연합형 분산 에지 환경에서 에너지와 QoS를 고려한 동적 서비스 스케쥴링 기법 :Joint energy and QoS-aware dynamic service scheduling in distributed edge federation

정연우

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자료유형: 학위논문

저자정보: 정연우 (서강대학교, 서강대학교 대학원)

지도교수: 박성용

발행연도: 2020

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2020

연합형 분산 에지 환경에서 에너지와 QoS를 고려한 동적 서비스 스케쥴링 기법

정연우 컴퓨터공학과 2020.01 학위논문

2019

연합형 분산 에지 환경에서 에너지를 고려한 SFC 스케쥴링 기법

정연우 , 박성용 한국정보과학회 학술발표논문집 2019.12 학술대회자료

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최근 5G 모바일 통신의 상용화로 실시간 응답을 요구하는 초저지연 서비스가 증가하면서 사용자 가까이에 다수의 소규모 컴퓨팅 자원을 가진 서버를 위치시키고 사용자와 서버의 물리적 거리를 최소화하여 짧은 지연 시간을 가능하게 하는 에지 컴퓨팅이 등장하였다. 하지만 제한된 컴퓨팅 자원을 가진 에지 서버의 특성상 사용자가 요청한 서비스 자원을 한 에지 서버에 배치할 수 없으므로 지리적으로 분산된 에지 서버들을 하나의 논리적인 도메인으로 통합하고 컴퓨팅 자원을 공유함으로써 서비스 자원을 에지 컴퓨팅 환경에 최대한 배치할 수 있는 연합형 분산 에지 환경의 필요성이 대두되었다.

연합형 분산 에지 환경은 요청된 서비스 자원을 지리적으로 분산된 다수의 에지 서버에 배치하여 서비스 이용률을 높인다. 그러나 요청되는 서비스 수가 늘어날수록 서비스 자원을 배치하는 서버와 서비스 자원 간 통신을 연결하는 스위치의 수가 선형적으로 증가하여 물리 자원에서 소모되는 에너지가 증가한다. 또한 서버, 스위치의 이용률에 따라 서비스 자원에 인입된 네트워크 트래픽을 처리하고 전송하는 시간이 오래 소요되어 서비스의 QoS가 보장되지 않는 문제가 있다.

본 논문은 서비스 경로 상의 서비스 당 에너지를 최소화하고 QoS를 보장하기 위해 모의 담금질 알고리즘을 이용하여 서비스를 위한 최적의 배치 방법을 찾는 알고리즘을 제안한다. 기존 연구와 성능 비교를 해본 결과 다른 대조군에 비해 QoS를 만족하며 에너지 사용량을 최대 19.22%까지 절감할 수 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한 서버 통합 및 서비스 자원 머지를 통한 서비스 자원 재구성 알고리즘을 통해 서비스 경로 상의 전체 에너지 소모량을 평균 15% 감소시킬 수 있었다.

제 1 장 서 론 1
1.1 연구의 배경 및 필요성 1
1.2 연구 방법 5
1.3 논문의 구성 7
제 2 장 관련 연구 8
2.1 기존 서비스 자원 배치 알고리즘 8
2.1.1 Latency-aware VNF Provisioning 8
2.1.2 SLA-Aware Dynamic Overbooking 10
2.2 기존 알고리즘의 문제점 분석 11
제 3 장 동적 서비스 자원 스케쥴링 알고리즘 13
3.1 시스템 모델 13
3.2 문제 정의 14
3.3 에너지와 QoS를 고려한 서비스 자원 스케쥴링 알고리즘 18
3.3.1 에너지 최소화 및 QoS 보장을 위한 서비스 자원 배치 방법 18
3.3.2 에너지 소모량 계산 모델 19
3.3.3 서비스 지연 시간 모델 20
3.3.4 서비스 자원 스케쥴링을 위한 제약사항 21
3.3.5 모의 담금질을 이용한 최적의 서비스 자원 스케쥴링 알고리즘 21
3.3.6 에너지 최소화 및 QoS 보장을 위한 서비스 자원 스케쥴링 알고리즘 23
3.3.7 에너지 최소화 및 QoS 보장을 위한 서비스 재구성 알고리즘 25
제 4 장 성능 평가 26
4.1 실험 환경 26
4.2 성능 측정 및 분석 30
4.2.1 서비스 자원 스케쥴링 알고리즘의 에너지 효율성 분석 31
4.2.2 서비스 자원 스케쥴링 알고리즘의 자원 이용률 분석 33
4.2.3 서비스 자원 스케쥴링 알고리즘의 서비스 위반율 분석 34
4.2.4 서비스 자원 재구성 알고리즘별 에너지 소모량 분석 35
제 5 장 결론 및 향후 과제 37
참고문헌 39

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