A client-centric model for managing availability and performance conditions of service agreements in cloud computing

Serviceorientierung ist die Grundlage vieler IT-Infrastrukturen und Unternehmensstrukturen. Daher müssen IT-Services mit Bedingungen für deren Nutzung verbunden werden, und diese Bedingungen werden als Service-Level-Agreements (SLAs) formuliert. Da Service-Bereitstellung eine zentrale Rolle in Cloud Computing spielt, ist es wichtig, maschinenlesbare SLAs zu definieren, um automatische Schlussfolgerungen über SLAs zu ermöglichen, SLAs automatisch zu verwalten und vereinbarte SLAs zu überwachen. Derzeit sind die SLAs der größten Cloud-Anbieter in natürlicher Sprache verfasst, und es besteht keine Möglichkeit für Kunden, die SLAs durch Überwachung der Dienstleistung und Vergleich der angebotenen Bedingungen selbst zu verwalten. Die Kunden sind daher gezwungen, den Service-Anbietern voll zu vertrauen. Diese Arbeit verfolgt einen klientenzentrierten Ansatz, um Verfügbarkeit- und Leistungsbedingungen von SLAs in Cloud Computing zu verwalten. Ein SLA Lebenszyklus umfasst drei Phasen; die Erstellungsphase, eine Betriebsphase und eine Endphase. In der Erstellungsphase wird ein SLA definiert, und Bedingungen werden zwischen dem Anbieter und dem Benutzer vereinbart. Der erste Schritt der Erstellungsphase ist die Definition von SLA-Bedingungen mit der Web Ontology Language (OWL), die auf der Beschreibungslogik SROIQ (D) basiert. Diese bietet die Vorteile der Maschinenlesbarkeit und algorithmische Schlussfolgerungen. Die benutzerbezogene Wahrnehmung des Service-Prozessmodells ist Schwerpunkt der Definition der SLA Ontologie. Diese Arbeit bewegt sich weg von Gesamtdurchschnittswerten als Maß für die Verfügbarkeit und Leistung, und empfiehlt stattdessen Wahrscheinlichkeitsverteilungen für eine genauere Beschreibung der Serviceverfügbarkeit sowie Serviceleistung. Nach der Definition der Ontologie wird aktives Monitoring unter Verwendung von aktiven Überwachungstechniken durchgeführt, um die tatsächliche Dienstleistung eines Services zu messen und um das SLA aus der Ontologie zu instanziieren. Die Ontologie definiert eine Wissensdatenbank, und aktive Überwachung wird eingesetzt, um wiederum Messungen in der Ontologie abzuspeichern. Schließlich wird das SLA durch Abfragen an die Wissensdatenbank instanziiert. Ein Algorithmus für die Vereinbarung eines SLAs zwischen dem Client und dem Anbieter wird im Rahmen der Arbeit vorgestellt. Das SLA wird als gemeinsame Ressource zwischen dem Kunden und den Anbietern in einem Drittanbieter-Prozess (bzw. einer Drittanbieter-Maschine) modelliert, welcher als \emph Ein Synchronisationsalgorithmus für den Zugriff auf die gemeinsam genutzte Ressource gewährleistet Widerspruchsfreiheit in der SLA Ontologie und verhindert Deadlocks, wenn der Anbieter und Klient versuchen, eine Vereinbarung zu erreichen. In der Betriebsphase wird das SLA überwacht, und Verstöße gegen das SLA werden erkannt. Die Neuheit der Arbeit ist die Befähigung des Benutzers, an der Verwaltung der eigenen SLA teilnehmen zu können. Benutzer und Anbieter sind jeweils auf die Beobachtung ihrer eigenen Systemzustände eingeschränkt. Beide protokollieren Service-Operationen, und die Ereignisse werden im Rahmen der Überwachungsphase der neutralen \emph Passive Überwachungsmethoden werden wiederum eingesetzt, um Monitoring auf Benutzerebene durchzuführen. Die verschiedenen Komponenten des klientenzentrierten SLA-Managementsystems werden mit der formalen Methode Abstract State Machines (ASM) definiert. Diese Arbeit präsentiert ein Basismodell für die Definition, Errichtung und Vereinbarung der SLAs, sowie für die Überwachung der Verfügbarkeit und der Leistung. Die Definition, Errichtung und Vereinbarung der SLAs werden ausführlich diskutiert, und die Aushandlung und der Verstoßnachweis von SLA-Bedingungen in der Endphase des SLA-Lebenszyklus werden in diesem Werk nicht vertiefend behandelt.Service orientation is becoming the basis for many IT-Infrastructures and business structures. Therefore, IT services need to be accompanied by conditions of their use. These conditions are defined as Service Level Agreements (SLA). Since service provisioning has become a major concern, it is important to have machine readable SLAs and to be able to reason about them, as well as to be able to manage and monitor these SLAs automatically. Currently, the largest cloud providers offer their SLAs in natural language, and there exists no possibility for the client to manage the SLA himself, by monitoring the service level and comparing it to the conditions offered in the SLA. Therefore, the client is forced to fully trust the service provider. This work proposes a client-centric approach to manage availability and performance conditions of SLAs in cloud computing. An SLA lifecycle includes three phases; the creation phase, the operation phase and the end phase. In the creation phase the SLA is defined and the agreement between the consumer and the provider is established. The first step in the creation phase is to define the SLA conditions using the Web Ontology Language (OWL), which is based on the Description Logic SROIQ(D). This provides the advantage of being machine-readable and allows reasoning. The client perception of the service level of the service process model is the main focus when the SLA conditions are being defined. In this work, I move away from using overall averages as a measure for availability and performance, instead, probability distributions are used for a more accurate representation of service availability and performance. After the definition of the conditions, synthetic monitoring is performed using active monitoring techniques to measure the actual service level of the service in order to instantiate the SLA from the ontology. The ontology defines a knowledgebase, and synthetic monitoring is used to obtain the measures that will be saved in the ontology. Finally, the SLA is instantiated by querying the knowledgebase. An algorithm is presented, to establish the SLA between the client and the provider. The SLA is modelled as a shared resource between the client and the provider on a third party process or machine, that I call the \emph As the client is the only entity that is aware of the client system state, and the provider is the only entity aware of the provider system state, they can keep logs of the different performed operations, these logs are reported to a neutral trusted third party, \emph The definition, the establishment and monitoring of the SLAs are thoroughly defined in this thesis. The negotiation and violation detection of SLAs and the end phase of the SLA lifecycle are only briefly addressed.eingereicht von: Mariam RadyZsfassung in dt. SpracheLinz, Univ., Diss., 2015OeBB(VLID)77047