E x p l o i t i n g C l a s s e s o f V i r t - - PowerPoint PPT Presentation

SLIDE 1

N C C A 2 1 5 , M u n i c h , J u n e , 1 1

• 1

2 1

E x p l

• i

t i n g C l a s s e s

• f

V i r t u a l M a c h i n e s f

• r

S c a l a b l e I a a S C l

• u

d M a n a g e me n t

C . C a n a l i R . L a n c e l l

• t

t i D i p a r t i m e n t

• d

i I n g e g n e r i a “ E n z

• F

e r r a r i ” U n i v e r s i t à d i M

• d

e n a e R e g g i

• E

m i l i a

SLIDE 2

N C C A 2 1 5 , M u n i c h , J u n e , 1 1

• 1

2 2

C h a l l e n g e s

• f

C l

• u

d c

• mp

u t i n g

• V

i s i

• n

f r

• m

a I a a S p e r s p e c t i v e : → c

• n

t i n u

• u

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• w

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• M
• r

e V M s , mo r e d a t a , . . . → M

• r

e d a t a c e n t e r s → L a r g e r d a t a c e n t e r s

• G

r

• w

t h b y 1

2

i n 1 5 y e a r s

• S

c a l a b i l i t y p r

• b

l e ms d u e t

• t

h e i n f r a s t r u c t u r e s i z e :

– M

• n

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• r

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• f

s

• m

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– M

a n a g e m e n t

• f

i n f r a s t r u c t u r e → p l a c e m e n t

• f

V M s

• v

e r p h y s i c a l n

• d

e s

SLIDE 3

N C C A 2 1 5 , M u n i c h , J u n e , 1 1

• 1

2 3

V M p l a c e me n t c h a l l e n g e s

• L

a r g e n u mb e r

• f

V M s

• →

M a n y p h y s i c a l n

• d

e s

• M

u l t i p l e me t r i c s

• S

a mp l i n g a t mu l t i p l e t i me s

– C

• m

p l e m e n t a r y w

• r

k l

• a

d p a t t e r n s

SLIDE 4

N C C A 2 1 5 , M u n i c h , J u n e , 1 1

• 1

2 4

V M p l a c e me n t c h a l l e n g e s

• L

a r g e n u mb e r

• f

V M s

• →

M a n y p h y s i c a l n

• d

e s

• M

u l t i p l e me t r i c s

• S

a mp l i n g a t mu l t i p l e t i me s

– C

• m

p l e m e n t a r y w

• r

k l

• a

d p a t t e r n s

• →

A h u g e , mu l t i d i me n s i

• n

a l T e t r i s g a me . . .

SLIDE 5

N C C A 2 1 5 , M u n i c h , J u n e , 1 1

• 1

2 5

R e f e r e n c e s c e n a r i

SLIDE 6

N C C A 2 1 5 , M u n i c h , J u n e , 1 1

• 1

2 6

A s s u mp t i

• n

s

• V

M p l a c e me n t : p e r i

• d

i c t a s k

– We

c

• n

s i d e r c

• n

s

• l

i d a t i

• n

w i n d

• w
• f

2 4 h

• u

r

• C

l

• u

d p r

• v

i d e r h a s k n

• w

l e d g e

• f

V M s c l a s s e s

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• r

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• n

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• m

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• v

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• I

a a S p r

• v

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. g . , E l a s t i c m a p

• r

e d u c e , E l a s t i c l

• a

d b a l a n c e r

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• n

i t

• r

a n d c l a s s i f y V M s ( p r

• p
• s

a l s a v a i l a b l e i n l i t e r a t u r e )

SLIDE 7

N C C A 2 1 5 , M u n i c h , J u n e , 1 1

• 1

2 7

C

• n

s

• l

i d a t i

• n

mo d e l s

• C
• n

s

• l

i d a t i

• n

mo d e l :

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• l

u t i

• n
• f
• p

t i m i z a t i

• n

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• b

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n p u t : f u t u r e r e s

• u

r c e r e q u i r e m e n t s ( p e r

• V

M

• r

p e r

• c

l a s s ) , I n f r a s t r u c t u r e d e s c r i p t i

• n
• A

v a i l a b l e s

• l

u t i

• n

s :

– M

u l t i

• d

i m e n s i

• n

a l b i n p a c k i n g ( M B P )

– F

i r s t F i t D e c r e a s i n g H e u r i s t i c ( F F D ) – s p e c i a l c a s e

• f

b i n p a c k i n g : w e c

• n

s i d e r

• n

l y

• n

e d i m e n s i

• n

– C

l a s s

• b

a s e d p l a c e m e n t ( C B P )

SLIDE 8

N C C A 2 1 5 , M u n i c h , J u n e , 1 1

• 1

2 8

M u l t i

• d

i me n s i

• n

a l b i n p a c k i n g

• S

i n g l e b i n

• p

a c k i n g p r

• b

l e m f

• r

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• l

e d a t a c e n t e r

• C

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• f

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• t

c

• n

s i d e r e d

• M

u l t i

• d

i me n s i

• n

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• b

l e m:

– M

u l t i p l e t i m e i n t e r v a l s

– M

u l t i p l e r e s

• u

r c e s

SLIDE 9

N C C A 2 1 5 , M u n i c h , J u n e , 1 1

• 1

2 9

P r

• b

l e m f

• r

mu l a t i

• n
• O

b j e c t i v e f u n c t i

• n

:

• S

u b j e c t t

• :

min∑n∈N On

∑n∈N I n,m=1

∀m∈M

∑m∈M Rm,t I n,m≤V nOn

∀ n∈N ,∀t∈T I n,m={0,1} ∀ n∈N ,∀ m∈M On={0,1} ∀ n∈N

1 V M i n e x a c t l y

• n

e n

• d

e M i n i mi z e n u mb e r

• f

n

• d

e s u s e d R e s

• u

r c e r e q u i r e m e n t

• f

V M m a t t i m e t D e c i s i

• n

v a r i a b l e : V M m

• n

n

• d

e n N

• d

e c a p a c i t y c

• n

s t r a i n t D e c i s i

• n

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• d

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• n

/

• f

A v a i l a b l e r e s

• u

r c e s

• n

n

• d

e n

SLIDE 10

N C C A 2 1 5 , M u n i c h , J u n e , 1 1

• 1

2 1

C

• mp

u t a t i

• n

a l c h a l l e n g e s

• N

u mb e r

• f

n

• d

e c a p a c i t y c

• n

s t r a i n t s g r

• w

s w i t h :

– N

u m b e r

• f

n

• d

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– N

u m b e r

• f

t i m e i n t e r v a l s c

• n

s i d e r e d

• A

d d r e s s i n g s c a l a b i l i t y p r

• b

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l l t i m e l i m i t

• n
• p

t i m i z e r

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e d u c e n u m b e r

• f

t i m e i n t e r v a l s ( e . g . , i n s t e a d

• f

5 m i n i n t e r v a l s c a n c

• n

s i d e r 1 h , 4 h , 1 2 h , 1 d . . . )

– U

s e

• f

h e u r i s t i c s i n s t e a d

• f
• p

t i m a l s

• l

u t i

• n

– S

p e c i a l c a s e : i f

• n

l y

• n

e t i m e i n t e r v a l i s c

• n

s i d e r e d m u l t i

• d

i m e n s i

• n

a l b i n p a c k i n g → b i n p a c k i n g ( F F D )

SLIDE 11

N C C A 2 1 5 , M u n i c h , J u n e , 1 1

• 1

2 1 1

C l a s s

• b

a s e d V M p l a c e me n t

• B

u i l d a s ma l l c

• n

s

• l

i d a t i

• n

s

• l

u t i

• n

( B

• b

l

• c

k )

• R

e p l i c a t e s

• l

u t i

• n

a s a b u i l d i n g b l

• c

k

• S
• l

v e r e s i d u a l p r

• b

l e m ( E

• B

l

• c

k )

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• b

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• b

l e m B u i l d i n g b l

• c

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• l

u t i

• n

( B

• b

l

• c

k ) R e s i d u a l p r

• b

l e m S

• l

u t i

• n

( E

• b

l

• c

k )

SLIDE 12

N C C A 2 1 5 , M u n i c h , J u n e , 1 1

• 1

2 1 2

C l a s s

• b

a s e d V M p l a c e me n t

• A

d d i t i

• n

a l i n p u t : → n u mb e r

• f

B

• b

l

• c

k s b

• C

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• i

c e : b = n .

• f

V M s i n c l a s s w i t h mi n i mu m c a r d i n a l i t y

• I

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• f

b →

• p

e n i s s u e

• T

w

• b

i n p a c k i n g p r

• b

l e ms ( B

• E
• b

l

• c

k s )

• M

a j

• r

d i me n s i

• n

a l i t y r e d u c t i

• n

SLIDE 13

N C C A 2 1 5 , M u n i c h , J u n e , 1 1

• 1

2 1 3

B

• b

l

• c

k p r

• b

l e m f

• r

mu l a t i

• n
• O

b j e c t i v e f u n c t i

• n

:

• S

u b j e c t t

• :
• E
• b

l

• c

k p r

• b

l e m f

• r

mu l a t i

• n

i s s i mi l a r min∑n∈N b On

∑n∈Nb I n ,m=1

∀ m∈M b

∑c∈C∑m∈Bc Rc,t I n,m≤V nOn

∀ n∈N b,∀ t∈T I n ,m={0,1} ∀ n∈N ,∀ m∈M b On={0,1} ∀ n∈N b

M i n i m i z e n u m b e r

• f

n

• d

e s u s e d C l a s s

• b

a s e d n

• d

e c a p a c i t y c

• n

s t r a i n t R e s

• u

r c e r e q u i r e m e n t f

• r

c l a s s c a t t i m e t S e t

• f

V M c l a s s e s S e t

• f

V M s

• f

c l a s s c i n B

• B

l

• c

k S e t

• f

V M s i n B

• B

l

• c

k S e t

• f

N

• d

e s f

• r

B

• B

l

• c

k

SLIDE 14

N C C A 2 1 5 , M u n i c h , J u n e , 1 1

• 1

2 1 4

E x p e r i me n t a l s e t u p

• N

u mb e r

• f

V M s f r

• m

1 5 t

• 1

2

• 4

4 c l a s s e s , e a c h c l a s s [ 8

• 5

] V M s

• F
• c

u s

• n

C P U (

• n

l y t r a c e a v a i l a b l e ) – U t i l i z a t i

• n

: [

• 1

%]

• E

a c h p h y s i c a l n

• d

e h a s c a p a c i t y

• f

8 %

• T

i me i n t e r v a l s c

• n

s i d e r e d :

– 5

m ( 2 8 8 i n t . )

– 1

h ( 2 4 i n t . )

– 1

2 h ( 2 i n t . )

– 1

d ( 1 i n t . )

• I

B M I L O G C P L E X O p t i mi z e r v 1 2

• M

a x i mu m t i me f

• r

c

• n

s

• l

i d a t i

• n

: 1 8 s ( 3 m)

SLIDE 15

N C C A 2 1 5 , M u n i c h , J u n e , 1 1

• 1

2 1 5

E x p e r i me n t a l r e s u l t s

• M

B P :

– O

p t i m a l s

• l

u t i

• n
• n

l y f

• r

s m a l l p r

• b

l e m s ( ≤ 2 )

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e d u c i n g d i m e n s i

• n

a l i t y i m p r

• v

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• a

c c e p t a b l e s

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u t i

• n

s f

• r

l a r g e p r

• b

l e m s ( ≥1 2 )

• C

B P :

– A

l w a y s r e a c h e s s

• l

u t i

• n

e v e n w i t h 5 m t i m e i n t e r v a l

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• l

v e s t

• p

t i m a l i t y f

• r

m e d i u m p r

• b

l e m s ( ≤ 7 )

V M s C B P 5 m M B P 1 d M B P 1 2 h M B P 1 h M B P 5 m 1 5 S / S S S S S 2 S / S S S S S 2 5 S / S L L L L 3 S / S L L L L 4 S / S L L L N 5 S / S L L L N 6 S / S L L N N 7 S / S L L N N 8 L / S L L N N 9 L / S L L N N 1 L / S L L N N 1 1 L / S L N N N 1 2 L / S N N N N

SLIDE 16

N C C A 2 1 5 , M u n i c h , J u n e , 1 1

• 1

2 1 6

S

• l

u t i

• n

q u a l i t y : s ma l l n u mb e r

• f

V M s

• S
• l

u t i

• n

q u a l i t y : r e l a t i v e t

• L

P r e l a x a t i

• n
• f

t h e p r

• b

l e m

– L

• w

e r i s b e t t e r

• F

F D : l

• w

q u a l i t y r e s u l t s

• M

B P :

–

5 m : b e s t s

• l

u t i

• n

– T

i m e i n t e r v a l r e d u c t i

• n

→ l

• w

e r q u a l i t y

– V

M s e t s i z e g r

• w

t h → l

• w

e r q u a l i t y

• C

B P q u a l i t y r e ma i n s s t a b l e w i t h p r

• b

l e m s i z e

SLIDE 17

N C C A 2 1 5 , M u n i c h , J u n e , 1 1

• 1

2 1 7

C

• mp

u t a t i

• n

t i me

• F

F D : v e r y f a s t b u t i n a c c u r a t e

• Wh

e n p r

• b

l e m s i z e g r

• w

s , M B P b e c

• me

s s l

• w

e r ma y r e s u l t i n s u b

• p

t i ma l s

• l

u t i

• n

s ( q u a l i t y r e d u c t i

• n

)

• C

B P : v e r y f a s t → s c a l a b l e s

• l

u t i

• n

f

• r

l a r g e r p r

• b

l e ms

C

• n

s

• l

i d a t i

• n

mo d e l 1 5 V M s 2 V M s 2 5 V M s 3 V M s C B P 5 m ( B / E ) . 4 3 / . 4 6 . 4 9 / . 2 8 . 5 4 / . 4 9 . 9 8 / . 4 F F D 1 d . 5 . 5 . 6 . 7 M B P 1 d . 2 1 1 1 . 3 6 4 5 . 2 8 1 4 7 . 7 3 M B P 1 2 h 4 . 1 3 7 9 . 3 9 1 8 ( L ) 1 8 ( L ) M B P 1 h 3 2 . 8 7 9 1 . 2 1 8 ( L ) 1 8 ( L ) M B P 5 m i n 2 3 3 . 9 2 7 . 5 9 1 8 ( L ) 1 8 ( L )

SLIDE 18

N C C A 2 1 5 , M u n i c h , J u n e , 1 1

• 1

2 1 8

S

• l

u t i

• n

q u a l i t y : l a r g e n u mb e r

• f

V M s

• M

B P :

– V

M s e t s i z e g r

• w

t h → l

• w

e r q u a l i t y → n e e d t i m e i n t e r v a l r e d u c t i

• n
• F

F D : a l w a y s w

• r

s t p e r f

• r

mi n g

• C

B P :

– V

M s e t s i z e g r

• w

t h → a l w a y s r e a c h e s s

• l

u t i

• n

→ s

• l

u t i

• n

q u a l i t y i m p r

• v

e s

SLIDE 19

N C C A 2 1 5 , M u n i c h , J u n e , 1 1

• 1

2 1 9

C

• n

c l u s i

• n

s a n d f u t u r e w

• r

k

• T

h e c h a l l e n g e

• f

V M p l a c e me n t i n c l

• u

d c

• mp

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• P

r

• p
• s

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• f

C l a s s

• b

a s e d p l a c e me n t t e c h n i q u e

• B

e t t e r s c a l a b i l i t y c

• mp

a r e d t

• a

l t e r n a t i v e s :

– C

a n m a n a g e l a r g e r p r

• b

l e m s

– H

i g h e r q u a l i t y s

• l

u t i

• n

w i t h i n t h e s a m e t i m e f r a m e

• F

u t u r e w

• r

k :

– N

e w e x p e r i m e n t s : l a r g e r d a t a c e n t e r s , m

• r

e r e s

• u

r c e s

– A

n a l y s i s

• f

B

• b

l

• c

k s i z e ( b p a r a m e t e r ) : i m p a c t

• n

p e r f

• r

m a n c e , a u t

• m

a t i c e s t i m a t i

• n

– D

i f e r e n t

• p

t i m i z a t i

• n

s t r a t e g i e s ( e . g . , d y n a m i c p r

• g

r a m m i n g )

SLIDE 20

N C C A 2 1 5 , M u n i c h , J u n e , 1 1

• 1

2 2

A c k n

• w

l e d g me n t

• T

h e a u t h

• r

s a c k n

• w

l e d g e t h e s u p p

• r

t

• f

t h e U n i M O R E

• F

A R 2 1 4 p r

• j

e c t S A M M C l

• u

d s

• S

A M M C l

• u

d s : S e c u r e a n d A d a p t i v e M a n a g e me n t

• f

M u l t i C l

• u

d s

SLIDE 21

N C C A 2 1 5 , M u n i c h , J u n e , 1 1

• 1

2 2 1

E x p l

• i

t i n g C l a s s e s

• f

V i r t u a l M a c h i n e s f

• r

S c a l a b l e I a a S C l

• u

d M a n a g e me n t

C . C a n a l i R . L a n c e l l

• t

t i D i p a r t i m e n t

• d

i I n g e g n e r i a “ E n z

• F

e r r a r i ” U n i v e r s i t à d i M

• d

e n a e R e g g i

• E

m i l i a