एमआईटी से नया सीपीयू लोड बैलेंसर

शेनांगो प्रणाली का उपयोग डेटा केंद्रों में करने की योजना है।

/ तस्वीर मार्को वर्च सीसी द्वारा

प्रदाताओं में से एक के अनुसार, डेटा सेंटर प्रयुक्त उपलब्ध कंप्यूटिंग शक्ति का केवल 20-40%। उच्च भार पर यह सूचक 60% तक पहुंच सकता है. संसाधनों का यह वितरण तथाकथित "ज़ोंबी सर्वर" के उद्भव की ओर ले जाता है। ये ऐसी मशीनें हैं जो अधिकांश समय बेकार पड़ी रहती हैं, जिससे ऊर्जा बर्बाद होती है। आज दुनिया में 30% सर्वर हैं बिना काम के हैं, प्रति वर्ष $30 बिलियन मूल्य की बिजली की खपत करता है।

एमआईटी ने कंप्यूटिंग संसाधनों के अकुशल उपयोग से निपटने का निर्णय लिया।

इंजीनियरिंग टीम विकसित किया प्रोसेसर लोड संतुलन प्रणाली जिसे शेनांगो कहा जाता है। इसका उद्देश्य कार्य बफ़र की स्थिति की निगरानी करना और अटकी हुई प्रक्रियाओं (जो सीपीयू समय प्राप्त नहीं कर सकते) को मुक्त मशीनों में पुनर्वितरित करना है।

शेनांगो कैसे काम करता है

शेनांगो रस्ट और सी++ बाइंडिंग के साथ सी में एक लिनक्स लाइब्रेरी है। प्रोजेक्ट कोड और परीक्षण एप्लिकेशन प्रकाशित किए गए हैं खजाने GitHub पर.

समाधान IOK कर्नेल एल्गोरिथ्म पर आधारित है, जो मल्टीप्रोसेसर सिस्टम के समर्पित कोर पर चलता है। यह एक फ्रेमवर्क का उपयोग करके सीपीयू अनुरोधों का प्रबंधन करता है डीपीडीके, जो एप्लिकेशन को नेटवर्क उपकरणों के साथ सीधे संचार करने की अनुमति देता है।

IOK कर्नेल तय करता है कि किसी विशिष्ट कार्य को किस कर्नेल को सौंपा जाए। एल्गोरिदम यह भी तय करता है कि कितने कोर की आवश्यकता होगी। प्रत्येक प्रक्रिया के लिए, मुख्य कोर (गारंटी) और अतिरिक्त कोर (बर्स्टेबल) निर्धारित किए जाते हैं - बाद वाले को सीपीयू के अनुरोधों की संख्या में तेज वृद्धि की स्थिति में लॉन्च किया जाता है।

IOKernel अनुरोध कतार को इस प्रकार व्यवस्थित किया गया है रिंग बफ़र. प्रत्येक पांच माइक्रोसेकंड में, एल्गोरिदम यह जांचता है कि कोर को सौंपे गए सभी कार्य पूरे हो गए हैं या नहीं। ऐसा करने के लिए, यह बफ़र के सिर की वर्तमान स्थिति की तुलना उसकी पूंछ की पिछली स्थिति से करता है। यदि यह पता चलता है कि पिछली जांच के समय पूंछ पहले से ही कतार में थी, तो सिस्टम बफर अधिभार को नोट करता है और प्रक्रिया के लिए एक अतिरिक्त कोर आवंटित करता है।

लोड वितरित करते समय, उन कोर को प्राथमिकता दी जाती है जिन पर वही प्रक्रिया पहले निष्पादित की गई थी और आंशिक रूप से कैश में रह गई थी, या किसी निष्क्रिय कोर को दी गई थी।

शेनांगो भी यही तरीका अपनाता है काम चोरी. एक एप्लिकेशन को चलाने के लिए आवंटित कोर एक-दूसरे के कार्यों की संख्या की निगरानी करते हैं। यदि एक कोर दूसरों से पहले अपने कार्यों की सूची पूरी कर लेता है, तो वह अपने पड़ोसियों से भार का कुछ हिस्सा "मुक्त" कर लेता है।

फायदे और नुकसान

पर के अनुसार एमआईटी, शेनांगो के इंजीनियर प्रति सेकंड पांच मिलियन अनुरोधों को संसाधित करने और 37 माइक्रोसेकंड का औसत प्रतिक्रिया समय बनाए रखने में सक्षम हैं। विशेषज्ञों का कहना है कि कुछ मामलों में प्रौद्योगिकी डेटा केंद्रों में प्रोसेसर की उपयोग दर को 100% तक बढ़ा सकती है। परिणामस्वरूप, डेटा सेंटर ऑपरेटर सर्वर की खरीद और रखरखाव पर बचत करने में सक्षम होंगे।

समाधान क्षमता मार्क और अन्य विश्वविद्यालयों के विशेषज्ञ। एक कोरियाई संस्थान के प्रोफेसर के अनुसार, एमआईटी प्रणाली वेब सेवाओं में देरी को कम करने में मदद करेगी। उदाहरण के लिए, यह ऑनलाइन स्टोर में उपयोगी होगा. बिक्री के दिनों में पेज लोड होने में एक सेकंड की भी देरी होती है приводит साइट दृश्यों की संख्या में 11% की कमी आई। शीघ्र लोड वितरण से अधिक ग्राहकों को सेवा प्रदान करने में मदद मिलेगी।

तकनीक में अभी भी कमियां हैं - यह मल्टीप्रोसेसर का समर्थन नहीं करती है नुमा-सिस्टम जिसमें चिप्स विभिन्न मेमोरी मॉड्यूल से जुड़े होते हैं और एक दूसरे के साथ "संचार" नहीं करते हैं। इस मामले में, IOK कर्नेल प्रोसेसर के एक अलग समूह के संचालन को विनियमित कर सकता है, लेकिन सभी सर्वर चिप्स को नहीं।

/ तस्वीर टिम रेकमैन सीसी द्वारा

समान प्रौद्योगिकियाँ

अन्य प्रोसेसर लोड संतुलन प्रणालियों में अर्चन शामिल है। यह गणना करता है कि किसी एप्लिकेशन को शुरू होने पर कितने कोर की आवश्यकता होगी, और इस संकेतक के अनुसार प्रक्रियाओं को वितरित करता है। लेखकों के अनुसार, अर्चन में किसी एप्लिकेशन की अधिकतम विलंबता लगभग 10 हजार माइक्रोसेकंड है।

प्रौद्योगिकी को Linux के लिए C++ लाइब्रेरी के रूप में कार्यान्वित किया गया है, और इसका स्रोत कोड यहां उपलब्ध है GitHub.

एक अन्य संतुलन उपकरण ZygOS है। शेनांगो की तरह, प्रौद्योगिकी प्रक्रियाओं को पुनर्वितरित करने के लिए कार्य चोरी पद्धति का उपयोग करती है। ZygOS के लेखकों के अनुसार, टूल का उपयोग करते समय औसत एप्लिकेशन विलंबता लगभग 150 माइक्रोसेकंड है, और अधिकतम लगभग 450 माइक्रोसेकंड है। प्रोजेक्ट कोड भी है सार्वजनिक डोमेन में है.

निष्कर्ष

आधुनिक डेटा केंद्रों का विस्तार जारी है। बढ़ती प्रवृत्ति विशेष रूप से हाइपरस्केल डेटा केंद्रों के बाजार में ध्यान देने योग्य है: अब दुनिया में वहाँ है 430 हाइपरस्केल डेटा सेंटर, लेकिन आने वाले वर्षों में इनकी संख्या 30% तक बढ़ सकती है। इस कारण से, प्रोसेसर लोड संतुलन प्रौद्योगिकियों की काफी मांग होगी। शेनांगो जैसे सिस्टम पहले से ही उपलब्ध हैं अमल में लाना बड़े निगम, और ऐसे उपकरणों की संख्या भविष्य में ही बढ़ेगी।

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स्रोत: www.habr.com