Balancuesi i ri i ngarkesës në CPU nga MIT

Sistemi Shenango planifikohet të përdoret në qendrat e të dhënave.

Balancuesi i ri i ngarkesës në CPU nga MIT
/ Ń„ĐŸŃ‚ĐŸ Marco Verch CC BY

Sipas njĂ« nga ofruesit, qendrat e tĂ« dhĂ«nave nĂ« kompaninĂ« Hecla Mining, e cila nxjerr argjend dhe metale tĂ« tjera tĂ« çmuara. Kompjuteri Ă«shtĂ« instaluar nĂ« njĂ« stacion nĂ« Alaska, ku pĂ«rdoret pĂ«r tĂ« vlerĂ«suar parametrat e mineralit dhe pĂ«r tĂ« printuar etiketat pĂ«r mostra. Me rastin e kĂ«saj, njĂ« printer po aq i vjetĂ«r po pĂ«rgjigjet pĂ«r etiketa. ËshtĂ« interesante, se shtatĂ« vjet mĂ« parĂ«, njĂ«ri nga inxhinierĂ«t e Hecla Mining nĂ« njĂ« postim nĂ« Reddit vuri nĂ« dukje se "ai nuk ka nevojĂ« tĂ« luajĂ« serinĂ« kanĂ« vetĂ«m 20–40% tĂ« kapaciteteve tĂ« disponueshĂ«m tĂ« pĂ«rpunimit. NĂ« ngarkesa tĂ« larta, ky tregues mund tĂ« arrijĂ« deri nĂ« 60%. NjĂ« shpĂ«rndarje e tillĂ« e burimeve çon nĂ« shfaqjen e ashtuquajturave 'serverĂ« zombi'. KĂ«to janĂ« makina qĂ« kalojnĂ« shumicĂ«n e kohĂ«s pa punĂ«, duke shpenzuar energji elektrike pa nevojĂ«. Sot, 30% e serverĂ«ve nĂ« botĂ« janĂ« tĂ« papunĂ«, duke konsumuar elektricitet nĂ« vlerĂ«n prej $30 miliard nĂ« vit.

Për të luftuar shpenzimin e panevojshëm të burimeve përpunuese, MIT ka vendosur

Ekipi i inxhinierëve zhvilluan një sistem balancimi ngarkese për procesorët të quajtur Shenango. Qëllimi i tij është të monitorojë gjendjen e buffer-it të detyrave dhe të ribalancojë proceset 'e bllokuara' (të cilat nuk mund të marrin kohë procesori) në makina të lira.

Si funksionon Shenango

Shenango është një bibliotekë Linux në gjuhën C me lidhje të Rust dhe C++. Kodi i projektit dhe aplikacionet testuese janë publikuar në repozitorit në GitHub.

Baza e zgjidhjes është algoritmi IOKernel, i cili ekzekutohet në një bërthamë të përkushtuar të një sistemi shumëprocesor. Ai menaxhon kërkesat për CPU me ndihmën e një framework-u DPDK, i cili u jep mundësinë aplikacioneve të ndërveprojnë drejtpërdrejt me pajisjet rrjetit.

IOKernel vendos se cilave bĂ«rtha t'u dĂ«rgojĂ« njĂ« detyrĂ« specifike. Algoritmi gjithashtu vendos se sa bĂ«rtha do tĂ« nevojiten. PĂ«r çdo proces pĂ«rcaktohen bĂ«rthamat e garantuara dhe ato tĂ« dukshme — tĂ« dytat aktivizohen nĂ« rast tĂ« njĂ« rritjeje tĂ« papritur tĂ« numrit tĂ« kĂ«rkesave pĂ«r CPU.

Radhitja e kĂ«rkesave tĂ« IOKernel Ă«shtĂ« organizuar nĂ« formĂ«n e njĂ« buffer-i tĂ« pĂ«rhershĂ«m. Çdo pesĂ« mikrosekonda, algoritmi kontrollon nĂ«se tĂ« gjitha detyrat e caktuara pĂ«r bĂ«rthamĂ«n janĂ« pĂ«rfunduar. PĂ«r kĂ«tĂ«, ai krahasohet me pozicionin aktual 'tĂ« kokĂ«s' sĂ« buffer-it me pozicionin e mĂ«parshĂ«m tĂ« 'bishtit' tĂ« tij. NĂ«se rezulton se bishti ka qenĂ« nĂ« radhĂ« nĂ« momentin e kontrollit tĂ« mĂ«parshĂ«m, sistemi shĂ«non njĂ« mbingarkesĂ« nĂ« buffer dhe alokon njĂ« bĂ«rthamĂ« tĂ« pĂ«rkushtuar pĂ«r procesin.

Kur shpërndahet ngarkesa, përparësi i jepet bërthamave mbi të cilat ky proces është ekzekutuar më parë dhe pjesërisht është mbetur në cache, ose çdo bërthamë që është e papunuar.

Balancuesi i ri i ngarkesës në CPU nga MIT

Shenango gjithashtu përdor qasje vjedhje pune. Bërthat që janë caktuar për të punuar një aplikacion, monitorojnë numrin e detyrave midis tyre. Nëse një bërthamë përfundon listën e detyrave më herët se të tjerat, ajo 'mer' një pjesë të ngarkesës nga fqinjët.

Avantazhet dhe disavantazhet

Sipas autoreve, sistemi do të zvogëlojë shpenzimet për energjinë me dyfish. ingenierëve nga MIT, Shenango është në gjendje të procesojë pesë milion kërkesa në sekondë dhe të ruajë një kohë të mesme reagimi prej 37 mikrosekondash. Specialistët thonë se në disa raste teknologjia është e aftë të rrisë shkallën e përdorimit të procesorëve në qendrat e të dhënave deri në 100%. Si pasojë, operatorët e qendrave të të dhënave do të mund të kursejnë në blerjen dhe mirëmbajtjen e serverëve.

Potenciali i zgjidhjes theksojnë dhe specialistë nga universitete të tjera. Sipas një profesori nga një institut koreano, sistemi nga MIT do të ndihmojë në reduktimin e vonesave në funksionimin e shërbimeve të uebit. Për shembull, ai do të jetë i dobishëm në operimin e dyqaneve online. Në ditët e shitjeve, madje edhe një vonesë e vogël e ngarkesës së faqes çon çon në një ulje prej 11% të numrit të shikimeve të faqes.

ShpĂ«rndarja e menjĂ«hershme e ngarkesave do tĂ« ndihmojĂ« pĂ«r tĂ« shĂ«rbyer mĂ« shumĂ« klientĂ«. NUMAMe teknologjinĂ« ende ka disavantazhe — ajo nuk mbĂ«shtet shumĂ«procesorĂ«t

Balancuesi i ri i ngarkesës në CPU nga MIT
/ Ń„ĐŸŃ‚ĐŸ Tim Reckmann CC BY

-sistemat, në të cilat çipat janë të lidhur me module të ndryshme të memories dhe nuk 'diskutojnë' ndërmjet tyre. Në këtë rast, IOKernel mund të rregullojë funksionimin e një grupi të veçantë të procesorëve, por jo të gjithë çipat e serverit.

Teknologji të ngjashme

Mes sistemeve të tjera të balancimit të ngarkesës së procesorëve, mund të përmendet Arachne. Ajo llogarit se sa bërtha do të nevojiten për një aplikacion në momentin e nisjes, dhe shpërndan proceset përkatësisht. Sipas autorëve, vonesa maksimale e punës së aplikacionit në Arachne është rreth 10 mijë mikrosekonda. GitHub.

Teknologjia Ă«shtĂ« implementuar nĂ« formĂ«n e njĂ« biblioteke C++ pĂ«r Linux, dhe kodi i saj burimor Ă«shtĂ« nĂ« NjĂ« tjetĂ«r mjet balancues — ZygOS. Ashtu si Shenango, teknologjia pĂ«rdor pĂ«r shpĂ«rndarjen e proceseve metodĂ«n e vjedhjes sĂ« punĂ«s. Sipas autorĂ«ve tĂ« ZygOS, vonesa mesatare nĂ« punĂ«n e aplikacioneve gjatĂ« pĂ«rdorimit tĂ« instrumentit Ă«shtĂ« rreth 150 mikrosekonda, dhe maksimumi — rreth 450 mikrosekonda. Kodi i projektit gjithashtu.

Përfundimet

është në qasje të hapur Qendrat e të dhënave moderne vazhdojnë të zgjerohen, sidomos tendenca e rritjes është evidente në tregun e qendrave të të dhënave hyperscale: tani në botë ekzistojnë 430 qendra të dhënash hyper-skalë, por brenda disa viteve numri i tyre mund të rritet me 30%. Për këtë arsye, teknologjitë e balancimit të ngarkesës së procesorëve do të jenë shumë të kërkuara. Sistemet, të ngjashme me Shenango, tashmë janë korporatat e mëdha, dhe në të ardhmen numri i këtyre instrumenteve do të rritet vetëm.

Postime nga Blogu i Parë për IaaS të korporatave:

Burimi: habr.com

Bleni hostim tĂ« besueshĂ«m pĂ«r faqe me mbrojtje nga DDoS, serverĂ« VPS VDS đŸ”„ Bleni hostim tĂ« besueshĂ«m pĂ«r faqe me mbrojtje nga DDoS, serverĂ« VPS VDS | ProHoster