Shenango-järjestelmää on suunniteltu käytettäväksi datakeskuksissa.
/ valokuva
Yhden palveluntarjoajan mukaan datakeskukset vain 20–40 % käytettävissä olevasta laskentatehosta. Suurilla kuormituksilla tämä ilmaisin . Tämä resurssien jakautuminen johtaa niin kutsuttujen "zombie-palvelimien" syntymiseen. Nämä ovat koneita, jotka istuvat käyttämättömänä suurimman osan ajasta tuhlaten energiaa. Nykyään 30% maailman palvelimista kuluttaa sähköä 30 miljardin dollarin arvosta vuodessa.
MIT päätti torjua laskentaresurssien tehotonta käyttöä.
Insinööritiimi prosessorin kuormituksen tasausjärjestelmä nimeltä Shenango. Sen tarkoituksena on valvoa tehtäväpuskurin tilaa ja jakaa jumittuneet prosessit (jotka eivät voi vastaanottaa CPU-aikaa) vapaille koneille.
Kuinka Shenango toimii
Shenango on C-kielinen Linux-kirjasto Rust- ja C++-sidoksilla. Hankkeen koodi ja testihakemukset julkaistaan GitHubissa.
Ratkaisu perustuu IOKernel-algoritmiin, joka toimii moniprosessorijärjestelmän omistetussa ytimessä. Se hallitsee suorittimen pyyntöjä kehyksen avulla , jonka avulla sovellukset voivat kommunikoida suoraan verkkolaitteiden kanssa.
IOKernel päättää, mille ytimille tietty tehtävä delegoidaan. Algoritmi päättää myös kuinka monta ydintä tarvitaan. Jokaiselle prosessille määritetään pääytimet (taattu) ja lisäytimet (purskettavat) - jälkimmäiset käynnistetään, jos prosessorille lähetettyjen pyyntöjen määrä lisääntyy jyrkästi.
IOKernel-pyyntöjono on järjestetty muodossa . Algoritmi tarkistaa viiden mikrosekunnin välein, onko kaikki ytimelle määrätyt tehtävät suoritettu. Tätä varten se vertaa puskurin pään nykyistä sijaintia sen hännän aiempaan sijaintiin. Jos osoittautuu, että häntä oli jo jonossa edellisen tarkistuksen aikaan, järjestelmä panee merkille puskurin ylikuormituksen ja varaa prosessille lisäytimen.
Kuormaa jaettaessa etusijalla ovat ytimet, joissa sama prosessi on suoritettu aiemmin ja jotka jäivät osittain välimuistiin, tai kaikki vapaat ytimet.
Shenango käyttää lisäksi lähestymistapaa . Yhden sovelluksen suorittamiseen varatut ytimet seuraavat toistensa tehtävien määrää. Jos yksi ydin saa tehtäväluettelonsa valmiiksi ennen muita, se "keventää" osan kuormasta naapureiltaan.
Edut ja haitat
Päälle MIT:n insinöörit Shenango pystyy käsittelemään viisi miljoonaa pyyntöä sekunnissa ja ylläpitämään keskimääräistä vasteaikaa 37 mikrosekunnissa. Asiantuntijat sanovat, että joissakin tapauksissa tekniikka voi nostaa datakeskusten prosessorien käyttöasteen 100 prosenttiin. Näin konesalioperaattorit voivat säästää palvelimien hankinnassa ja ylläpidossa.
Ratkaisupotentiaali ja asiantuntijoita muista yliopistoista. Korealaisen instituutin professorin mukaan MIT-järjestelmä auttaa vähentämään viiveitä verkkopalveluissa. Siitä on hyötyä esimerkiksi verkkokaupoissa. Myyntipäivinä sivujen latauksessa on jopa toinen viive sivuston katselukertojen laskuun 11 %. Nopea kuormanjako auttaa palvelemaan enemmän asiakkaita.
Tekniikassa on edelleen haittoja - se ei tue moniprosessoria -järjestelmät, joissa sirut on kytketty eri muistimoduuleihin eivätkä "kommunikoi" toistensa kanssa. Tässä tapauksessa IOKernel voi säädellä erillisen prosessoriryhmän toimintaa, mutta ei kaikkia palvelinsiruja.
/ valokuva
Samanlaisia tekniikoita
Muita prosessorin kuormituksen tasausjärjestelmiä ovat Arachne. Se laskee, kuinka monta ydintä sovellus tarvitsee käynnistyessään, ja jakaa prosesseja tämän indikaattorin mukaan. Kirjoittajien mukaan Arachnen sovelluksen maksimilatenssi on noin 10 tuhatta mikrosekuntia.
Tekniikka on toteutettu C++-kirjastona Linuxille, ja sen lähdekoodi on saatavilla osoitteessa .
Toinen tasapainotustyökalu on ZygOS. Kuten Shenango, tekniikka käyttää työnvarasmenetelmää prosessien uudelleenjakamiseen. ZygOS:n tekijöiden mukaan sovelluksen keskimääräinen latenssi työkalua käytettäessä on noin 150 mikrosekuntia ja maksimi noin 450 mikrosekuntia. Projektin koodi on myös .
Tulokset
Nykyaikaiset palvelinkeskukset jatkavat laajentumistaan Kasvava trendi on erityisen havaittavissa hyperscale-palvelinkeskusten markkinoilla: nyt maailmassa 430 hyperscale-palvelinkeskusta, mutta lähivuosina niiden määrä voi kasvaa 30 %. Tästä syystä prosessorikuormituksen tasaustekniikoilla on suuri kysyntä. Shenangon kaltaiset järjestelmät ovat jo saatavilla suuria yrityksiä, ja tällaisten työkalujen määrä vain kasvaa tulevaisuudessa.
Viestit ensimmäisestä yritys-IaaS-blogista:
Lähde: will.com