من المخطط استخدام نظام Shenango في مراكز البيانات.
/ الصورة Marco Verch CC BYوفقًا لأحد الموفرين ،
تستخدم مراكز البيانات 20-40٪ فقط من طاقة الحوسبة المتاحة. في الأحمال العالية ،
يمكن أن يصل هذا الرقم
إلى 60٪ . هذا التوزيع للموارد يؤدي إلى ظهور ما يسمى ب "خوادم الزومبي". هذه هي الآلات التي تقف في وضع الخمول معظم الوقت ، وتهدر الطاقة. اليوم ، 30٪ من خوادم العالم
لا تعمل ، وتستهلك الكهرباء بمبلغ 30 مليار دولار في السنة.
قرر معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا التعامل مع الاستخدام غير الفعال لموارد الحوسبة.
قام فريق من المهندسين
بتطوير نظام موازنة التحميل للمعالجات تسمى Shenango. والغرض منه هو مراقبة حالة المخزن المؤقت للمهمة وإعادة توزيع عمليات "التعلق" (التي لا يمكنها تلقي وقت المعالج) لتحرير الأجهزة.
كيف يعمل Shenango
Shenango هي مكتبة Linux تستند إلى C مع ارتباطات Rust و C ++. يتم نشر رمز المشروع وتطبيقات الاختبار في
المستودع على جيثب.
أساس الحل هو خوارزمية IOKernel ، والتي تعمل على أساس مخصص لنظام متعدد المعالجات. يدير طلبات وحدة المعالجة المركزية باستخدام إطار عمل
DPDK ، والذي يسمح للتطبيقات بالتفاعل مباشرة مع أجهزة الشبكة.
يقرر IOKernel النوى التي تنقل مهمة معينة. تقرر الخوارزمية أيضًا عدد النوى اللازمة. لكل عملية ، يتم تحديد النواة الرئيسية (المضمونة) والإضافية (القابلة للانفجار) - يتم إطلاق النواة الثانية في حالة حدوث زيادة حادة في عدد الطلبات إلى وحدة المعالجة المركزية.
يتم تنظيم قائمة انتظار طلب IOKernel كمخزن
مؤقت للرنين . كل خمسة ميكروثانية ، تقوم الخوارزمية بالتحقق مما إذا كانت جميع المهام المعينة للنواة قد اكتملت. للقيام بذلك ، يقارن الموقع الحالي لـ "رأس" المخزن المؤقت مع الموضع السابق لـ "الذيل". إذا اتضح أن الذيل كان بالفعل في قائمة الانتظار في وقت الفحص السابق ، فإن النظام يلاحظ وجود فرط في المخزن المؤقت ويخصص نواة إضافية لهذه العملية.
عند توزيع الحمل ، يتم إعطاء الأولوية للنواة التي أجريت عليها نفس العملية في وقت سابق وبقيت جزئيًا في ذاكرة التخزين المؤقت ، أو على أي حبات خاملة.
Shenango يأخذ نهج
سرقة العمل . ترصد النواة المخصصة لتشغيل تطبيق واحد عدد المهام لبعضها البعض. إذا انتهى أحد النواة من قائمة المهام الخاصة به في وقت سابق عن المهام الأخرى ، فسيؤدي ذلك إلى "إزالة" جزء من الحمل من جيرانه.
مزايا وعيوب
وفقًا للمهندسين في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، فإن Shenango قادرة على معالجة خمسة ملايين طلب في الثانية والحفاظ على متوسط وقت الاستجابة يبلغ 37 ميكروثانية. يقول الخبراء إنه في بعض الحالات ، يمكن للتكنولوجيا زيادة استخدام المعالجات في مراكز البيانات إلى 100٪. نتيجة لذلك ، سيتمكن مشغلو مراكز البيانات من التوفير عند شراء وصيانة الخوادم.
يتم ملاحظة الحلول المحتملة أيضًا
بواسطة متخصصين من جامعات أخرى. وفقًا لأستاذ من المعهد الكوري ، فإن نظام معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا سيساعد في تقليل التأخير في عمل خدمات الويب. على سبيل المثال ، إنه مفيد في تشغيل المتاجر عبر الإنترنت. في أيام المبيعات ، يؤدي التأخير الثاني في تحميل الصفحة إلى انخفاض في عدد مرات مشاهدة الموقع بنسبة 11٪. ستساعد موازنة التحميل عبر الإنترنت في خدمة المزيد من العملاء.
لا تزال التكنولوجيا بها عيوب - فهي لا تدعم أنظمة
NUMA متعددة المعالجات التي تتصل فيها الرقائق بوحدات ذاكرة مختلفة ولا "تتواصل" مع بعضها البعض. في هذه الحالة ، يمكن لـ IOKernel تنظيم عمل مجموعة منفصلة من المعالجات ، ولكن ليس جميع شرائح الخادم.
/ الصورة تيم ريكمان CC BYتكنولوجيا مماثلة
من بين أنظمة موازنة تحميل المعالج الأخرى ، يمكن تمييز Arachne. يحسب عدد النوى التي سيحتاجها التطبيق في وقت إطلاقه ، ويوزع العمليات وفقًا لهذا المؤشر. وفقًا للمؤلفين ، يبلغ الحد الأقصى لتأخير التطبيق في Arachne حوالي 10 آلاف ميكروثانية.
يتم تطبيق التكنولوجيا كمكتبة C ++ لنظام Linux ، ويكون كود المصدر الخاص بها على
GitHub .
أداة موازنة أخرى هي ZygOS. مثل Shenango ، تستخدم التكنولوجيا طريقة سرقة العمل لإعادة توزيع العمليات. وفقًا لمؤلفي ZygOS ، يبلغ متوسط التأخير في التطبيق عند استخدام الأداة حوالي 150 ميكروثانية ، والحد الأقصى حوالي 450 ميكروثانية. رمز المشروع هو أيضا
في المجال العام .
النتائج
تستمر مراكز البيانات الحديثة في التوسع ، خاصة أن الاتجاه التصاعدي ملحوظ في سوق مراكز البيانات الفائقة: يوجد الآن في العالم 430 مركز بيانات فائق الحجم ، ولكن في السنوات المقبلة قد يزيد عددها بنسبة 30٪. لهذا السبب ، ستكون تقنيات موازنة تحميل وحدة المعالجة المركزية في طلب كبير. يتم بالفعل
تنفيذ أنظمة مثل Shenango من
قبل الشركات الكبيرة ، وفي المستقبل سوف يزداد عدد هذه الأدوات.
المشاركات من مدونة IaaS للشركات الأولى: