Un écosystème de serveurs économe en énergie et résistant aux erreurs, dépassant les limites conservatrices de mise à l'échelle.

Résumé

La croissance explosive des dispositifs connectés à l'Internet entraînera bientôt un déluge de données générées, ce qui augmentera la demande de bande passante du réseau ainsi que la puissance de calcul pour traiter les données générées. Par conséquent, il est nécessaire de disposer de serveurs plus efficaces sur le plan énergétique pour renforcer les centres de données centralisés traditionnels du nuage ainsi que les centres de données décentralisés émergents aux extrémités du nuage. Dans cet article, nous présentons notre approche, qui vise à développer une nouvelle classe de micro-serveurs - l'UniServer - qui dépasse les limites conservatrices de l'énergie et de la performance en introduisant de nouveaux mécanismes à toutes les couches de la pile de conception. L'idée principale repose sur la réalisation de l'hétérogénéité intrinsèque du matériel et sur le développement de mécanismes qui exposeront automatiquement les capacités uniques et variables de chaque matériel. Des schémas à faible coût sont utilisés pour surveiller et prédire le comportement du matériel et le signaler au logiciel du système. Le logiciel du système, qui comprend une couche de virtualisation et de gestion des ressources, est chargé d'optimiser le fonctionnement du système en termes d'énergie ou de performances, tout en garantissant un fonctionnement non perturbé dans les points de fonctionnement étendus. Nos résultats de caractérisation sur un micro-serveur 64 bits ARMv8 en procédé 28nm révèlent des marges de tension importantes en termes de variation de Vmin entre les 8 cœurs de la puce CPU, entre trois puces sigma différentes, et entre différents benchmarks avec le potentiel d'obtenir jusqu'à 38,8% d'économies d'énergie. De même, les caractérisations des DRAM montrent que le taux de rafraîchissement et la tension peuvent être assouplis de 35x et 5%, respectivement, ce qui conduit à des économies d'énergie de 23,2% en moyenne.