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Améliorer la gestion des ressources dans le calcul sans serveur

Stratégies pour une meilleure allocation des ressources sur les plateformes serverless.

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L'informatique sans serveur, c'est une façon de créer et de faire tourner des applis sans avoir à gérer les serveurs qui sont en dessous. Ça veut dire que les devs peuvent se concentrer plus sur l'écriture de code et moins sur la gestion des serveurs. Ils paient juste pour le temps où leur code fonctionne, au lieu de payer pour de l'espace serveur qui pourrait rester inactif. Ce modèle aide les entreprises à économiser de l'argent et à gérer leurs ressources de manière plus efficace.

Défis de l'informatique sans serveur

Malgré ses avantages, l'informatique sans serveur fait face à plusieurs défis, surtout au niveau de la gestion des ressources. Quand on utilise des plateformes sans serveur, la façon dont les ressources sont allouées et utilisées peut être compliquée. Si trop de ressources sont allouées, ça mène à du gaspillage, tandis que trop peu peut causer des problèmes de performance.

Problèmes d'utilisation des ressources

En pratique, les fonctions sans serveur n'utilisent souvent pas pleinement les ressources qu'on leur donne. Ça peut arriver pour deux raisons principales :

  1. Les utilisateurs allouent souvent plus de ressources que nécessaire pour éviter les problèmes de performance.
  2. La charge sur les instances sans serveur varie beaucoup, ce qui fait que certaines instances n'ont pas assez de travail et n'utilisent pas pleinement leurs ressources.

Ces problèmes entraînent un gaspillage significatif de ressources.

Complexité de la planification

La planification dans les plateformes sans serveur est cruciale parce que ça détermine combien les ressources sont bien utilisées. Les méthodes actuelles peuvent avoir du mal à suivre les changements rapides de la demande pour les fonctions sans serveur. Les systèmes de planification traditionnels nécessitent généralement du temps pour analyser les données et prendre des décisions, ce qui peut causer des retards.

Optimiser l'utilisation des ressources

Améliorer l'utilisation des ressources dans l'informatique sans serveur est une tâche continue. Ça implique de créer de meilleures techniques de planification qui peuvent réagir rapidement aux changements de demande tout en garantissant que la qualité de service (QoS) est maintenue.

Techniques pour une meilleure planification

Il y a plusieurs techniques qui peuvent aider :

  1. Planification Adaptative : Ça peut ajuster les ressources allouées en fonction de la demande en temps réel.
  2. Équilibrage de charge : Ça répartit les charges de travail uniformément sur les ressources disponibles pour minimiser le risque qu'une seule ressource soit surchargée.
  3. Analyse Prédictive : Utiliser des données pour prévoir la demande avant qu'elle ne se produise peut mener à une allocation de ressources plus proactive.

Notre approche pour améliorer la performance sans serveur

Notre approche se concentre sur l'équilibre entre efficacité et praticité dans l'allocation des ressources pour les plateformes sans serveur. On vise à améliorer la façon dont les systèmes sans serveur prédisent la demande de ressources tout en minimisant les coûts associés à la planification.

Planification pré-décisionnelle

Une stratégie clé est d'implémenter la planification pré-décisionnelle. Ça veut dire prévoir la performance d'une fonction en fonction de sa charge attendue avant de la déployer. En faisant ça, on peut s'assurer que les fonctions se voient attribuer la bonne quantité de ressources avant d'en avoir besoin.

Scalabilité en deux étapes

Un autre aspect important de notre approche est la scalabilité en deux étapes. Ça permet au système de réagir plus rapidement aux changements de demande tout en minimisant les frais généraux associés à la scalabilité. Quand la demande baisse, le système peut temporairement réduire le nombre d'instances actives sans les évincer immédiatement. Ça aide à éviter les retards et les coûts associés aux démarrages à froid, où une instance de fonction doit être initialisée de zéro.

Implémentation de nos techniques

On a développé un prototype qui intègre ces stratégies et on l'a testé dans des scénarios réels. Notre système vise à montrer des améliorations significatives tant en performance qu'en utilisation des ressources.

Test et évaluation

Les tests impliquaient des applications réelles qui ont fourni des métriques de performance précieuses. On a comparé notre prototype avec des systèmes existants pour mesurer les améliorations.

Résultats des tests en conditions réelles

Les résultats étaient prometteurs. Notre approche a montré une utilisation des ressources jusqu'à 54,8 % plus efficace par rapport aux systèmes existants tout en maintenant un taux de violation de QoS en dessous des niveaux acceptables.

Insights tirés de l'implémentation

Grâce à nos tests, on a appris plusieurs leçons importantes sur la gestion des ressources dans l'informatique sans serveur :

  1. Prévisibilité des ressources : Des prévisions fiables des besoins en ressources peuvent réduire significativement le gaspillage.
  2. Réaction rapide aux changements de charge : Des ajustements rapides de l'allocation des ressources pendant les pics de demande aident à maintenir la performance et à éviter les retards.
  3. L'expérience utilisateur compte : Garder un œil sur la façon dont les changements affectent l'expérience utilisateur est crucial pour le succès continu.

Conclusion

L'informatique sans serveur a un grand potentiel pour simplifier le développement d'applications et réduire les coûts généraux. Cependant, les défis en gestion des ressources et en planification doivent être abordés pour réaliser pleinement ces avantages. En adoptant des techniques innovantes comme la planification pré-décisionnelle et la scalabilité en deux étapes, on peut améliorer l'utilisation des ressources et garantir une haute performance dans les applications sans serveur.

Nos résultats indiquent que ces méthodes améliorent non seulement l'efficacité, mais maintiennent aussi une expérience utilisateur satisfaisante, ouvrant la voie à des systèmes sans serveur plus robustes à l'avenir.

Source originale

Titre: Jiagu: Optimizing Serverless Computing Resource Utilization with Harmonized Efficiency and Practicability

Résumé: Current serverless platforms struggle to optimize resource utilization due to their dynamic and fine-grained nature. Conventional techniques like overcommitment and autoscaling fall short, often sacrificing utilization for practicability or incurring performance trade-offs. Overcommitment requires predicting performance to prevent QoS violation, introducing trade-off between prediction accuracy and overheads. Autoscaling requires scaling instances in response to load fluctuations quickly to reduce resource wastage, but more frequent scaling also leads to more cold start overheads. This paper introduces Jiagu, which harmonizes efficiency with practicability through two novel techniques. First, pre-decision scheduling achieves accurate prediction while eliminating overheads by decoupling prediction and scheduling. Second, dual-staged scaling achieves frequent adjustment of instances with minimum overhead. We have implemented a prototype and evaluated it using real-world applications and traces from the public cloud platform. Our evaluation shows a 54.8% improvement in deployment density over commercial clouds (with Kubernetes) while maintaining QoS, and 81.0%--93.7% lower scheduling costs and a 57.4%--69.3% reduction in cold start latency compared to existing QoS-aware schedulers in research work.

Auteurs: Qingyuan Liu, Yanning Yang, Dong Du, Yubin Xia, Ping Zhang, Jia Feng, James Larus, Haibo Chen

Dernière mise à jour: 2024-03-01 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://arxiv.org/abs/2403.00433

Source PDF: https://arxiv.org/pdf/2403.00433

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.

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