利用可能な電力容量に制限のあるクラウドコンピューティング環境における最適資源割り当て方式の評価

摘要

Cloud computing is a model for enabling convenient, on-demand network access to a shared pool of configurable computing resources. To provide cloud computing services, it is required to allocate bandwidth to access the processing ability simultaneously, in addition to processing ability. It would be necessary in the future to consider cases where ICT equipment operates under the condition that the total power supply available is restricted, because the percentage of power generated by renewable energy, such as photovoltaic power generation and wind power energy, will continue to rise and the power generated by these natural means varies over time considerably. First, this paper presents an optimal resource allocation guideline in a case where there is a limit to power capacity available in each area, assuming a cloud computing environment in which both computing power and network bandwidth are allocated simultaneously. Next, it proposes an algorithm for optimally allocating both computing power and bandwidth as well as power capacity. Optimal allocation means that the number of requests that can be processed is maximized, and the power consumed by each request is minimized under the condition that total power capacity available is limited. It is demonstrated by simulation evaluations that the proposed algorithm is effective. Finally, this paper presents an algorithm that attempts to reduce total power consumption by aggregating the processing of multiple areas in sleep mode.%地球温暖化対策として、ICT技術によるエネルギー使用量の大幅削減が期待される反面、それに伴ってICT機器そのものの電力使用量も急増することが予想されている。さらに、太陽光発電や風力発電などの自然エネルギーの普及やスマートグリッドの本格導入に伴い、ICT機器で利用可能な電力容量にも一時的に制限が出てくる可能性がある。本稿では、計算能力とネットワーク帯域の同時割り当てを前提とするクラウドコンピューティング環境において、エリア毎の利用可能電力容量に制限がある場合の最適な資源割り当てガイドラインを示す。次に、同じ総電力容量で処理できる要求数を最大化し、かつ要求当りの電力使用量を最小化することを目的とした‘資源と電力容量の最適割り当てアルゴリズム’を提案し、シミュレーション評価によりその有効性を明らかにする。さらに、特定エリアの要求数が想定よりも少ない場合に、他エリアに処理を移動させることでそのエリア全体をスリープ状態とし、トータル電力使用量を削減するアルゴリズムを提案する。