Going Back and Forth: Efficient Virtual Machine Image Deployment and Snapshotting on IaaS Clouds

Infrastructure-as-a-Service (IaaS) cloud computing has revolutionized the way we think of acquiring resources by introducing a simple change: allowing users to lease computational resources from the cloud provider's datacenter for a short time by deploying virtual machines (VMs) on those resources. This new model raises new challenges in the design and development of IaaS middleware. On of those challenges if the need to deploy a large number (hundreds or even thousands) of VM instances simultaneously. Once the VM instances are deployed, another challenge is to simultaneously take a snapshot of many images and transfer them to persistent storage to support management tasks, such as suspend-resume and migration. This paper addresses both challenges by proposing a series of optimization techniques minimizing resource consumption (execution time, network traffic and storage space) which translate into lower end-user costs. While conventional approaches transfer the whole VM image contents between the persistent storage service and the computing nodes, we propose a lazy transfer scheme based on object-versioning that transfers only the needed content on-demand: this greatly reduces total time for execution time, network traffic and storage space. We demonstrate these benefits through experiments operating on hundreds of nodes which show improvements in time to process application execution by a factor of up to 25, while at the same time reducing storage and bandwidth usage by as much as 90% when compared with conventional approaches.Le cloud computing de type Infrastructure-as-a-service (IaaS) a révolutionné notre manière d'acquérir les ressources de calcul. Cette révolution est due à un principe très simple: permettre aux utilisateurs de réserver des ressources de calcul à partir d'un centre de données fourni par un cloud provider pour une courte durée de temps. L'exploitation de ces ressources se fait en déployant des machines virtuelles (VMs). Ce nouveau modèle apporte de nouveaux défis vis-à-vis la conception et le développement des middlewares des IaaS. Un de ces défis est le besoin de déployer un grand nombre (une centaine ou milliers) d'instances de machines virtuelles simultanément. Une fois ces instances déployées, un autre défi est de simultanément prendre un snapshot de plusieurs images et de les transférer à un stockage persistant afin de rendre les taches de gestion telles que suspend-resume et la migration plus efficaces. Ce papier traite ces deux défis en proposant un ensemble de techniques d'optimisation qui minimisent la consommation des ressources ( temps d'exécution, le trafic réseau et l'espace de stockage) ce qui réduit le cout pour l'utilisateur final. Bien que les approches conventionnelles transfèrent le contenu de l'image de la machine virtuelle dans sa totalité entre le service de stockage persistant et les noeuds de calcul, on propose un schémas 'lazy transfert' basé sur le versioning d'objets qui transfère seulement le contenu nécessaire sur demande. Cette approche réduit d'une façon significative le temps total d'exécution, le trafic réseau et l'espace de stockage. On démontre ces gains en conduisant des expérimentations sur une centaine de noeuds. Ces expérimentations ont montré une réduction jusqu'à 25 fois du temps d'exécution du processus de l'application, toute en réduisant le stockage et l'utilisation de la bande passante par 90% par rapport des approches conventionnelles