Optimierung der Kosten und Verfügbarkeit von IT-Dienstleistungen durch Lösung eines Redundanz-Allokation-Problems [article]

Sascha Bosse, Sanaz Mostaghim, Klaus Turowski, Martin-Luther Universität, Universitäts- Und Landesbibliothek Sachsen-Anhalt
2018
Zusammenfassung Die Verfügbarkeit von IT-Dienstleistungen ist eine der wichtigsten Qualitätseigenschaften für die Bezieher dieser Dienstleistungen, gibt sie doch an wie hoch die Wahrscheinlichkeit ist, dass ein Dienst zu einem Zeitpunkt in der Lage ist seine Funktion zu erfüllen. Um die erwartete Qualität einer IT-Dienstleistung zu beschreiben, werden Dienstgütevereinbarungen zwischen Anbieter und Kunde geschlossen. Für Erstere ist es entscheidend, die dort beschriebenen Qualitätsgarantien
more » ... itätsgarantien einzuhalten, um Vertragsstrafen oder einen langfristigen Reputationsverlust vorzubeugen. Auf der anderen Seite führt unter anderem steigender Wettbewerbsdruck in der IT-Dienstleistungsbranche dazu, dass Dienstgütevereinbarungen kosteneffizient eingehalten werden müssen. Im Sinne der Fehlertoleranz bedeutet dies, dass die Verfügbarkeit mit den Kosten der Systemkomponenten und der Redundanzmechanismen eines IT-Dienstleistungsdesign abgewogen werden muss. In der klassischen Zuverlässigkeitsanalyse wird dazu ein so genanntes Redundanz-Allokation-Problem definiert, um zum Beispiel ein vorgegebenes Verfügbarkeitsziel zu minimalen Kosten zu erreichen. Aufgrund der Annahme unabhängiger Komponentenausfälle bei der Definition eines solchen Problems sind diese jedoch nicht auf moderne IT-Systeme anwendbar. In der vorliegenden Arbeit wird daher ein Redundanz-Allokation-Problem für IT-Service-Design, das ITRAP, definiert. Es ermöglicht die Einbindung von Abhängigkeiten zwischen den genutzten Infrastruktur-, Hardware-und Softwarekomponenten sowie von fehlerbehafteter menschlicher Interaktion. Damit kann die Realität im Betrieb von IT-Dienstleistungen besser nachgebildet werden. Auf Basis einer Prozedur zur automatischen Erstellung von Diskreten-Ereignis-Simulationen können Meta-Heuristiken geeignete Lösungen für das ITRAP identifizieren. Dabei können sowohl die einkriterielle Optimierung von Verfügbarkeit oder Kosten unter Nebenbedingungen als auch die mehrkriterielle, Pareto-basierte Optimierung beider Aspekte adressiert werden. Der Einsatz des ITRAP in einem Anwendungsfall eines Application Service Provider zeigt, dass andere Designvorschläge als in einem klassischen Ansatz gemacht werden. Durch die realitätsnähere Definition wird damit die Entscheidungsunterstützung für IT-Dienstleistungsdesigner verbessert, um den Kunden von IT-Dienstleistungen hochverfügbare Dienste zu günstigen Konditionen anbieten zu können. ii iii Abstract One of the most important quality attributes to customers of IT services is the service availability. It is defined as the likelihood that a service is in the condition to deliver its function when required. In order to describe the expected service quality, an IT service provider and its consumers agree on service level agreements. Meeting the availability goals defined in these agreements is vital to the providers, since violations will lead to penalty costs and a loss of reputation. On the other hand, increasing competitive pressure is one of the reasons to meet service level objectives with a minimum of cost. One way to achieve the balance between service availability and costs is the selection of suitable components and redundancy mechanisms for a fault-tolerant IT service design. In traditional reliability engineering, a so-called redundancy allocation problem can be defined to achieve, for instance, a defined availability objective with a minimum of cost. However, due to the assumption of independent component failures, these approaches are not applicable to modern IT systems. Therefore, a redundancy allocation problem for IT service design, the ITRAP, is developed in this thesis. In its definition, dependencies between the infrastructure, hardware and software components of an IT service design can be introduced as well as defective operator interaction. Therefore, it provides are more realistic model of IT service operation. In order to identify suitable solutions to the ITRAP, adapted meta-heuristics are utilized which base on an automatic generation procedure for discrete-event simulations. In the ITRAP, the single-objective optimization of availability or costs subject to constraints as well as the multi-objective, Pareto-based optimization of both aspects are addressed. The application of these methods in a use-case of an application service provider demonstrates that other design suggestions are achieved than by a classical approach. Due to the more realistic definition of the ITRAP, the decision support for IT service designers can be improved. Thus, IT service providers are able to offer high-quality services to their customers for reasonable prices. iv v Inhaltsverzeichnis Zusammenfassung i Abstract iii Abbildungsverzeichnis vii Tabellenverzeichnis ix Algorithmenverzeichnis xi Algorithmenverzeichnis
doi:10.25673/4403 fatcat:kgk6wiaex5fpxlakarktakk2oe