{"id":31148,"date":"2019-10-31T21:39:44","date_gmt":"2019-10-31T18:39:44","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/novyj-balansirovshhik-nagruzki-na-cpu-ot-mit\/"},"modified":"2019-10-31T21:39:44","modified_gmt":"2019-10-31T18:39:44","slug":"novyj-balansirovshhik-nagruzki-na-cpu-ot-mit","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/da\/blog\/administrirovanie\/novyj-balansirovshhik-nagruzki-na-cpu-ot-mit","title":{"rendered":"Ny CPU-belaster fra MIT.","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"
Shenango-systemen planl\u00e6gges anvendt i datacentre.<\/h5>\n

\n\"Ny<\/a><\/noindex>
\n\/ \u0444\u043e\u0442\u043e Marco Verch<\/a><\/noindex> CC BY<\/a><\/noindex><\/i><\/p>\n

If\u00f8lge en af udbyderne, datacentre bruger<\/a><\/noindex> kun 20\u201340 % af de tilg\u00e6ngelige beregningsressourcer. Ved h\u00f8je belastninger kan dette tal n\u00e5 op p\u00e5 60 %<\/a><\/noindex>. En s\u00e5dan ressourcefordeling f\u00f8rer til fremkomsten af s\u00e5kaldte \u00abzombie-servere\u00bb. Det er maskiner, der det meste af tiden st\u00e5r stille og spilder elektricitet. I dag st\u00e5r 30 % af serverne i verden uden arbejde<\/a><\/noindex>, hvilket forbruger elektricitet for $30 milliarder om \u00e5ret.<\/p>\n

MIT har besluttet at bek\u00e6mpe ineffektiv ressourceanvendelse.<\/a><\/noindex><\/p>\n

Ingeni\u00f8rteamet har udviklet<\/a><\/noindex> har udviklet et load balancing-system til processorer kaldet Shenango. Dets m\u00e5l er at overv\u00e5ge status p\u00e5 opgavebuffere og omfordele de \u00abfastl\u00e5ste\u00bb processer (som ikke kan f\u00e5 CPU-tid) til ledige maskiner.<\/p>\n

Hvordan Shenango fungerer<\/h2>\n

\nShenango er et Linux-bibliotek i C med bindings til Rust og C++. Kildekoden til projektet og testapplikationer er offentliggjort i repository<\/a><\/noindex> Kildekoden og alle oplysninger<\/p>\n

Kernen i l\u00f8sningen er IOKernel-algoritmen, som k\u00f8rer p\u00e5 et dedikeret kerne i et multiprosessystem. Den h\u00e5ndterer CPU-foresp\u00f8rgsler ved hj\u00e6lp af et framework DPDK<\/a><\/noindex>, der tillader applikationer at interagere direkte med netv\u00e6rksenheder.<\/p>\n

IOKernel beslutter, hvilke kerner der skal tildeles en bestemt opgave. Algoritmen afg\u00f8r ogs\u00e5, hvor mange kerner der er n\u00f8dvendige. For hver proces bestemmes de prim\u00e6re kerner (guaranteed) og sekund\u00e6re (burstable) \u2014 de sidste aktiveres ved pludselig stigning i antallet af CPU-foresp\u00f8rgsler.<\/p>\n

IOKernels foresp\u00f8rgselsk\u00f8 er organiseret som en ringbuffer<\/a><\/noindex>. Hver fem mikrosekunder tjekker algoritmen, om alle opgaver tildelt kernen er udf\u00f8rt. For dette sammenlignes den nuv\u00e6rende placering af bufferens \u00abhoved\u00bb med positionen af dens \u00abhale\u00bb fra den forrige kontrol. Hvis det viser sig, at halen allerede var i k\u00f8en p\u00e5 tidspunktet for den tidligere kontrol, markerer systemet en overbelastning af bufferen og tildeler en ekstra kerne til processen.<\/p>\n

Ved fordeling af belastningen gives prioritet til kernerne, hvor en s\u00e5dan proces tidligere er blevet udf\u00f8rt, og delvist forbliver i cache-hukommelsen, eller til enhver inaktiv kerne.<\/p>\n

\"Ny
\n
\nShenango anvender desuden en tilgang work stealing<\/a><\/noindex>Kernene, der er dedikeret til at arbejde med \u00e9n applikation, overv\u00e5ger antallet af opgaver blandt hinanden. Hvis en kerne afslutter sin opgaveliste hurtigere end de andre, \"aflaster\" den naboerne.<\/p>\n

Fordele og ulemper<\/h2>\n

\nIf\u00f8lge if\u00f8lge<\/a><\/noindex> ingeni\u00f8rer fra MIT, Shenango kan h\u00e5ndtere fem millioner foresp\u00f8rgsler per sekund og opretholde en gennemsnitlig reaktionstid p\u00e5 37 mikrosekunder. Specialister h\u00e6vder, at teknologien i nogle tilf\u00e6lde kan \u00f8ge udnyttelsesgraden af processorer i datacentre til 100%. Som f\u00f8lge heraf vil datacenteroperat\u00f8rer kunne spare p\u00e5 indk\u00f8b og vedligeholdelse af servere.<\/p>\n

Potentialet for l\u00f8sningen prognoserne<\/a><\/noindex> og specialister fra andre universiteter. If\u00f8lge en professor fra et koreansk institut vil systemet fra MIT hj\u00e6lpe med at reducere forsinkelser i webtjenesters ydeevne. For eksempel vil det v\u00e6re nyttigt i onlinebutikker. P\u00e5 udsalgsdage kan selv en sekunds forsinkelse i indl\u00e6sningen af en side angiver<\/a><\/noindex> f\u00f8re til et fald i antallet af bes\u00f8g p\u00e5 siden med 11%. Hurtig belastningsfordeling vil hj\u00e6lpe med at betjene flere kunder.<\/p>\n

Teknologien har dog stadig ulemper - den underst\u00f8tter ikke multiprocessor NUMA<\/a><\/noindex>-systemer, hvor chips er tilsluttet forskellige hukommelsesmoduler og ikke \"kommunikerer\" med hinanden. I dette tilf\u00e6lde kan IOKernel regulere arbejdet i en bestemt gruppe processorer, men ikke alle chips p\u00e5 serveren.<\/p>\n

\"Ny
\n\/ \u0444\u043e\u0442\u043e Tim Reckmann<\/a><\/noindex> CC BY<\/a><\/noindex><\/i><\/p>\n

Lignende teknologier<\/h2>\n

\nBlandt andre systemer til belastningsfordeling p\u00e5 processorer skal Arachne n\u00e6vnes. Den beregner, hvor mange kerner applikationen vil have brug for i det \u00f8jeblik, den startes, og fordeler processerne i overensstemmelse med dette tal. If\u00f8lge forfatterne er den maksimale forsinkelse i applikationsarbejde i Arachne omkring 10.000 mikrosekunder.<\/p>\n

Teknologien er implementeret som et C++-bibliotek til Linux, og dens kildekode er tilg\u00e6ngelig p\u00e5 GitHub<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

Endnu et load balancer-v\u00e6rkt\u00f8j er ZygOS. Ligesom Shenango anvender teknologien metoden work stealing til at omfordele processer. If\u00f8lge forfatterne af ZygOS er den gennemsnitlige forsinkelse i applikationers arbejde, n\u00e5r v\u00e6rkt\u00f8jet bruges, omkring 150 mikrosekunder, mens den maksimale er omkring 450 mikrosekunder. Koden til projektet er ogs\u00e5 tilg\u00e6ngelig for offentligheden<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

Konklusioner<\/h2>\n

\nModerne datacentre forts\u00e6tter med at ekspandere, is\u00e6r er tendensen til v\u00e6kst tydelig p\u00e5 markedet for hyperscale datacentre: i \u00f8jeblikket er der i verden eksisterer<\/noindex> 430 hyper-skalerede datacentre, men allerede i de kommende \u00e5r kan antallet stige med 30%. Af denne grund vil teknologier til belastningsbalancering p\u00e5 processorer v\u00e6re meget efterspurgte. Systemer som Shenango implementeres allerede nu af<\/a><\/noindex> store virksomheder, og i fremtiden vil antallet af s\u00e5danne v\u00e6rkt\u00f8jer kun stige.<\/p>\n

\nIndl\u00e6g fra Den F\u00f8rste Blog om Erhverv IaaS:<\/p>\n