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Simulating dynamic cloud marketspaces
modeling spot instance behavior and scheduling with CloudSim Plus
Christoph Goldgruber
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Informatik
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Wirtschaftsinformatik
Betreuer*in
Erich Schikuta
Mitbetreuer*in
Benedikt Pittl
DOI
10.25365/thesis.79137
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-14149.64081.355591-9
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Die zunehmende Abhängigkeit von dynamischen Preismodellen wie Spot-Instanzen in öffentlichen Cloud-Umgebungen stellt neue Herausforderungen für das Scheduling und die Zuverlässigkeit von Cloud-Workloads dar. Diese Masterarbeit leistet einen Beitrag zur Modellierung und Bewertung solcher Umgebungen, indem das CloudSim-Plus-Simulationsframework erweitert wird, um einen realistischen Lebenszyklus von Spot-Instanzen zu unterstützen – einschließlich Unterbrechung, vorzeitiger Beendigung, zwischenzeitlichem Ruhezustand (Hibernation) und anschließender Re-Allokation von Instanzen. Die Erweiterung des Frameworks wird sowohl durch synthetische Szenarien als auch durch Simulationen auf Basis des Google-Cluster-Trace-Datensatzes validiert. Aufbauend auf dieser Grundlage wird ein aus der Fachliteratur entnommener Allokationsalgorithmus, HLEM-VMP, an die Bedingungen dynamischer Spot-Märkte angepasst. Seine Leistungsfähigkeit wird mit Basisstrategien verglichen, um Effizienz und Robustheit bei volatilen Cloud-Workloads zu evaluieren. Der Vergleich zeigte eine Reduktion der Anzahl an Unterbrechungen von Spot-Instanzen sowie eine Verringerung der maximalen Unterbrechungsdauer. Insgesamt liefert diese Arbeit sowohl ein Simulationsframework zur Simulation dynamischer Cloud-Umgebungen als auch analytische Erkenntnisse zur Effektivität von Allokationsstrategien und zum Umgang mit Marktrisiken. Sie trägt damit zu einer robusteren und kosteneffizienteren Ressourcenverwaltung im Cloud Computing bei.
Abstract
(Englisch)
The increasing reliance on dynamic pricing models, such as spot instances, in public cloud environments presents new challenges for workload scheduling and reliability. While these models offer cost advantages, they introduce volatility and uncertainty that are not fully addressed by current allocation algorithms or simulation tools. This thesis contributes to the modeling and evaluation of such environments by extending the CloudSim Plus simulation framework to support realistic spot instance lifecycle management, including interruption, termination, hibernation, and reallocation. The enhanced simulator is validated using synthetic scenarios and large-scale simulations based on the Google Cluster Trace dataset. Building on this foundation, the HLEM-VMP allocation algorithm—originally proposed in earlier research—was adapted to operate under dynamic spot market conditions. Its performance was evaluated against baseline allocation strategies to assess its efficiency and resilience in volatile workload environments. The comparison demonstrated a reduction in the number of spot instance interruptions as well as a decrease in the maximum interruption duration. Overall, this work provides both a simulation framework for simulating dynamic cloud behavior and analytical insights into virtual machine allocation performance and market risk, contributing to more robust and cost-effective resource management in cloud computing.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Cloud-Simulationsframework VM-Allokationsalgorithmus Spot-Instanzen Cloud Computing
Schlagwörter
(Englisch)
Cloud Simulation Framework VM Allocation Algorithm Spot Instances Cloud Computing
Autor*innen
Christoph Goldgruber
Haupttitel (Englisch)
Simulating dynamic cloud marketspaces
Hauptuntertitel (Englisch)
modeling spot instance behavior and scheduling with CloudSim Plus
Paralleltitel (Deutsch)
Simulation dynamischer Cloud-Marktumgebungen
Paralleluntertitel (Deutsch)
Modellierung des Spot-Instanz-Verhaltens und des Schedulings mit CloudSim Plus
Publikationsjahr
2025
Umfangsangabe
xiii, 86 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Erich Schikuta
Klassifikationen
54 Informatik > 54.32 Rechnerkommunikation ,
54 Informatik > 54.76 Computersimulation
AC Nummer
AC17626759
Utheses ID
77210
Studienkennzahl
UA | 066 | 926 | |