Towards an Elastic and Autonomic Multitenant Database

ABSTRACT

The success of cloud computing as a platform for deploying webapplications has led to a deluge of applications characterized by small data footprints with unpredictable access patterns. A scalable multitenant database management system (DBMS) is therefore an important component of the software stack for platforms supporting these applications. Elastic load balancing and efficient database migration techniques are key requirements for effective resource utilization and operational cost minimization. Our vision is a DBMS where multitenancy is viewed as virtualization in the database layer, and elasticity is a first class notion with the same stature as scalability, availability etc. We analyze the various models of database multitenancy, formalize the forms of migration, and identify the design space and research goals for an autonomic and elastic multitenant database.

INTRODUCTION

Elasticity, pay-per-use, low upfront investment, low time to market, and transfer of risks are some of the enabling features that make cloud computing a ubiquitous paradigm for deploying novel applications which were not economically feasible in a traditional enterprise infrastructure settings. This transformation has resulted in an unforeseen surge in the number of applications being deployed in the cloud. For instance, the Facebook platform1 has more than a million developers and more than 500K active applications . In addition to the sheer scale of the number of applications deployed, these applications are characterized by high variance in popularity, small data footprints, unpredictable load characteristics, flash crowds, and varying resource requirements. As a result, PaaS providers, such as Joyent or Google App Engine , hosting these applications face unprecedented challenges in serving this emerging class of applications and managing their data. Sharing the underlying data management infrastructure amongst a pool of tenants, or databases, is thus essential for efficient use of resources and low cost of operations. The concept of a multitenant database has been predominantly used in the context of Software as a Service (SaaS). The Salesforce.com model is often cited as a canonical example of this service paradigm. However, it is also interesting to study the various other models of multitenancy in the database tier and their interplay with resource sharing in the various cloud paradigms (IaaS, PaaS, and SaaS). A thorough understanding of these models of multitenancy is crucial for designing effective database management system (DBMS)2 targeting different application domains. Moreover, irrespective of the multitenancy model or the cloud paradigm, autonomic management of large installations supporting thousands of tenants, tolerating failures, dynamic sharding of databases, with elastic load balancing for effective resource utilization and cost optimization are some of the major challenges for multitenant databases for the cloud.

چکیده

موفقیت محاسبات ابری به عنوان یک پلت فرم برای استقرار برنامه های کاربردی وب موجب انباشته شدن برنامه های کاربردی شده است که دارای رد پای داده های کوچک با الگوهای دسترسی غیر قابل پیش بینی است. بنابراین یک سیستم مدیریت پایگاه داده مقیاس پذیر (DBMS) یکی از اجزای مهم پشته نرم افزاری برای سیستم عامل هایی است که از این برنامه ها پشتیبانی می کنند. تعادل بار انعطاف پذیر و تکنیک های انتقال مؤثر پایگاه داده، الزامات کلیدی برای استفاده از منابع مؤثر و کمینه کردن هزینه های عملیاتی است. چشم انداز ما یک DBMS است که چندین ساله به عنوان مجازی سازی در لایه پایگاه داده مشاهده می شود و کشش یک مفهوم کلاس اول است با همان اندازه از نظر مقیاس پذیری، دسترسی و غیره. ما مدل های مختلف چندگانه پایگاه داده را تجزیه و تحلیل می کنیم، فرم های مهاجرت را رسم و شناسایی می کنیم فضای طراحی و اهداف تحقیق برای یک پایگاه داده چند منظوره اتواتیک و الاستیک.

مقدمه

انعطاف پذیری، پرداخت برای استفاده، سرمایه گذاری کم پیشین، زمان کم به بازار و انتقال ریسک، بعضی از ویژگی های فعال هستند که رایانه های ابری را یک الگوریتم رایج برای استقرار برنامه های جدید می دانند که از لحاظ اقتصادی در تنظیمات زیرساخت های سازمانی سنتی امکان پذیر نیست. این تحول موجب افزایش غیرقابل پیش بینی در تعداد برنامه های کاربردی شده در ابر شده است. به عنوان مثال، platform1 فیس بوک بیش از یک میلیون توسعه دهنده و بیش از 500K فعال برنامه های کاربردی دارد. علاوه بر مقیاس گسترده ای از تعداد برنامه های کاربردی، این برنامه ها با واریانس بسیار بالا در محبوبیت، رد پای داده ها، ویژگی های بار غیر قابل پیش بینی، جمعیت فلاش و نیازهای مختلف منابع مشخص می شود. در نتیجه، ارائه دهندگان PaaS، مانند Joyent یا Google App Engine، میزبانی این برنامه ها را در خدمت این کلاس های در حال ظهور برنامه های کاربردی و مدیریت داده های خود با چالش بی سابقه ای مواجه می کنند. به اشتراک گذاری زیرساخت های زیربنایی مدیریت داده ها در میان مجموعه ای از مستاجران و یا پایگاه های داده، برای استفاده کارآمد از منابع و هزینه کم عملیات ضروری است. مفهوم پایگاه داده چندتایی عمدتا در زمینه نرم افزار به عنوان یک سرویس (SaaS) مورد استفاده قرار می گیرد. مدل Salesforce.com اغلب به عنوان مثال قلیلی از پارادایم سرویس ارائه شده است. با این حال، جالب است که چند مدل دیگر چندزمانه در سطح پایگاه داده و همکاری آنها با اشتراک منابع در پارادایم های مختلف ابر (IaaS، PaaS و SaaS) مطالعه شود. درک کامل این مدلهای چندتایی برای طراحی سیستم مدیریت پایگاه داده موثر (DBMS) 2 برای هدایت دامنه های کاربردی مختلف ضروری است. علاوه بر این، صرف نظر از مدل چندتایی یا پارادایم ابر، مدیریت مستقل از تاسیسات بزرگ که از هزاران مستاجر پشتیبانی می کند، تحمل شکست، انحراف از پایگاه داده ها، با انعطاف پذیری بار الاستیک برای استفاده از منابع مؤثر و بهینه سازی هزینه ها، بعضی از چالش های عمده برای پایگاه های چندزبانه برای ابر است.

Year: 2011

Publisher : IEEE

By : Aaron J. Elmore Sudipto Das Divyakant Agrawal Amr El Abbadi