Aggiunta del supporto per differenti classi di istanze nell'assegnazione delle macchine virtuali alle macchine fisiche in Openstack

This Master Thesis speaks about cloud computing, more precisely the service model called infrastructure as a service. In this area we face the problem of creating a private cloud that could be used to carry out experiments improving the allocation of virtual machine istances to hosts. Not all services use resources in the same way, for example databases use overall memory while rendering algorithms use the processor more, or file sharing servers use input/output resources. Keeping in mind this consideration and assuming that virtual machines with the same class work better in different hosts while virtual machine istances with different classes can work in the same host, we modified the Nova code in Openstack, a “cloud operative system”, to support the functionality of managing the virtual machine instance classes in the scheduler. This functionality can be used to investigate new allocation algorithms that allows the trade-off between a service provider, which needs less energy consumption in its data center and high utilization in its hosts, and a user which needs the respect of the Service Level Agreement. This functionality was tested with an example of allocation algorithm using the virtual machine instance class, with the goal to allocate the virtual machine instances with an identical class at different hosts, and those with a different class at the same host. The algorithm was validated using tests in a trial system; these tests demonstrated the importance of the virtual machine istance class to improve the allocation of virtual machines in hosts, allowing in particular to achieve the highest utilization and together the respect of the Service Level Agreement.

La tesi in questione si colloca nell'area del cloud computing, più precisamente nel modello di servizio definito infrastracture as a service. In tale ambito si è affrontato il problema della realizzazione di una private cloud che ci permettesse di effettuare degli esperimenti per migliorare l'assegnazione delle macchine virtuali a quelle fisiche. Non tutti i servizi utilizzano le risorse fisiche nello stesso modo, si pensi ad esempio ai database che fanno un uso intensivo della memoria, oppure agli algoritmi per elaborare le immagini che fanno uso intensivo del processore, o ancora ai server per la condivisione dei file che sfruttano per la maggior parte le risorse di input/output. Tenendo presente questa diversità di classe dei servizi e partendo dal presupposto che istanze di classe differente possono lavorare nella stessa macchina fisica, mentre quelle di classe uguale è preferibile assegnarle a macchine fisiche diverse, si è modificato il codice Nova di Openstack, un “sistema operativo” per infrastructure as a service, per il supporto alla funzionalità della gestione delle classi da parte dello scheduler. La funzionalità da noi aggiunta potrà essere utilizzata per effettuare nuove ricerche dirette a trovare un algoritmo di assegnazione che permetta di trovare una soluzione al trade-off tra gli obietti del fornitore di servizi, minor consumo energetico dei propri data center e miglioramento dell'utilizzazione degli host accesi, in contemporanea con gli obiettivi dell'utente finale, cioè il rispetto dei Service Level Agreement (SLA) da parte del fornitore dei servizi tale da garantire il proprio business. L'aggiunta di questa funzionalità è stata testata con un esempio di algoritmo di assegnazione basato sulla classe dell'istanza da avviare, con l'obiettivo di distribuire le istanze con classe identica su host differenti, mentre quelli di classe diversa negli stessi host. L'algoritmo è stato validato da una serie di test effettuati su un sistema di prova che hanno dimostrato quanto sia importante la classe dell'istanza per il miglioramento dell'assegnazione delle macchine virtuali alle macchine fisiche, consentendo in particolare di ottenere un miglioramento dell'utilizzazione degli host contemporaneamente alla soddisfazione dei Service Level Agreement.