Поможет ли переход на App Container снизить электропотребление дата-центра?

17 ноября 2015 г. | Цодиков Евгений | Категория: Обсуждаем статью

После начала изучения различий в производительности виртуальных серверов на гипервизоре и контейнеризации Linux – альтернативного упрощенного подхода к виртуализации, расцвет которого произошел с появлением Docker – Роберто Морабито быстро догадался, что в существующих исследованиях контейнеризации не хватает существенной детали.

Выяснилось, что никто не изучил последствия замены виртуальных машин контейнерами с точки зрения энергопотребления. Поэтому Морабито, аспирант университета Аальто в Эспоо, Финляндия, также выполняющий исследования для Ericsson, решил заняться энергопотреблением в качестве темы своего второго исследования производительности контейнеров.

Исследование Морабито является частью Европейского проекта Metrics – совместной работы бизнеса и науки в целях изучения факторов, влияющих на производительность глобального интернета. Результаты исследования Морабито были недавно опубликованы в виде доклада.

Разные сценарии показывают разное потребление

В ходе исследования использовались серверы Dell на процессорах Intel Xeon с операционной системой Ubuntu Linux и PDUот Raritan (для измерения потребления). Морабито провел ряд стресс-тестов в открытых средах KVM и гипервизора Xen, а также открытых платформах Docker и контейнеров LXC, измеряя потребление каждой технологии в ходе стресс-тестов.

Некоторые из протестированных сценариев не показали заметной разницы в потреблении электричества между ВМ и контейнерами, но лишь до тех пор, пока он не добавил сетевой траффик. Оказалось, что при выполнении одних и тех же задач и Docker, и контейнеры LXC потребляют заметно меньше энергии, чем виртуальные машины, задействованные в получении или отправке сетевого трафика.

Обязательно надо помнить, что набор конфигураций и тестов у Морабито был крайне ограничен по сравнению с конфигурациями в реальных сценариях. «Скажем так, это лишь первый этап анализа, - сказал он в интервью. – Тест проведен для базовых установок контейнеров и гипервизоров».

Количество вариантов конфигураций и кастомизаций не поддается исчислению, и его первая попытка исследования уровней потребления контейнерами приложений не ставила задачу охватить их все. Например, наиболее очевидная и типовая конфигурация, которую он не включил в свой анализ – это использование контейнеров на виртуальных машинах. Ценность исследования, по словам Морабито, заключается в том, что оно положило начало на пути реального понимания нюансов энергопотребления технологий, популярность которых растет с космической скоростью.

Гипервизоры требуют больше энергии для работы с трафиком

В своей работе Морабито объясняет разные показатели потребления электроэнергии тем, что в гипервизорах сетевые пакеты проходят через большее количество уровней процессинга, чем на контейнерных платформах. Еще одно интересное заключение – KVM в целом потребляет чуть меньше энергии, чем Xen.

Морабито проводил тесты, направляя сетевой трафик на виртуальные машины и контейнеры со скоростью 10 Гбит/с на ВМ и контейнерах, используя фреймы в 1 500 байт, и в отдельных тестах – большие фреймы в 9 000 байты. Он не тестировал Xen с фреймами в 1 500 байт, потому что невозможно наполнить линк 10 Гбит/с для Xen стандартной сетевой конфигурации. С большими фреймами, однако, тесты не показали значительной разницы в потреблении между Xen и KVМ.

Получая трафик на скорости 10 Гбит/с с фреймами в 1 500 байт один контейнер Docker потреблял в среднем 176 Ватт, а контейнер - 177 Ватт. КВМ потреблял на 8 Ватт больше для той же задачи. На фреймах в 9 000 байт разница в потреблении между двумя решениями с гипервизором и двумя – с контейнерами была примерно одинаковой.

Когда контейнеры и сами ВМ посылали TCP-трафик с фреймами в 1 500 байт на средней скорости 9,40 Гбит/с, KVM, LXC, и Docker расходовали в среднем примерно на 10 Ватт меньше, чем Xen.Разница между Xen и другими тремя технологиями оказалась еще больше, когда передавался UDP-трафик: она составляла от 22 до 25 Ватт.

Разница между потреблением контейнеров и гипервизоров была еще больше, когда трафик посылали или получали сразу несколько ВМ или несколько контейнеров.

В крупномасштабных развертываниях последствия могут стать весьма заметны

Разработчики любят контейнеры с их возможностью «компонуемого» подхода к созданию приложений, но по мере распространения технологии будет возрастать и потребность в получении полной картины ее влияния на инфраструктуру. Восемь Ватт на контейнер могут показаться незначительными сами по себе, но когда развернуто множество контейнеров, то может оказаться, что они оказывают заметное влияние на счета дата-центра за электроэнергию, существенное снижая их.

Конечно, есть ряд других факторов, влияющих на энергоэффективность ЦОДа, и, повторимся, множество вариантов конфигураций, которые могут показать иные результаты при тестировании, однако важно именно начало исследования этой сферы и установление базовых параметров для дальнейших исследований.

Дополнительную информацию можно получить на сайте www.arxiv.org

Теги: App Container, Linux, Роберто Морабито