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Raptor: Uma Nova Era na Computação Sem Servidor

Raptor melhora o agendamento de funções serverless pra aplicações mais rápidas e confiáveis.

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A computação serverless ficou popular porque permite que os desenvolvedores rodem aplicações sem se preocupar com a gestão de servidores. Mas, muitas plataformas serverless enfrentam problemas como tempos de inicialização lentos para funções e dificuldade em lidar com várias solicitações ao mesmo tempo. Isso cria desafios para os desenvolvedores, que muitas vezes precisam encontrar soluções alternativas para resolver esses problemas. O Raptor tem como objetivo melhorar como as funções serverless são agendadas e executadas, tornando o processo mais rápido e eficiente.

O Problema com as Plataformas Serverless Atuais

Muitas plataformas serverless têm suas desvantagens. Por exemplo, podem ter altas latências de inicialização a frio, o que significa que leva muito tempo para uma função começar a rodar depois de ser chamada. Elas também podem não lidar bem com erros, levando a problemas quando algo dá errado. Além disso, algumas plataformas têm suporte limitado para rodar tarefas em paralelo, o que pode atrasar os tempos de processamento.

Por causa desses problemas, os desenvolvedores frequentemente precisam criar funções maiores ou escrever código extra para gerenciar o comportamento de suas aplicações. Essas soluções alternativas podem deixar o código bagunçado e aumentar os custos para os desenvolvedores. Um bom sistema de agendamento deve encontrar um equilíbrio entre confiabilidade da função, capacidade do sistema, velocidade e uso de recursos.

A Solução Raptor

O Raptor foi desenhado para resolver os principais problemas que as plataformas serverless atuais enfrentam. Ele foca em melhorar os tempos de inicialização a frio, aumentar a confiabilidade e oferecer um suporte melhor para executar tarefas ao mesmo tempo. O objetivo é criar um sistema de agendamento que dê aos desenvolvedores as ferramentas que eles precisam para escrever funções menores enquanto permite que os operadores gerenciem recursos de forma mais eficaz.

Principais Recursos do Raptor

  1. Agendamento de Grupos Horizontais: O Raptor pode gerenciar muitas funções ao mesmo tempo, o que é essencial para grandes clusters de computação. Isso permite um melhor uso dos recursos disponíveis.

  2. Replicação de Funções: Para garantir que as funções possam rodar mesmo que haja erros no sistema, o Raptor permite que as funções sejam copiadas. Isso ajuda a manter a confiabilidade.

  3. Agendamento Dinâmico: O Raptor pode ajustar seu agendamento com base nas condições atuais, o que ajuda a responder a cargas de trabalho em mudança.

  4. Controles do Sistema Operacional: O Raptor expõe alguns recursos de agendamento do sistema operacional subjacente para tornar a execução de funções mais eficiente.

Ao se integrar com frameworks serverless existentes, o Raptor visa melhorar seu desempenho sem exigir grandes mudanças.

Como o Raptor Funciona

O Raptor funciona criando um sistema que permite que funções sejam executadas em paralelo, ou seja, várias tarefas podem rodar ao mesmo tempo. Isso é especialmente útil para tarefas que podem ser divididas em partes menores que podem ser processadas simultaneamente.

Gestão de Recursos

Em qualquer ambiente de computação, gerenciar recursos de forma eficaz é crucial. O Raptor usa uma combinação de métodos para alocar recursos conforme necessário. Ele monitora o poder computacional e a memória disponíveis, ajudando a garantir que cada função tenha o que precisa para rodar sem atrasos.

Lidando com Latências de Inicialização a Frio

Iniciações a frio acontecem quando uma função precisa ser lançada do zero, tornando-a indisponível para uso imediato. O Raptor reduz essas latências permitindo que as funções sejam mantidas "aquecidas", ou seja, elas ficam prontas para uso para que possam responder mais rápido quando chamadas.

Lidando com Erros e Tolerância a Falhas

Em software, as coisas nem sempre saem como planejado. Quando erros acontecem, é importante que o sistema lide com eles de forma tranquila. O Raptor ajuda nisso usando replicação de funções, ou seja, se uma função falhar, outra pode assumir seu lugar sem afetar o desempenho geral.

Suporte para Processamento Paralelo

Muitas aplicações modernas precisam rodar várias tarefas ao mesmo tempo. O sistema de agendamento do Raptor facilita o manuseio desse tipo de carga de trabalho. Ele sabe como agrupar funções de forma eficiente com base nas necessidades de recursos e padrões de invocação.

Benefícios de Usar o Raptor

  1. Desempenho Melhorado: O Raptor mostrou reduzir significativamente os tempos de inicialização a frio, permitindo que os aplicativos respondam mais rápido.

  2. Melhor Utilização de Recursos: Ao gerenciar recursos de forma mais eficaz, o Raptor pode ajudar a reduzir desperdícios, garantindo que o poder computacional não fique ocioso.

  3. Confiabilidade Aprimorada: Com recursos como replicação de funções, o Raptor oferece melhor confiabilidade, garantindo que as aplicações possam lidar com erros sem travar.

  4. Desenvolvimento Mais Fácil: Os desenvolvedores podem se concentrar em escrever funções menores e mais gerenciáveis, permitindo um código mais limpo e manutenção mais fácil.

Arquitetura do Raptor

A arquitetura do Raptor é projetada para funcionar em estreita colaboração com frameworks serverless existentes como o OpenWhisk. Essa integração permite melhorias sem costura sem exigir que os desenvolvedores aprendam novas ferramentas ou mudem seus fluxos de trabalho drasticamente.

Domínios de Agendamento

O Raptor divide as tarefas de agendamento em três áreas principais:

  1. Agendamento de Domínio de Recursos: Esta área gerencia todos os recursos computacionais disponíveis, garantindo que tudo funcione sem problemas.

  2. Agendamento de Domínio de Dados: Este componente cuida da gestão de todos os dados do usuário associados às funções serverless, para que tudo o que for necessário para a execução esteja prontamente disponível.

  3. Agendamento de Domínio de Execução: Esta parte lida com a execução real das funções, garantindo que rodem corretamente e monitorando seu progresso.

Limitações dos Frameworks Serverless Atuais

Apesar de suas muitas vantagens, os frameworks serverless modernos têm limitações. Muitas vezes, eles carecem de suporte adequado para funções paralelas e podem ter dificuldades com tolerância a falhas. Os desenvolvedores precisam dessas funcionalidades para construir aplicações robustas que não exigem supervisão constante.

Tolerância a Falhas

Uma boa tolerância a falhas é essencial para um sistema confiável. No entanto, muitas plataformas serverless não oferecem as opções de backup necessárias para rodar funções. Isso pode levar a perda de trabalho e usuários frustrados.

Suporte à Concurrency

Concurrency permite que várias funções rodem simultaneamente. Muitos frameworks serverless atuais enfrentam dificuldades nessa área, o que significa que não conseguem aproveitar completamente seus recursos em nuvem.

Conclusão

O Raptor representa um avanço significativo no desenvolvimento da computação serverless. Ao abordar os principais problemas de latências de inicialização a frio, confiabilidade e processamento paralelo, ele oferece uma solução que capacita os desenvolvedores a escrever melhores aplicações enquanto reduz os custos operacionais.

Esse novo sistema de agendamento permite um uso mais eficiente dos recursos do servidor e melhora o desempenho geral das plataformas serverless. Em um mundo onde velocidade e confiabilidade são essenciais para o sucesso, o Raptor se destaca como uma solução promissora para o desenvolvimento de software moderno.

Fonte original

Título: Raptor: Distributed Scheduling for Serverless Functions

Resumo: To support parallelizable serverless workflows in applications like media processing, we have prototyped a distributed scheduler called Raptor that reduces both the end-to-end delay time and failure rate of parallelizable serverless workflows. As modern serverless frameworks are typically deployed to extremely large scale distributed computing environments by major cloud providers, Raptor is specifically designed to exploit the property of statistically independent function execution that tends to emerge at very large scales. To demonstrate the effect of horizontal scale on function execution, our evaluation demonstrates that mean delay time improvements provided by Raptor for RSA public-private key pair generation can be accurately predicted by mutually independent exponential random variables, but only once the serverless framework is deployed in a highly available configuration and horizontally scaled across three availability zones.

Autores: Kevin Exton, Maria Read

Última atualização: 2024-12-13 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://arxiv.org/abs/2403.16457

Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2403.16457

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

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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