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CoopEdge: A Decentralized Blockchain-based Platform for Cooperative Edge Computingを読む
- 1. 2022/2/28 Bcali 輪読 CoopEdge: A Decentralized Blockchain-based Platform for Cooperative Edge Computing Liang Yuan, Qiang He, Siyu Tan, Bo Li, Jiangshan Yu, Feifei Chen, Hai Jin, and Yun Yang. 2020. ACM Proceedings of the Web Conference 2021 (WWW '21) Link: https://dl.acm.org/doi/abs/10.1145/3442381.3449994 Bcali B1 kekeho 1
- 2. Abstract Edge Computing (EC) が注目されている 遠い雲の上にあるクラウドと違い, 端末の近くにサーバーを配置し, 低レイテ ンシで計算するやつ エッジサーバーの計算資源は限られているので, キャパを超えたら計算のオフロー ドをしたい 各エッジサーバーは異なるステークホルダーによって運営されている (例: セルラーの基地局にエッジサーバーが置かれているケースだと, docomo, au, softbankなどが混在している) お互いを信頼できない タスクを受け入れるインセンティブがない オフロード先を(中央からのコントロールではなく)自律的に決定したい Bcali B1 kekeho 2
- 3. Abstract 協調的なECを推進するブロックチェーンベースの分散型プラットフォームである CoopEdgeを提案している オフロードしたくなったら, 報酬を提示して複数の候補を募る "評判"に沿ってオフロード先のサーバーが選ばれる タスク実行のパフォーマンスがブロックチェーンに記録される 記録された履歴は, 評判形成に活用される 信頼・インセンティブ付与に貢献 Hyperledger SawtoothをベースにCoopEdgeを実装し, 性能を評価した →有用性があることが確認された Bcali B1 kekeho 3
- 4. Edge Computingとは 近年, モバイルデバイスの普及, IoTの流行, 自動運転 車, WebXR, オンラインゲーム... レイテンシに敏感なものが多い クラウドはエンドデバイスから遠いところにあるの で, 大きなレイテンシが発生する エンドデバイスになるべく近い位置で計算ができる と, レイテンシが小さくなってうれしい エッジサーバーをキャリアの基地局に置いたり, ア クセスポイントに置いて, そこで計算をやってしま おうというパラダイム Bcali B1 kekeho 4
- 5. 計算のオフロード キャリアの基地局や, アクセスポ イントは小規模なので, クラウド のデータセンターみたいに無限 に近いコンピュティングリソー スを配置することは出来ない キャパを超えてきたら, 近隣のエ ッジサーバーに計算をオフロー ドしたい Bcali B1 kekeho 5
- 6. 計算のオフロード 問題 近隣のエッジサーバーが, 同じ会 社によって運営されているとは 限らない 計算を依頼されたサーバーは, 競 合他社のために真面目に素早く 計算するモチベがない CoopEdgeでインセンティブを 付与していい感じに協力させる Bcali B1 kekeho 6
- 7. CoopEdgeの概要 登場人物 Task Publisher 計算タスクをオフロードしたいエッジサーバー Task Candidate 計算タスクを実行する候補サーバー Task Executer 計算タスクを実行するサーバー(1タスクあたり1つ) Task Recorder Task Executerの実行パフォーマンスを記録するエッジサーバー Bcali B1 kekeho 7
- 8. CoopEdgeの概要 ステップ 1. 計算タスクをオフロードしたいエッジサーバーがTask Publisherとなり, タスクの 要件と基本報酬をすべてのエッジサーバーに公開する 2. 公開されたタスクを受信したエッジサーバーは, 自身とTask Publisher間のネット ワーク遅延を調べる. 遅延がしきい値以内であれば, Task Candidateになることが できる 3. Task PublisherはTask Candidateたちの中から最も信頼できるものを選び, 選択す る. 選択されたエッジサーバーがTask Executerとなる. 4. Task PublisherはタスクをTask Executerにオフロードする Bcali B1 kekeho 8
- 9. CoopEdgeの概要 ステップ 5. Task Executerはタスクを実行し, 結果をTask Publisherに返し, タスクの完了をブ ロードキャストする 6. Task Publisherは完了したタスクに関する情報(実行時間とか)をトランザクション としてまとめ, ブロードキャストする 7. エッジサーバーの評判に基づき, Task Recorderが選択され, Task Recorderがブロ ックを生成する 8. Task Recorderはブロックをブロードキャストし, 他のエッジサーバーが検証し, ブ ロックに投票する. コンセンサスが得られれば, チェーンに記録される Bcali B1 kekeho 9
- 11. インセンティブメカニズム 各エッジサーバーがクレジットを得る方法 Task Executerとして, 時間通りにタスクを完了し, 取引報酬( )を受け 取る 基本報酬 : Task Publisherが決める. 要求した時間内にタスクを完了させれば もらえる 追加報酬 : タスクが要求した時間より早く終わったらもらえる(なるべく頑 張るインセンティブ) Task Recorderとして, ブロックチェーンに正常にトランザクションをコミットし たときに帳簿報酬を受け取る r = r + b r e r b r e Bcali B1 kekeho 11
- 12. インセンティブメカニズム 各エッジサーバーがクレジットを得る方法 : Task Publisherによって公告された基本報酬 : ベースライン追加報酬 : Task Publisherによって公告された最大実行時間 : Task Executerがタスクを完了するのにかかった時間 r = b ⎩ ⎨ ⎧r , δ ≤ δ b ′ e m 0, δ > δ e m r = e ⎩ ⎨ ⎧ , δ < δ δ m λ⋅ δ −δ ( m e) e m 0, δ ≥ δ e m r b ′ λ δ m δ e Bcali B1 kekeho 12
- 13. 評判メカニズム 指数移動平均(EMA)を使う. 最近のトラン ザクションほど高いウェイトを置く. トランザクションあたりの評判は追加報酬 を用いる rp = s n+1 { 0 ρ ⋅ r + 1 − ρ ⋅ rp e n+1 ( ) s n n = 0 n > 0 : 過去 回のトランザクションから得た評 判, : トランザクションの重み が時間とともに減少する速度を調節するパラメ ータ r e rp s n n ρ (0 ≤ ρ ≤ 1) Bcali B1 kekeho 13
- 14. Task Executerの選定 ECなのだから, レイテンシが短いとうれしい レイテンシが短く, かつ評判が高いエッジサーバーにお頼みしたい 選定の方法 1. タスクが公開されたら, Task Candidateたちは我先にとTask Publisherに通知する 2. Task Candidateの評判とレイテンシをMin-Maxで正規化 3. スコアを計算 sc = i w ⋅ 1 rp + i ′ w ⋅ 2 δ i ′ : 正規化された応答時間, : 正規化された評判, : 重み δ i ′ rp i ′ w (w + 1 w = 2 1) Bcali B1 kekeho 14