ومن المخطط استخدام نظام Shenango في مراكز البيانات.
/ صورة
وفقا لأحد مقدمي مراكز البيانات فقط 20-40% من قوة الحوسبة المتاحة. في الأحمال العالية هذا المؤشر . يؤدي هذا التوزيع للموارد إلى ظهور ما يسمى بـ "خوادم الزومبي". هذه هي الآلات التي تظل خاملة معظم الوقت، مما يؤدي إلى إهدار الطاقة. اليوم 30% من الخوادم في العالم وتستهلك ما قيمته 30 مليار دولار من الكهرباء سنويا.
قرر معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا مكافحة الاستخدام غير الفعال لموارد الحوسبة.
فريق الهندسة نظام موازنة حمل المعالج يسمى Shenango. والغرض منه هو مراقبة حالة المخزن المؤقت للمهام وإعادة توزيع العمليات المتوقفة (التي لا يمكنها استقبال وقت وحدة المعالجة المركزية) على الأجهزة المجانية.
طريقة عمل شينانجو
Shenango هي مكتبة Linux في لغة C مع روابط Rust وC++. يتم نشر رمز المشروع وتطبيقات الاختبار في على جيثب.
يعتمد الحل على خوارزمية IOKernel، التي تعمل على نواة مخصصة لنظام متعدد المعالجات. يدير طلبات وحدة المعالجة المركزية باستخدام إطار عمل ، والذي يسمح للتطبيقات بالاتصال مباشرة بأجهزة الشبكة.
يقرر IOKernel النوى التي سيتم تفويض مهمة معينة إليها. وتقرر الخوارزمية أيضًا عدد النوى المطلوبة. لكل عملية، يتم تحديد النوى الرئيسية (المضمونة) والنوى الإضافية (القابلة للانفجار) - يتم إطلاق الأخيرة في حالة حدوث زيادة حادة في عدد الطلبات المقدمة إلى وحدة المعالجة المركزية.
يتم تنظيم قائمة انتظار طلبات IOKernel على النحو التالي: . كل خمسة ميكروثانية، تتحقق الخوارزمية لمعرفة ما إذا كانت جميع المهام المخصصة للنواة قد اكتملت. وللقيام بذلك، فإنه يقارن الموقع الحالي لرأس المخزن المؤقت مع الموضع السابق لذيله. إذا اتضح أن الذيل كان موجودًا بالفعل في قائمة الانتظار في وقت الفحص السابق، فسيلاحظ النظام التحميل الزائد للمخزن المؤقت ويخصص نواة إضافية للعملية.
عند توزيع الحمل، يتم إعطاء الأولوية للنوى التي تم تنفيذ نفس العملية عليها مسبقًا وبقيت جزئيًا في ذاكرة التخزين المؤقت، أو لأي نوى خاملة.
يأخذ Shenango هذا النهج أيضًا . تقوم النوى المخصصة لتشغيل تطبيق واحد بمراقبة عدد المهام التي يقوم بها كل منها. إذا أنهى أحد النوى قائمة مهامه قبل النوى الأخرى، فإنه "يخفف" جزءًا من العبء عن جيرانه.
مزايا وعيوب
في مهندسون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، شينانغو قادر على معالجة خمسة ملايين طلب في الثانية والحفاظ على متوسط وقت استجابة يبلغ 37 ميكروثانية. ويقول الخبراء أنه في بعض الحالات يمكن للتكنولوجيا أن تزيد من معدل استخدام المعالجات في مراكز البيانات إلى 100%. ونتيجة لذلك، سيتمكن مشغلو مراكز البيانات من التوفير في شراء وصيانة الخوادم.
إمكانات الحل ومتخصصين من جامعات أخرى. ووفقا لأستاذ من معهد كوري، فإن نظام معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا سيساعد في تقليل التأخير في خدمات الويب. على سبيل المثال، سيكون من المفيد في المتاجر عبر الإنترنت. وفي أيام المبيعات، يكون هناك تأخير ثانٍ في تحميل الصفحة إلى انخفاض عدد مشاهدات الموقع بنسبة 11%. سيساعد توزيع التحميل الفوري في خدمة المزيد من العملاء.
لا تزال التكنولوجيا بها عيوب - فهي لا تدعم المعالجات المتعددة - الأنظمة التي ترتبط فيها الرقائق بوحدات ذاكرة مختلفة ولا "تتواصل" مع بعضها البعض. في هذه الحالة، يمكن لـ IOKernel تنظيم عمل مجموعة منفصلة من المعالجات، ولكن ليس جميع شرائح الخادم.
/ صورة
تقنيات مماثلة
تشمل أنظمة موازنة تحميل المعالج الأخرى Arachne. فهو يحسب عدد النوى التي سيحتاجها التطبيق عند بدء تشغيله، ويوزع العمليات وفقًا لهذا المؤشر. وفقًا للمؤلفين، يبلغ الحد الأقصى لزمن الاستجابة للتطبيق في أراكني حوالي 10 آلاف ميكروثانية.
يتم تطبيق هذه التقنية كمكتبة C++ لنظام التشغيل Linux، ورمز مصدرها متاح على .
أداة موازنة أخرى هي ZygOS. مثل Shenango، تستخدم التكنولوجيا طريقة سرقة العمل لإعادة توزيع العمليات. وفقًا لمؤلفي ZygOS، يبلغ متوسط زمن الوصول للتطبيق عند استخدام الأداة حوالي 150 ميكروثانية، والحد الأقصى حوالي 450 ميكروثانية. رمز المشروع هو أيضا .
النتائج
تستمر مراكز البيانات الحديثة في التوسع، ويُلاحظ الاتجاه المتزايد بشكل خاص في سوق مراكز البيانات فائقة الحجم: الآن في العالم 430 مركز بيانات واسع النطاق، ولكن في السنوات المقبلة قد يزيد عددهم بنسبة 30٪. لهذا السبب، سيكون هناك طلب كبير على تقنيات موازنة تحميل المعالج. أنظمة مثل Shenango متاحة بالفعل الشركات الكبيرة، وعدد هذه الأدوات سوف ينمو في المستقبل.
منشورات من المدونة الأولى حول IaaS للشركات:
المصدر: www.habr.com