부산대학교 도서관

(Català) Els datacenters tradicionals consisteixen en un seguit de nodes computacionals que contenen al seu interior tots els recursos necessaris. Quan hi ha una necessitat de gestionar demandes superiors la solució era o afegir més nodes (scale-out) o incrementar la capacitat dels existents (scale-up). Els requisits de les aplicacions tradicionalment són satisfets seleccionant recursos de racks que satisfan millor el seu SLA basats o en la mitjana dels requisits o en el màxim possible, en funció del preu que l'usuari estigui disposat a pagar. La quantitat de processadors, memòria, disc, i banda d'ampla d'un rack necessita satisfer o excedir els requisits de l'aplicació. Els recursos addicionals als requerits per les aplicacions són considerats inactius (si no es fan servir) o addicionals (si es fan servir). Per altra banda, les aplicacions en tots els segments de mercat han evolucionat significativament en les últimes dècades. Avui en dia, les aplicacions tenen una gran varietat de requisits en termes de característiques que ha de tenir la infraestructura. Aquests nous requisits inclouen tecnologies com GPU, FPGA, NVMe, etc. Aquestes tecnologies són més cares i, per tant, més limitades. Ja no és factible incrementar el nombre de recursos segons el potencial pic de demanda, ja que això incrementa significativament el cost total de la infraestructura. Software-Defined Infrastructures és un nou concepte per a l'arquitectura de datacenters que s'està desenvolupant per pal·liar aquests problemes. La proposició principal de SDI és desagregar tots els recursos sobre la xarxa per garantir una major flexibilitat. Sota SDI, en comptes de racks de nodes computacionals, els racks consisteix en unitats individuals de recursos (CPU, memòria, FPGA, NVMe, GPU, etc). Quan una aplicació necessita executar, SDI identifica els requisits computacionals i munta una plataforma amb tots els recursos necessaris, creant un node composat. La desagregació de recursos porta nous reptes i oportunitats que s'exploren en aquesta tesi. Aquesta tesi demostra que la desagregació de recursos ens dona l'oportunitat d'incrementar l'eficiència dels datacenters moderns. Aquesta tesi demostra la desagregació pot incrementar el rendiment de les aplicacions. Però per treure el màxim partit a aquestes característiques i d'aquesta flexibilitat, els orquestradors n'han de ser conscient. Aquesta tesi demostra que aplicant tècniques conscients de l'aplicació aplicades a la gestió de recursos permeten millorar la qualitat del servei a través de la desagregació de recursos. Habilitar la desagregació de recursos porta a una reducció de fins al 49% els deadlines perduts comparat a una política tradicional. Aquesta reducció pot incrementar-se fins al 100% quan s'habilita la consciència de l'aplicació. A més a més, aquesta tesi demostra que el particionat de GPU combinat amb la desagregació millora encara més la flexibilitat. Aquesta millora permet aconseguir els mateixos resultats amb la meitat de recursos. És a dir, amb una sola GPU física particionada i desagregada, els mateixos resultats són obtinguts que utilitzant-ne dues desagregades però no particionades. Finalment, aquesta tesi demostra que la gestió de la fragmentació de recursos és una peça clau quan la quantitat de recursos és limitada en un conjunt heterogeni de recursos. Pel cas d'un conjunt heterogeni de recursos, i especialment quan aquests recursos tenen molta demanda però són limitats en quantitat. És a dir, quan la demanda pels recursos és inesperadament alta, aquesta tesi proposa una tècnica minimitzant la fragmentació que redueix els deadlines perduts comparats a una política de desagregació de fins al 86%.
Arquitectura de computadors