去中心化云性能评估的可靠性和激励性
Reliability and Incentive of Performance Assessment for Decentralized Clouds
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摘要: 1、研究背景（context）：
去中心化云计算可以利用互联网上空闲计算资源来满足日益增长的云计算需求。由于任何用户或企业都可以在去中心化云中成为云提供商，因此比较异构计算资源之间的性能至关重要。然而，去中心化云提供商在实际上可能并不总是会提供其对外声明的性能，主要原因在于两点：(1) 资源共享和争用可能会影响其声明性能的稳定性；(2)恶意云提供商可能会故意声称虚假的性能以获取更多利润。这两个原因导致云提供商的声明性能的不可信性，因此需要对他们的真实性能进行监测。现有的工作通过多种方式来获取云提供商的真实性能，然而他们或是不能保证性能数据源的可靠性，或是会有很大的性能监测误差和性能监测额外开销。此外，在去中心化云中，通过性能评估来激励云提供商提供真实且稳定的性能也至关重要。一般来说，性能更好的云提供商应该通过向用户提供更高的服务质量来获得更多回报。然而，目前的激励机制没有将性能评估考虑在内，并且直接应用于性能评估激励也会存在缺乏性能评估指标等不足。
2、目的（Objective）：
我们的研究旨在为去中心化云计算提供一个鲁棒的性能评估解决方案。我们首先试图对于不可信云提供商执行用户负载时的真实性能数据进行可靠监测获取。在可靠性能数据的基础上，我们试图形成一个具有统一性能评估指标的性能激励机制，以激励云提供商提供真实、稳定的性能，从而维持去中心云平台资源共享的良性发展。
3、方法（Method）：
在本文中，我们提出了一个鲁棒的性能评估解决方案RODE。我们首先提出一种性能监测机制，为不可信云提供商执行的用户工作负载生成可靠且可验证的性能结果。具体而言，我们设计了一种基于可信执行环境（TEE）技术的性能采样方法，以使得性能数据可以在特定加密内存中被获取，从而保证性能数据源的可靠性。我们也设计将负载卸载到可信内存之外，并只使用可信内存来保护关键数据，从而提升性能监测的效果并减少额外开销。基于可靠的性能结果，我们进一步提出了声称性能评估（AoCP）机制，在云提供商之间形成一个统一的性能评估指标，然后将该指标用于用户的云提供商选择决策，以作为激励机制来促使云提供商提供真实且稳定的性能。
4、结果（Result & Findings）：
我们将RODE的性能监测机制与其他先进工作进行对比，实验结果表明RODE可以在保证可靠性的前提下，将性能监测误差降低77.5%，并将性能监测开销降低98.4%。此外，RODE的仿真结果表明，提供真实声明性能并维持性能稳定性的云提供商可以获得更多的用户负载分配，从而说明了RODE的性能评估激励机制确实可以促使云提供商提供真实且稳定的负载执行性能。基于以上结果我们得出：RODE能够可靠地对于去中心化云提供商进行性能评估，因此有助于去中心化云平台资源共享的良性发展。
5、结论（Conclusions）：
RODE性能监测机制的低误差率和低额外开销表明：通过结合TEE技术对于不可信云提供商进行性能监测具有可行性。此外，RODE的AoCP机制的实验效果表明：通过在去中心化云平台中引入性能评估激励机制，可以有效地激励云提供商提供真实的声明性能和更高的性能稳定性。RODE可以被应用在现有的去中心化云平台中，以使得去中心化云平台中的资源共享得到良性、稳定发展。在未来工作中，我们将尝试为RODE使用其他的TEE技术，在保证可靠性的前提下，探究进一步提高性能监控效果的可能性。Abstract: Decentralized cloud platforms have emerged as a promising paradigm to exploit the idle computing resources across the Internet to catch up with the ever-increasing cloud computing demands. As any user or enterprise can be the cloud provider in the decentralized cloud, the performance assessment of the heterogeneous computing resources is of vital significance. However, with the consideration of the untrustworthiness of the participants and the lack of unified performance assessment metric, the performance monitoring reliability and the incentive for cloud providers to offer real and stable performance together constitute the computational performance assessment problem in the decentralized cloud. In this paper, we present a robust performance assessment solution RODE to solve this problem. RODE mainly consists of a performance monitoring mechanism and an assessment of the claimed performance (AoCP) mechanism. The performance monitoring mechanism first generates reliable and verifiable performance monitoring results for the workloads executed by untrusted cloud providers. Based on the performance monitoring results, the AoCP mechanism forms a unified performance assessment metric to incentivize cloud providers to offer performance as claimed. Via extensive experiments, we show RODE can accurately monitor the performance of cloud providers on the premise of reliability, and incentivize cloud providers to honestly present the performance information and maintain the performance stability.
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