Software-defined elastic systems management in multi-cloud environments

Abstract

Elastische Systeme sind durch die Erweiterbarkeit und die Kontraktilität in der Cloud-Umgebung charakterisiert. Dies geschieht mittels der dynamischen De/Allokation der Ressourcen, basierend auf deren Anforderungen. Diese Anforderungen können im Hinblick auf die interne Systemstruktur als Trade-off zwischen Ressource, Qualität und Kosten beschrieben werden. Um solche Systeme realisierbar zu machen, ist eine auf die Entwicklung und den Betrieb der elastischen Systeme spezialisierte Plattform erforderlich. Die Unterstützungsdienste für die Bereitstellung, Überwachung, Testing und elastische Kontrolle behandeln innerhalb dieser Plattform alle Aufgaben, die zusätzlich aus dem Elastizitätsaspekt hervorgehen. Dank dessen können sich die Entwickler uneingeschränkt mit der domänenspezifischen Logik des Systems befassen. Weiter hat eine Erweiterung einer solchen Plattform um mehrfache vorhandene Clouds eine integrierte Multi-Cloud-Umgebung zur Folge. Die Herausforderung dabei liegt am Management des elastischen Systems in dieser Plattform während des gesamten Lebenszyklus. Dies beinhaltet die Koordination der Dienste der elastischen Plattform bei der Sicherstellung der Rückverfolgbarkeit der Tätigkeiten, die sowohl durch die Dienste als auch durch die Menschen ausgeführt werden. Darüber hinaus ist es notwendig, die Erweiterbarkeit mit neuen Diensten zu fördern und eine einheitliche Anwendungsschnittstelle für die Interaktion mit der Plattform anzubieten. Diese Arbeit schlägt einen Rahmen für das Management des elastischen Systems in der oben beschriebenen Plattform vor. Das resultierende Management-System basiert auf einer lockeren Koppelung den Dienste der elastischen Plattform durch eine beobachtbare ereignisgesteuerte Kommunikation. Der Ereigniswechsel fokussiert sich auf den Lebenszyklus des elastischen Systems, das zur Koordination der einbezogenen Komponente dient. Der Lebenszyklus spiegelt die Anwendungsfälle der Plattform wider und charakterisiert die Beziehungen unter der Dienste der elastischen Plattform. Diese Diplomarbeit schlägt weitere zusätzliche Komponente des Management-Rahmens vor, einschließlich das Management der dynamischen elastischen Plattformdienste, als auch die weitere Protokollierung und Analytik der Ereignisse. Zu guter Letzt wird ein Prototyp für die Beurteilung des Rahmens und des vorgestellten Konzeptes implementiert.

Elastic systems are characterized by the ability to expand and contract in the cloud environment, through dynamic de/allocation of resources, based on their requirements. These requirements can be described, with respect to the internal structure of the elastic system, as a trade-off between resource, quality and cost. In order to make such systems feasible, a platform specialized on development and operation of elastic systems is needed. Within this platform, supporting services for deployment, monitoring, testing and elasticity control handle all the tasks for the additional aspect of elasticity, leaving the developer's hands free to deal with the system's domain-specific logic. Moreover, extending such a platform over multiple existing clouds results in an integrated multicloud environment. The challenge is to manage ela stic systems in this platform throughout their entire lifecycle. This includes coordination of elastic platform services, while providing traceability of actions executed by the services as well as by human users. Furthermore, it is necessary to support extensibility of the platform with new services and offer a uniform interface for interaction with the platform. This thesis proposes a framework for management of elastic systems in the above described platform. The resulting management system is based on loose coupling of elastic platform services through an observable event-driven communication. The exchange of events is centered around a lifecycle of an elastic system, which serves for coordination of the involved components. The lifecycle reflects platform's use cases and characteristic relations between elastic platform services. The thesis further proposes components of the management framework, including management of dynamic elastic platform services, as well as, recording and analytics of events. Last but not least, a prototype is implemented for evaluation of the framework and of the introduced concepts.