Uma nuvem privada oportunista para execução de aplicações Bag-of-Tasks

Este trabalho é o resultado de pesquisa e desenvolvimento realizado no LSD por Abmar Barros, Patrícia Alanis, Francisco Brasileiro e Marcos Nóbrega. Foi publicado no XXXI Simpósio Brasileiro de Redes de Computadores e Sistemas Distribuídos (SBRC 2013).

Atualmente a Computação na Nuvem (Cloud Computing) é um dos principais paradigmas da computação, no qual recursos computacionais são oferecidos como serviços. Considerando o modelo de Infraestrutura como Serviço (IaaS), motivações distintas levam o usuário a utilizar nuvens públicas, onde solicita máquinas, redes e armazenamento sob demanda de provedores, ou implantar uma nuvem privada, que requer um investimento em infraestrutura para a aquisição de datacenters próprios e faz sentido para aplicações corporativas que necessitam de uma alta garantia do serviço. Existem classes de aplicações que se beneficiariam de uma infraestrutura não dedicada de nuvem, que é o caso de aplicações BoT (Bag-of-Tasks), que são aplicações paralelas que as tarefas são independentes entre si.

O paradigma de nuvens públicas, que oferece baixa QoS, não encontra uma analogia no cenário típico de implantação de nuvem privada. Além disso, os usuários finais, de uma forma geral, não estão acostumados com a interface da nuvem, que, a priori, se resume a uma coleção de instâncias com acesso SSH.

Este trabalho apresenta uma abordagem baseada em uma nuvem privada utilizando o software Eucalyptus, porém de uma forma oportunista, que permite descobrir e utilizar recursos ociosos que pertencem a uma infraestrutura física local, para isso reimplementamos o Node Controller (NC), um componente responsável por executar ações sobre os recursos físicos, que em sua implementação original limita o uso para os hipervisores XEN e KVM, e impõe uma série de requisitos de sistema para sua implantação que em um ambiente heterogêneo se torna inviável. O componente foi reimplementado em Java, uma vez que este dependeria apenas de uma JVM, e utiiliza o VirtualBox como hipervisor, já que seus executáveis estão disponíveis para uma série de sistema operacionais (Linux, Windows e MacOS) e não têm requisitos de hardware. A figura a seguir apresenta a arquitetura do NC oportunista apresentado neste trabalho.

O segundo problema citado refere-se a dificuldade de adaptação de usuários finais com a interface de nuvem, e para viabilizar a utilização da nuvem oportunista por pesquisadores de diferentes áreas, este trabalho apresenta um broker de nuvem, capaz de executar aplicações BoT na nuvem de forma transparente. A arquitetura do broker é constituída por dois componentes: o broker deamon, uma aplicação REST que executa em segundo plano e é responsável por escalonar tarefas, requisitar instâncias, transferir arquivos e executar comandos, e o broker client, uma interface onde o usuário pode submeter tarefas e recuperar informações de estados. A figura a seguir mostra um exemplo de aplicação BoT que pode ser submetida ao broker.

Para mais detalhes sobre a arquitetura da solução, e sobre o funcionamento do broker de nuvem veja o nosso artigo Uma nuvem privada oportunista para execução de aplicações Bag-of-Tasks.