Αποτελεσματική συνδρομολόγηση εφαρμογών σε συστοιχίες που ελέγχονται από τον Κυβερνήτη

Abstract

Τα συστήματα υπολογιστικού νέφους γίνονται όλο και πιο δημοφιλή για την φιλοξενία ποικίλων εφαρμογών, όπως διαδρασ τικές δικτυακές εφαρμογές, μηχανική μάθηση και υπολογισ τική υψηλών επιδόσεων. Πολλοί οργανισμοί επιλέγουν να τρέχουν τις εφαρμογές τους στο νέφους, καθώς είναι πιο ευέλικτο, οικονομικό και ασφαλές. Υπάρχει πληθώρα παρόχων υπηρεσίων νέφους, από δημόσια νέφη όπως το Google Compute Engine, το Microsoft Azure και τα Amazon Web Services μέχρι ιδιωτικά κέντρα δεδομένων που ενορχηστρώνονται από συστήματα όπως το Mesos και ο Κυβερνήτης. Οι πάροχοι υπηρεσίων νέφους επωφελούνται από την ταυτόχρονη χρήση των πόρων τους από πολλαπλούς ενοίκους και την δημιουργία οικονομιών κλίμακος κατά την δημιουργία μεγάλων κέντρων δεδομένων. Αν και οι πάροχοι υπηρεσιών νέφους πρέπει προβούν σε πολύ μεγάλες επενδύσεις για να κατασκευάσουν, να εξοπλίσουν και να λειτουργήσουν ένα κέντρο δεδομένων, οι διαθέσιμοι πόροι τους παρουσιάζουν χαμηλή χρησιμοποίηση. Ευαίσθητες εφαρμογές θέτουν αυστηρούς στόχους ως προς τον χρόνο απόκρισής τους και ο φόβος παραβίασης των συμφωνεθέντων στόχων οδηγεί τους διαχειριστές των κέντρων δεδομένων στην υπεράριθμη ανάθεση πόρων στις εφαρμογές αυτές, ειδικά όταν δρομολογούνται και μη ευαίσθητες εφαρμογές στα ίδια μηχανήματα. Στα τέλη της δεκαετία του 2000, η μέση χρήση των μηχανημάτων σε ιδιωτικά κέντρα δεδομένων κυμαινόταν μεταξύ 6% και 12%, με τα καλύτερα εξ αυτών να φτάνουν το 30%. Πιο πρόσφατα δεδομένα δείχνουν ότι οι χρησιμοποίηση των μηχανημάτων σε κέντρα δεδομένων της Google έχουν φτάσει το 60%. Πολλοί ερευνητές έχουν προτείνει ιδέες για την αύξηση χρησιμοποίησης των πόρων σε περιβάλλοντα νέφους. Κοινός τόπος των προτάσεων αυτών είναι η αντικατάσταση των στατικών δεσμεύσεων πόρων με δυναμική προσαρμογή ανάλογα με τις ανάγκες των εφαρμογών. Η διπλωματική αυτή εργασία προτείνει ένα σύστημα διαχείρισης πόρων για συστάδες μηχανημάτων που ελέγχονται από τον Κυβερνήτη. Οι χρήστες των μηχανημάτων καθορίζουν στόχους επίδοσης, αντί να δεσμεύουν πόρους. Το προτεινόμενο σύστημα αναλαμβάνει να βρει τους ελάχιστους πόρους που απαιτεί μια ευαίσθητη εφαρμογή προκειμένου να ικανοποιήσει τους στόχους που έχουν τεθεί. Οι υπόλοιποι πόροι ανατίθενται σε μία μη ευαίσθητη εφαρμογή. Η προτεινόμενη υλοποίηση αξιοποιεί δεδομένα από το σύστημα παρακολούθησης Προμηθέας και δεν απαιτεί πρόσβαση σε μετρητές υλικού. Συγκρινόμενο με μια συντηρητική σταθερή δέσμευση πόρων, το προτεινόμενο σύστημα αυξάνει την χρησιμοποίηση των μηχανημάτων κατά 1,6 φορές ενώ οι παραβιάσεις των πόρων αυξάνονται από 4% σε 11%.