Bilanċjar tat-tagħbija tas-CPU ġdid mill-MIT

Is-sistema Shenango hija ppjanata li tintuża fiċ-ċentri tad-dejta.

Bilanċjar tat-tagħbija tas-CPU ġdid mill-MIT
/ ritratt Marco Verch CC BY

Skond wieħed mill-fornituri, ċentri tad-data użu 20–40% biss tal-qawwa tal-kompjuter disponibbli. F'tagħbijiet għoljin dan l-indikatur jista' jilħaq 60%. Din id-distribuzzjoni tar-riżorsi twassal għall-emerġenza tal-hekk imsejħa "servers zombie". Dawn huma magni li joqogħdu inattivi ħafna mill-ħin, jaħlu l-enerġija. Illum 30% tas-servers fid-dinja huma bla xogħol, jikkunsmaw elettriku b'valur ta' $30 biljun fis-sena.

L-MIT iddeċieda li jiġġieled l-użu ineffiċjenti tar-riżorsi tal-kompjuter.

Tim tal-inġinerija żviluppat sistema tal-ibbilanċjar tat-tagħbija tal-proċessur imsejħa Shenango. L-għan tiegħu huwa li jimmonitorja l-istat tal-buffer tal-ħidma u jqassam mill-ġdid proċessi mwaħħla (li ma jistgħux jirċievu ħin tas-CPU) għal magni ħielsa.

Kif jaħdem Shenango

Shenango hija librerija tal-Linux f'C b'rbit Rust u C++. Il-kodiċi tal-proġett u l-applikazzjonijiet tat-test huma ppubblikati fi repożitorji fuq GitHub.

Is-soluzzjoni hija bbażata fuq l-algoritmu IOKernel, li jaħdem fuq qalba dedikata ta 'sistema multiproċessur. Jiġġestixxi t-talbiet tas-CPU billi juża qafas DPDK, li tippermetti li l-applikazzjonijiet jikkomunikaw direttament ma 'tagħmir tan-netwerk.

L-IOKernel jiddeċiedi lil liema kernels jiddelega kompitu speċifiku. L-algoritmu jiddeċiedi wkoll kemm se jkunu meħtieġa qlub. Għal kull proċess, il-qlub prinċipali (garantiti) u oħrajn addizzjonali (burstable) huma determinati - dawn tal-aħħar huma mnedija f'każ ta 'żieda qawwija fin-numru ta' talbiet lis-CPU.

Il-kju tar-rikjesti IOKernel huwa organizzat bħala ring buffer. Kull ħames mikrosekondi, l-algoritmu jiċċekkja biex jara jekk il-kompiti kollha assenjati lill-qalba tlestewx. Biex tagħmel dan, tqabbel il-post attwali tar-ras tal-buffer mal-pożizzjoni preċedenti tad-denb tagħha. Jekk jirriżulta li d-denb kien diġà fil-kju fil-ħin tal-kontroll preċedenti, is-sistema tinnota t-tagħbija żejda tal-buffer u talloka qalba addizzjonali għall-proċess.

Meta tqassam it-tagħbija, tingħata prijorità lill-qlub li fuqhom l-istess proċess kien eżegwit qabel u baqa' parzjalment fil-cache, jew lil xi qlub idle.

Bilanċjar tat-tagħbija tas-CPU ġdid mill-MIT

Shenango wkoll jieħu l-approċċ serq tax-xogħol. Il-qlub allokati biex titmexxa applikazzjoni waħda jimmonitorjaw in-numru ta 'kompiti li għandhom xulxin. Jekk qalba waħda tispiċċa l-lista ta 'kompiti tagħha qabel l-oħrajn, allura "ittaffi" parti mit-tagħbija mill-ġirien tagħha.

Vantaġġi u żvantaġġi

Fuq skond inġiniera mill-MIT, Shenango huwa kapaċi jipproċessa ħames miljun talba kull sekonda u jżomm ħin medju ta 'rispons ta' 37 mikrosekonda. Esperti jgħidu li f'xi każijiet it-teknoloġija tista 'żżid ir-rata ta' utilizzazzjoni tal-proċessuri fiċ-ċentri tad-dejta għal 100%. Bħala riżultat, l-operaturi taċ-ċentru tad-dejta jkunu jistgħu jiffrankaw fuq ix-xiri u l-manutenzjoni tas-servers.

Soluzzjoni Potenzjal tiċċelebra u speċjalisti minn universitajiet oħra. Skont professur minn istitut Korean, is-sistema tal-MIT se tgħin biex tnaqqas id-dewmien fis-servizzi tal-web. Per eżempju, se jkun utli fil-ħwienet online. Fil-ġranet tal-bejgħ hemm saħansitra t-tieni dewmien fit-tagħbija tal-paġna приводит għal tnaqqis fin-numru ta 'veduti tas-sit bi 11%. Id-distribuzzjoni fil-pront tat-tagħbija tgħin biex isservi aktar klijenti.

It-teknoloġija għad għandha żvantaġġi - ma tappoġġjax multiprocessor IN-sistemi li fihom iċ-ċipep huma konnessi ma 'moduli tal-memorja differenti u ma "jikkomunikawx" ma' xulxin. F'dan il-każ, IOKernel jista 'jirregola l-operat ta' grupp separat ta 'proċessuri, iżda mhux iċ-ċipep tas-server kollha.

Bilanċjar tat-tagħbija tas-CPU ġdid mill-MIT
/ ritratt Tim Reckmann CC BY

Teknoloġiji simili

Sistemi oħra tal-ibbilanċjar tat-tagħbija tal-proċessuri jinkludu Arachne. Jikkalkula kemm se jkollha bżonn applikazzjoni ta' cores meta tibda, u tqassam il-proċessi skont dan l-indikatur. Skont l-awturi, il-latenza massima ta 'applikazzjoni f'Arachne hija ta' madwar 10 elf mikrosekondi.

It-teknoloġija hija implimentata bħala librerija C++ għal Linux, u l-kodiċi tas-sors tagħha huwa disponibbli fuq GitHub.

Għodda oħra ta 'ibbilanċjar hija ZygOS. Bħal Shenango, it-teknoloġija tuża l-metodu tas-serq tax-xogħol biex tqassam mill-ġdid il-proċessi. Skont l-awturi ta 'ZygOS, il-latency medja tal-applikazzjoni meta tuża l-għodda hija ta' madwar 150 mikrosekondi, u l-massimu huwa ta 'madwar 450 mikrosekondi. Il-kodiċi tal-proġett huwa wkoll hija fid-dominju pubbliku.

Sejbiet

Iċ-ċentri tad-dejta moderni jkomplu jespandu It-tendenza li qed tiżdied hija speċjalment notevoli fis-suq ta 'ċentri tad-dejta ta' hyperscale: issa fid-dinja hemm 430 ċentru tad-data hyperscale, iżda fis-snin li ġejjin in-numru tagħhom jista 'jiżdied bi 30%. Għal din ir-raġuni, it-teknoloġiji tal-ibbilanċjar tat-tagħbija tal-proċessuri se jkunu fid-domanda kbira. Sistemi bħal Shenango huma diġà disponibbli timplimenta korporazzjonijiet kbar, u n-numru ta 'għodod bħal dawn se jikber biss fil-futur.

Postijiet mill-Ewwel blog dwar IaaS korporattiva:

Sors: www.habr.com

Żid kumment