경량 서버리스 오케스트레이션: Dirigent

Основные понятия

Dirigent는 기존 오케스트레이션 시스템의 성능 문제를 해결하기 위해 설계된 새로운 클러스터 관리 시스템 아키텍처이다. Dirigent는 상태 관리를 단순화하고, 상태 갱신을 요청 경로에서 제거하며, 단일 제어 및 데이터 평면을 사용하여 내부 통신 오버헤드를 최소화한다.

Аннотация

Dirigent는 기존 FaaS 플랫폼과 동일한 사용자 API를 제공하지만, 내부적으로는 기존 오케스트레이션 시스템(예: Kubernetes)에 기반하지 않는 새로운 클러스터 관리 시스템 아키텍처를 사용한다.

Dirigent의 주요 설계 원칙은 다음과 같다:

1. 내부 클러스터 관리 추상화를 단순화하여 상태 관리 볼륨과 상호 의존성을 최소화한다.
2. 요청 경로에서 지속적인 상태 업데이트를 제거하여 정확한 상태 복구 보장을 완화한다. 이는 FaaS 사용자에게 샌드박스가 추상화되어 있기 때문에 가능하다.
3. 내부 통신 오버헤드를 최소화하기 위해 단일 제어 평면과 단일 데이터 평면을 사용한다.

Dirigent는 기존 FaaS 플랫폼 대비 다음과 같은 성능 및 장애 허용 능력 향상을 보여준다:

• 2500개의 콜드 스타트를 초당 처리할 수 있어 Knative 대비 1250배 향상
• Azure Functions 트레이스에 대해 99번째 백분위 함수 스케줄링 지연 시간을 Knative 대비 403배, AWS Lambda 대비 2.79배 단축
• 제어 평면, 데이터 평면 및 작업자 노드 장애로부터 빠르게 복구

Статистика

최대 콜드 스타트 처리량: 2500개/초 (Knative 대비 1250배 향상)
Azure Functions 트레이스의 99번째 백분위 함수 스케줄링 지연 시간: Knative 대비 403배, AWS Lambda 대비 2.79배 단축

Цитаты

"Dirigent는 기존 오케스트레이션 시스템의 성능 문제를 해결하기 위해 설계된 새로운 클러스터 관리 시스템 아키텍처이다."
"Dirigent는 상태 관리를 단순화하고, 상태 갱신을 요청 경로에서 제거하며, 단일 제어 및 데이터 평면을 사용하여 내부 통신 오버헤드를 최소화한다."

Ключевые выводы из

Dirigent: Lightweight Serverless Orchestration

by Laza... в arxiv.org 04-26-2024

https://arxiv.org/pdf/2404.16393.pdf

Дополнительные вопросы

FaaS 워크로드 외에도 Dirigent의 설계 원칙이 적용될 수 있는 다른 분야는 무엇이 있을까?

Dirigent의 설계 원칙은 FaaS와 같이 빠른 응답 및 고성능이 필요한 분야에 적합하다. 예를 들어, 실시간 데이터 처리나 대규모 이벤트 기반 시스템에서도 Dirigent의 단순한 내부 추상화와 상태 관리 최적화는 유용할 수 있다. 또한, 높은 처리량이 요구되는 분산 시스템이나 빠른 응답 시간이 필요한 웹 애플리케이션에서도 Dirigent의 설계 원칙을 적용할 수 있다.

Dirigent가 상태 복구 보장을 완화하는 대신 어떤 방식으로 장애 허용 능력을 달성할 수 있을까?

Dirigent는 상태 복구를 완화함으로써 성능을 향상시키면서도 장애 허용 능력을 유지한다. 이를 위해 Dirigent는 컴포넌트 수준의 장애 허용을 제공하며, 컴포넌트나 노드의 장애가 발생할 경우에도 시스템이 계속 운영될 수 있도록 한다. 예를 들어, 컨트롤 플레인이 다운되면 데이터 플레인과 워커 노드는 계속해서 작동하며, 컨트롤 플레인이 복구되면 클러스터 상태를 복원할 수 있다. 또한, 요청 수준의 장애 허용을 위해 비동기 호출을 통해 요청을 재시도하거나 실패한 요청을 처리할 수 있는 메커니즘을 제공한다.

Dirigent의 단일 제어 평면과 데이터 평면 설계가 다른 분산 시스템 아키텍처에 어떤 영향을 미칠 수 있을까?

Dirigent의 단일 제어 평면과 데이터 평면 설계는 시스템의 단순화와 성능 향상을 가져올 수 있다. 이러한 설계는 시스템을 더 쉽게 배포하고 관리할 수 있으며, 리더 선출의 간소화와 장애 발생 시 빠른 복구 시간을 제공한다. 또한, 단일 제어 평면은 시스템 설계를 단순화시키므로 리더 선출의 복잡성을 줄이고, 장애 발생 시 빠른 복구를 가능하게 한다. 데이터 평면의 단일화는 따뜻한 시작에 대한 인프라 부담을 줄이고, 요청 처리량을 향상시킬 수 있다. 이러한 설계는 다른 분산 시스템 아키텍처에도 적용될 수 있으며, 성능과 효율성을 향상시킬 수 있다.