프리미엄·베이직 인스턴스 혼합 운영을 통한 클라우드 수익 극대화 모델

초록

본 논문은 클라우드 제공자가 프리미엄(예약) 고객과 베이직(온디맨드) 고객을 동시에 서비스하면서, 서버 할당, 에너지 비용, 사용료 및 서비스 불이행에 대한 벌금을 고려한 수익 함수 최적화를 제시한다. 큐잉 이론 기반 모델을 통해 각 풀에 배정할 서버 수를 동적으로 결정하고, 다양한 트래픽·가격·에너지 조건에서 제안 방식이 기존 방법보다 높은 순수익을 달성함을 실험적으로 검증한다.

상세 분석

이 연구는 클라우드 서비스 제공자가 두 종류의 고객군, 즉 사전 예약을 통해 일정 기간 서버 사용 권한을 확보하는 프리미엄 고객과, 필요 시점에 즉시 서버를 할당받는 베이직 고객을 동시에 관리해야 하는 현실적인 상황을 모델링한다. 프리미엄 고객은 예약료와 사용료를 선불 혹은 후불로 지불하며, 예약된 서버가 부족해 작업을 수행하지 못할 경우 제공자는 사전에 정의된 벌금을 지급한다. 반면 베이직 고객은 사용량 기반 요금을 부과받으며, 서비스 거부가 허용되는 베스트‑에포트 방식이다. 이러한 이중 구조는 전통적인 단일 클래스 큐잉 모델로는 충분히 설명되지 않는다. 저자는 M/M/c와 M/M/∞ 형태의 혼합 큐 모델을 도입해 프리미엄 풀은 고정된 서버 수 cₚ를, 베이직 풀은 가변적인 서버 수 c_b를 각각 할당한다. 각 풀에 대한 도착률(λₚ, λ_b)과 서비스률(μ) 를 기반으로 평균 대기시간, 차단 확률, 서버 이용률을 구하고, 이를 수익 함수 R(cₚ, c_b) = 예약료·Nₚ + 사용료·E