Sistem Shenango je predviden za uporabo v podatkovnih centrih.
/ fotografija
Po besedah enega od ponudnikov podatkovni centri le 20–40 % razpoložljive računalniške moči. Pri visokih obremenitvah ta indikator . Ta porazdelitev virov vodi v nastanek tako imenovanih "zombi strežnikov". To so stroji, ki večino časa mirujejo in zapravljajo energijo. Danes 30% strežnikov na svetu , ki porabi 30 milijard dolarjev električne energije na leto.
MIT se je odločil za boj proti neučinkoviti uporabi računalniških virov.
Inženirska ekipa sistem za uravnoteženje obremenitve procesorja, imenovan Shenango. Njegov namen je spremljati stanje vmesnega pomnilnika opravil in prerazporediti obtičale procese (ki ne morejo prejeti časa procesorja) na proste stroje.
Kako Shenango deluje
Shenango je knjižnica Linuxa v C z vezavami Rust in C++. Koda projekta in testne aplikacije so objavljene v na GitHubu.
Rešitev temelji na algoritmu IOKernel, ki deluje na namenskem jedru večprocesorskega sistema. Upravlja zahteve procesorja z uporabo ogrodja , ki aplikacijam omogoča neposredno komunikacijo z omrežnimi napravami.
IOKernel se odloči, katerim jedrom bo dodelil določeno nalogo. Algoritem tudi odloči, koliko jeder bo potrebnih. Za vsak proces so določena glavna jedra (zajamčena) in dodatna (burstable) - slednja se sprožijo v primeru močnega povečanja števila zahtev do CPU.
Čakalna vrsta zahtev IOKernel je organizirana kot . Vsakih pet mikrosekund algoritem preveri, ali so dokončane vse naloge, dodeljene jedru. Da bi to naredil, primerja trenutno lokacijo glave odbojnika s prejšnjim položajem njegovega repa. Če se izkaže, da je bil rep v času prejšnjega preverjanja že v čakalni vrsti, sistem zabeleži preobremenitev medpomnilnika in procesu dodeli dodatno jedro.
Pri porazdelitvi obremenitve imajo prednost jedra, na katerih je bil prej izveden isti proces in so delno ostala v predpomnilniku, ali morebitna nedejavna jedra.
Shenango dodatno uporablja pristop . Jedra, dodeljena za izvajanje ene aplikacije, spremljajo število nalog, ki jih ima drug drugega. Če eno jedro konča svoj seznam opravil pred drugimi, potem "razbremeni" del obremenitve svojih sosedov.
Prednosti in slabosti
Na inženirjev z MIT je Shenango sposoben obdelati pet milijonov zahtevkov na sekundo in vzdrževati povprečni odzivni čas 37 mikrosekund. Strokovnjaki pravijo, da lahko tehnologija v nekaterih primerih poveča stopnjo izkoriščenosti procesorjev v podatkovnih centrih na 100 %. Posledično bodo operaterji podatkovnih centrov lahko prihranili pri nakupu in vzdrževanju strežnikov.
Potencial rešitve in strokovnjaki z drugih univerz. Po mnenju profesorja s korejskega inštituta bo sistem MIT pomagal zmanjšati zamude pri spletnih storitvah. Uporaben bo na primer v spletnih trgovinah. Na razprodajne dni pride do sekundne zamude pri nalaganju strani do zmanjšanja števila ogledov strani za 11 %. Hitra porazdelitev obremenitve bo pomagala služiti več strankam.
Tehnologija ima še vedno pomanjkljivosti - ne podpira večprocesorja -sistemi, v katerih so čipi povezani z različnimi pomnilniškimi moduli in med seboj ne »komunicirajo«. V tem primeru lahko IOKernel regulira delovanje ločene skupine procesorjev, ne pa vseh strežniških čipov.
/ fotografija
Podobne tehnologije
Drugi sistemi za uravnoteženje obremenitve procesorja vključujejo Arachne. Izračuna, koliko jeder bo aplikacija potrebovala, ko se zažene, in porazdeli procese glede na ta indikator. Po mnenju avtorjev je največja latenca aplikacije v Arachne približno 10 tisoč mikrosekund.
Tehnologija je implementirana kot knjižnica C++ za Linux, njena izvorna koda pa je na voljo na .
Drugo orodje za uravnoteženje je ZygOS. Tako kot Shenango tudi tehnologija uporablja metodo kraje dela za prerazporeditev procesov. Po mnenju avtorjev ZygOS je povprečna zakasnitev aplikacije pri uporabi orodja približno 150 mikrosekund, največja pa približno 450 mikrosekund. Projektna koda je tudi .
Ugotovitve
Sodobni podatkovni centri se še naprej širijo. Trend naraščanja je še posebej opazen na trgu hiperrazširljivih podatkovnih centrov: zdaj v svetu 430 hiperrazširjenih podatkovnih centrov, vendar se lahko v prihodnjih letih njihovo število poveča za 30 %. Zaradi tega bo veliko povpraševanje po tehnologijah za uravnoteženje obremenitve procesorja. Sistemi, kot je Shenango, so že na voljo velike korporacije, število tovrstnih orodij pa bo v prihodnosti le še naraščalo.
Objave iz prvega bloga o korporativnem IaaS:
Vir: www.habr.com