Analisando O Desempenho De Banco De Dados Multi Inquilino Em Nuvem

Abstract. Computação em nuvem é uma tendência de tecnologia com o objetivo de proporcionar serviços sob demanda de pagamento baseado no uso. Para melhorar a utilização dos recursos, os provedores implementam técnicas multi-inquilino para sistemas de banco de dados. Existem muitos modelos multi-inquilino, cada um com diferentes níveis de isolamento e desempenho. Entretanto, estes modelos não têm sido avaliados sob a perspectiva de desempenho. Este artigo apresenta uma análise de experimentos para medir a variação de desempenho de sistemas de banco de dados multi-inquilino em nuvem. Foram utilizados diferentes bancos de dados para representar um ambiente real. Os resultados mostram que o sistema de banco de dados inuencia diretamente no isolamento entre inquilinos e no tempo de resposta das consultas. Por m, o trabalho fornece alguns direcionamentos para utilização de banco dados multi-inquilinos em nuvem.

Categories and Subject Descriptors: H.Information Systems [H.m. Miscellaneous]: Databases

Keywords: Banco de Dados, Desempenho, Multi-inquilino

1. INTRODUÇÃO

Computação em nuvem é uma tendência recente de tecnologia cujo objetivo é proporcionar serviços de Tecnologia da Informação (TI) sob demanda com pagamento baseado no uso [Agrawal et al. 2010]. Ambientes em nuvem são baseados em técnicas de virtualização para melhorar a utilização dos recur- sos. Neste ambiente, cada máquina física comporta um número variável de máquinas virtuais (VM), de acordo com a capacidade de hardware disponível na máquina física. Sistemas de gerenciamento de banco de dados (SGBDs) são candidatos potenciais para a implantação em nuvem. Isso ocorre porque, em geral, as instalações destes sistemas são complexas e envolvem grande quantidade de dados, ocasionando custo elevado, tanto em hardware quanto em software [Elmore et al. 2011]. Na nuvem, o usuário do serviço tem algumas garantias, tais como: desempenho e disponibilidade. Essas garantias de qualidade do serviço (QoS) são denidas entre o provedor do serviço e o usuário, e expressas por meio de acordo de nível de serviço (SLA) [Sousa et al. 2010]. Este acordo consiste de contratos que especicam um nível de qualidade que deve ser atendido, e penalidades em caso de falha. Muitas empresas dependem de SLA, por exemplo, para exibir uma página web dentro de um determinado intervalo de tempo. Essas empresas esperam que os provedores de nuvem forneçam garantias de qualidade utilizando SLAs com base em características de desempenho. Contudo, em geral, os provedores baseiam seus SLAs apenas na disponibilidade dos serviços oferecidos, ao passo que os serviços em nuvem apresentam uma variabilidade de desempenho bastante elevada. Portanto, é essencial que os provedores ofereçam SLAs baseados em desempenho para os usuários [Sousa et al. 2012]. Para melhorar o gerenciamento dos recursos e reduzir custos, os provedores implementam o com- partilhamento de recursos entre inquilinos [Barker et al. 2012]. O conceito de multi-inquilino é uma

Simpósio Brasileiro de Bancos de Dados - SBBD 2012 Short Papers

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técnica para consolidar aplicações de diversos inquilinos em um único sistema. Esta técnica é fre- quentemente utilizada para eliminar a necessidade de sistemas separados para cada inquilino. Por exemplo, um inquilino pode ser um usuário utilizando uma aplicação que acessa um SGBD ou um SGBD instalado em uma infraestrutura. SGBDs multi-inquilino têm sido utilizados para hospedar diversos inquilinos (bancos de dados) dentro de um único sistema, permitindo o compartilhamento ecaz de recursos em diferentes níveis de abstração e isolamento [Elmore et al. 2011]. De acordo com [Chaudhuri 2012], um desao interessante é desenvolver técnicas para garantir o desempenho de SGBDs multi-inquilino. Por outro lado, antes de elaborar novas técnicas, é necessário compreender como a carga de trabalho de um inquilino inuencia os demais e ainda o isolamento proporcionado por um SGBD para evitar a interferência entre os inquilinos. Este problema é abordado em alguns trabalhos [Elmore et al. 2011] [Ahmad and Bowman 2011] [Xiong et al. 2011] [Lang et al. 2012] [Hatem A. Mahmoud and El-Abbadi 2012]. Contudo, os trabalhos não tratam aspectos de desempenho, pois são orientados a recursos (o foco é consolidar a maior quantidade de inquilinos no mesmo hardware ou VM) e/ou não vericam o isolamento de cada SGBD. Este artigo mostra uma análise de um conjunto de experimentos para medir a variação do de- sempenho de sistemas de banco de dados multi-inquilino em nuvem. Para tanto, foram utilizados diferentes bancos de dados para representar um ambiente real. De acordo com nosso estudo, este é o primeiro trabalho que analisa detalhadamente a interferência entre inquilinos e sua relação com o desempenho. Os resultados do estudo permitem compreender e conceber novas técnicas para tratar a questão de desempenho de SGBDs multi-inquilino. O trabalho está organizado da seguinte forma. A seção 2 apresenta, resumidamente, os conceitos básicos relacionados ao estudo. Na seção 3, são apresentadas a metodologia e o ambiente utilizado. A seção 4 apresenta os experimentos e os resultados. A seção 5 comenta sobre e discute os trabalhos relacionados; e, nalmente, a seção 6 contém as conclusões.

2. MODELOS MULTI-INQUILINO PARA BANCOS DE DADOS

O termo multi-inquilino é uma estratégia utilizada para compartilhar recursos. Um inquilino é denido de acordo com o contexto onde se encontra inserido; por exemplo, um inquilino pode ser um banco de dados em relação ao SGBD. Existem vários modelos de multi-inquilino que podem compartilhar desde máquinas físicas até tabelas. Por exemplo, a empresa Salesforce.com [Salesforce 2012] utiliza o modelo de tabela compartilhada [Weissman and Bobrowski 2009], enquanto [Soror et al. 2008] utilizam o modelo de VM compartilhada para melhorar a utilização dos recursos. Algumas características do gerenciamento de dados em nuvem aumentam a relevância de outros modelos de SGBDs multi- inquilino. Para melhorar a compreensão destes modelos, [Elmore et al. 2011] propõem uma nova classicação, como mostra a Tabela I. A Tabela I estabelece uma relação entre modelos de bancos de dados multi-inquilino e os modelos de serviço da computação em nuvem, infraestrutura como serviço (IaaS), plataforma como serviço (PaaS) e software como serviço (SaaS).

Modo de Compartilhamento Isolamento IaaS PaaS SaaS 1. Hardware VM x 2. Máquina Virtual (VM) Usuário SO x 3. Sistema Operacional (SO) Instância do BD x 4. Instância BD x 5. Banco de Dados Esquema x 6. Tabela Tupla x

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