E-Locus - Ιδρυματικό Καταθετήριο Πανεπιστημίου Κρήτης - Low-latency implementation of network sockets over remote DMA

Αρχική Low-latency implementation of network sockets over remote DMA

Αποτελέσματα - Λεπτομέρειες

[Προσθήκη στο καλάθι]

Κωδικός Πόρου

000394829

Τίτλος

Low-latency implementation of network sockets over remote DMA

Άλλος τίτλος

Υλοποίηση δικτυακών sockets χαμηλής καθυστέρησης μέσω απομακρυσμένου DMA

Συγγραφέας

Πουλιός, Δημήτριος Μ.

Σύμβουλος διατριβής

Κατεβαίνης, Εμμανουήλ

Μέλος κριτικής επιτροπής

Μπίλας, Άγγελος
Πρατικάκης, Πολύβιος

Περίληψη

Τα τελευταία χρόνια, οι αλλαγές στην αγορά των servers έχουν φέρει στο προσκήνιο νέες υλοποιήσεις, όπως ο Microserver, οι οποίες στοχεύουν σε μειωμένη κατανάλωση ενέργειας και οικονομία χώρου. Τέτοιες υλοποιήσεις χρησιμοποιούν μεγάλο πλήθος όχι ιδιαίτερα ισχυρών υπολογιστικών κόμβων, ομαδοποιημένων ώστε να εξυπηρετούν κλιμακώσιμες εφαρμογές προορισμένες για Data Centers. Δυστυχώς όμως, πολλές φορές αυτή η κλιμάκωση περιορίζεται από την ποιότητα της εσωτερικής επικοινωνίας μεταξύ των κόμβων, όπου η χαμηλή παροχή (throughput) και, ακόμα χειρότερα, η μεγάλη καθυστέρηση (latency), μπορεί να οδηγήσει σε κακή απόδοση. Σε αυτήν τη δουλειά, εξερευνούμε την επίδραση που μπορεί να έχει σε ένα περιβάλλον Microserver, η ύπαρξη ενός εσωτερικού δικτύου το οποίο έχει τη δυνατότητα να εκτελεί μεταφορές δεδομένων με πράξεις απομακρυσμένου DMA (RDMA). Κατά κύριο λόγο, οι εφαρμογές χρησιμοποιούν το Socket API για επικοινωνήσουν μεταξύ τους μέσω δικτύων. Συνεπώς, για να μπορέσουμε να εκμεταλλευτούμε το προαναφερθέν εσωτερικό δίκτυο χωρίς να χρειαστεί να τροποποιήσουμε τις υπάρχουσες εφαρμογές, οι κλήσεις συστήματος (system calls) σχετικές με τα Sockets πρέπει να αναχαιτιστούν (intercepted). Πραγματοποιούμε την αναχαίτιση αυτή στο επίπεδο του χρήστη (user space), χρησιμοποιώντας μια τροποποιημένη έκδοση της Standard C Library, με σκοπό να παρακάμψουμε την επιβάρυνση του πρωτοκόλλου TCP / IP. Επιπλέον, υλοποιήσαμε έναν driver στον πυρήνα, ο οποίος πραγματοποιεί ασφαλείς μεταφορές δεδομένων μέσω πράξεων RDMA, οι οποίες χρειάζονται φυσικές διευθύνσεις. Η απομακρυσμένη ειδοποίηση της ολοκλήρωσης τέτοιων μεταφορών γίνεται με τη βοήθεια ενός μηχανισμού Mailbox, ο οποίος χρησιμοποιείται επίσης για την επικοινωνία που χρειάζονται οι κόμβοι ώστε να δημιουργήσουν ή να τελειώσουν τοπικές συνδέσεις. Συνδυάζοντας τα παραπάνω στοιχεία, είτε στο επίπεδο του χρήστη ή του πυρήνα, κατευθύνουμε τις εφαρμογές να χρησιμοποιούν το εσωτερικό δίκτυο για τοπικές συνδέσεις TCP. Η αξιολόγηση του συστήματός μας, σε σχέση με μια τυπική διάταξη ethernet, έδειξε βελτίωση από 3 μέχρι 5 φορές στο χρόνο καθυστέρησης.

Φυσική περιγραφή

(vi), 67 σ. : πίν., εγχρ. εικ. ; 30 εκ.

Γλώσσα

Αγγλικά, Ελληνικά

Θέμα

Kernel bypass

Low latency

RDMA

Sockets

System-call interception

Αναχαίτιση κλήσεων συστήματος

Απομακρυσμένη άμεση προσπέλαση μνήμης