering instantaneous capacity constraints instead of a global limit and the trade-off between the cost and the execution makespan

Provendo robustez a escalonadores de workflows sensíveis às incertezas da largura de banda disponível

Orientadores: Edmundo Roberto Mauro Madeira, Luiz Fernando BittencourtTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de ComputaçãoResumo: Para que escalonadores de aplicações científicas modeladas como workflows derivem escalonamentos eficientes em nuvens híbridas, é necessário que se forneçam, além da descrição da demanda computacional desses aplicativos, as informações sobre o poder de computação dos recursos disponíveis, especialmente aqueles dados relacionados com a largura de banda disponível. Entretanto, a imprecisão das ferramentas de medição fazem com que as informações da largura de banda disponível fornecida aos escalonadores difiram dos valores reais que deveriam ser considerados para se obter escalonamentos quase ótimos. Escalonadores especialmente projetados para nuvens híbridas simplesmente ignoram a existência de tais imprecisões e terminam produzindo escalonamentos enganosos e de baixo desempenho, o que os tornam sensíveis às informações incertas. A presente Tese introduz um procedimento pró-ativo para fornecer um certo nível de robustez a escalonamentos derivados de escalonadores não projetados para serem robustos frente às incertezas decorrentes do uso de informações imprecisas dadas por ferramentas de medições de rede. Para tornar os escalonamentos sensíveis às incertezas em escalonamentos robustos às essas imprecisões, o procedimento propõe um refinamento (uma deflação) das estimativas da largura de banda antes de serem utilizadas pelo escalonador não robusto. Ao propor o uso de estimativas refinadas da largura de banda disponível, escalonadores inicialmente sensíveis às incertezas passaram a produzir escalonamentos com um certo nível de robustez às essas imprecisões. A eficácia e a eficiência do procedimento proposto são avaliadas através de simulação. Comparam-se, portanto, os escalonamentos gerados por escalonadores que passaram a usar o procedimento proposto com aqueles produzidos pelos mesmos escalonadores mas sem aplicar esse procedimento. Os resultados das simulações mostram que o procedimento proposto é capaz de prover robustez às incertezas da informação da largura de banda a escalonamentos derivados de escalonardes não robustos às tais incertezas. Adicionalmente, esta Tese também propõe um escalonador de aplicações científicas especialmente compostas por um conjunto de workflows. A novidade desse escalonador é que ele é flexível, ou seja, permite o uso de diferentes categorias de funções objetivos. Embora a flexibilidade proposta seja uma novidade no estado da arte, esse escalonador também é sensível às imprecisões da largura de banda. Entretanto, o procedimento mostrou-se capaz de provê-lo de robustez frente às tais incertezas. É mostrado nesta Tese que o procedimento proposto aumentou a eficácia e a eficiência de escalonadores de workflows não robustos projetados para nuvens híbridas, já que eles passaram a produzir escalonamentos com um certo nível de robustez na presença de estimativas incertas da largura de banda disponível. Dessa forma, o procedimento proposto nesta Tese é uma importante ferramenta para aprimorar os escalonadores sensíveis às estimativas incertas da banda disponível especialmente projetados para um ambiente computacional onde esses valores são imprecisos por natureza. Portanto, esta Tese propõe um procedimento que promove melhorias nas execuções de aplicações científicas em nuvens híbridasAbstract: To derive efficient schedules for the tasks of scientific applications modelled as workflows, schedulers need information on the application demands as well as on the resource availability, especially those regarding the available bandwidth. However, the lack of precision of bandwidth estimates provided by monitoring/measurement tools should be considered by the scheduler to achieve near-optimal schedules. Uncertainties of available bandwidth can be a result of imprecise measurement and monitoring network tools and/or their incapacity of estimating in advance the real value of the available bandwidth expected for the application during the scheduling step of the application. Schedulers specially designed for hybrid clouds simply ignore the inaccuracies of the given estimates and end up producing non-robust, low-performance schedules, which makes them sensitive to the uncertainties stemming from using these networking tools. This thesis introduces a proactive procedure to provide a certain level of robustness for schedules derived from schedulers that were not designed to be robust in the face of uncertainties of bandwidth estimates stemming from using unreliable networking tools. To make non-robust schedulers into robust schedulers, the procedure applies a deflation on imprecise bandwidth estimates before being used as input to non-robust schedulers. By proposing the use of refined (deflated) estimates of the available bandwidth, non-robust schedulers initially sensitive to these uncertainties started to produce robust schedules that are insensitive to these inaccuracies. The effectiveness and efficiency of the procedure in providing robustness to non-robust schedulers are evaluated through simulation. Schedules generated by induced-robustness schedulers through the use of the procedure is compared to that of produced by sensitive schedulers. In addition, this thesis also introduces a flexible scheduler for a special case of scientific applications modelled as a set of workflows grouped into ensembles. Although the novelty of this scheduler is the replacement of objective functions according to the user's needs, it is still a non-robust scheduler. However, the procedure was able to provide the necessary robustness for this flexible scheduler be able to produce robust schedules under uncertain bandwidth estimates. It is shown in this thesis that the proposed procedure enhanced the robustness of workflow schedulers designed especially for hybrid clouds as they started to produce robust schedules in the presence of uncertainties stemming from using networking tools. The proposed procedure is an important tool to furnish robustness to non-robust schedulers that are originally designed to work in a computational environment where bandwidth estimates are very likely to vary and cannot be estimated precisely in advance, bringing, therefore, improvements to the executions of scientific applications in hybrid cloudsDoutoradoCiência da ComputaçãoDoutor em Ciência da Computação2012/02778-6FAPES