8387

FaasFlows، معماري براي بهبود بستر‌بندي به مشتري و كاهش هزينه در OpenFaas با استفاده از گردش‌كار‌ها

كارشناسي

مهندسي كامپيوتر

1402

مهرداد آشتياني

مهرداد آشتياني

1402/02/16

مهندسي كامپيوتر

FaasFlows, A Cost-Effective Architecture for Enhancing Vendor Lock-In on top of OpenFaas

رايانش بدون سرويس‌دهنده، يك روش تامين منابع موردنياز براي نيازهاي پردازشي است. بر خلاف آنچه از اسم اين روش برمي‌آيد، در اين روش از سرويسدهنده استفاده ميشود، اما اصطلاح بدون سرويسدهنده به اين دليل به اين نوع پردازش داده ميشود كه هزينهي استفاده از آن با توجه به ميزان استفاده واقعي از سرويسدهنده محاسبه ميگردد و يك مقدار مشخص براي يك بازهي زماني نيست. از مزاياي اين روش ميتوان به كاهش هزينه و مقياسپذيري آسان آن اشاره كرد و ارائهي اين مزايا بدون افت كيفيت و سرعت سكو ميباشد. گردشكارهاي بدون سرويسدهنده شيوهاي از رايانش بدون سرويسدهنده است كه در آن سلسلهاي از توابع فراخواني ميشوند. در سكويي با اين قابليت ارتباطات بين توابع به وسيلهي يك گراف جهتدار بدون دور يا يك ماشين حالت مشخص ميگردد. اين سامانهها بصورت رويداد محور عمل كرده و ميتوانند اجراي دنبالهاي از توابع را به صورت خودكار انجام دهند. اگرچه اين نوع رايانش مزيتهايي دارد اما چالشهايي مانند سطح دسترسي و بستربندي به مشتري نيز به همراه دارد. همچنين استفاده نكردن از ساختار گراف در هدايت درخواستها ميتواند تاخير در سكو ايجاد كند. سطح دسترسي به اين معني است كه توسعهدهنده ديدي از اتفاقات و نحوهي كار سامانه در لايهي زيرين ندارد و به عنوان مثال نميتواند براي برنامهي خود بهينهسازياي مانند استفاده از حافظهي نهان قرار دهد. چالش بستربندي به مشتري به اين معني است كه رايانش بدون سرويسدهنده اسلوب خود را دارد و مهاجرت از معماريهاي ديگر براي توسعهدهنده پر هزينه است. همچنين اغلب ارائهدهندگان خدمات ابري كه قابليت گردشكارها را در اختيار مشتري ميگذارند سازمانهاي تجاري هستند و روش خود را براي پيادهسازي دارند و به همين علت مهاجرت برنامهي توسعهدهنده مبحثي پيچيده و پر هزينه خواهد بود. تاكنون پژوهشهاي محدودي بروي چالش بستربندي به مشتري براي سكوهاي بدون سرويسدهنده صورت گرفته است و همچنين پژوهشهايي پيرامون استفاده از حافظهي نهان براي توابع در يك سكوي بدون سرويسدهنده انجام گرفتهاست. در اين پاياننامه، دو روش براي بهبود چالش بستربندي به مشتري و انعطافپذيري سطح دسترسي توسعهدهنده ارائه شدهاست كه در برنامههايي كه از معماري خدمتخرد استفاده ميكنند بهبود چشمگيري دارد. در روش پيشنهادي، تغييراتي در معماري سكوي OpenFaas انجام گرفتهاست تا امكان اجراي گردشكارها براي توسعهدهنده امكانپذير باشد. از آنجايي كه OpenFaaS يك پروژهي متنباز است، خود به نوعي باعث بهبود بستربندي به مشتري ميگردد، چون قابليت نصب توسط هر توسعهدهندهاي را دارد. در روش نخست، مهاجرت خوشهاي توابع، الگوريتمي ارائه داده شدهاست تا با بررسي ساختار گراف جهتدار بدون دور در سكو و با استفاده از وزندهي به يالهاي آن، به صورت خودكار خوشههاي بيشتر متصل را انتخاب كرده و انتقال دهد. در ارزيابي انجامگرفته در هنگام ايجاد بار بروي سكو، ميانگين پاسخ توابع تا 59 درصد بهبود پيدا كرد. در روش دوم، هدايت درخواستها به نزديكترين توابع، الگوريتمي ارائه شده‌است تا زمان اجراي هر تابع را كمينه كند. در اين الگوريتم ابتدا با استفاده از گراف سكو تمامي نيازمنديهاي تابع اجرا و آماده ميگردد و در نهايت تابع مادر با داشتن پاسخ تمامي توابع وابسته شروع به اجرا ميشود. همچنين براي پردازش درخواستهاي توابع وابسته، درخواستها به نزديكترين كپسول تابعي كه وجود دارد هدايت ميشود و اولويت با كپسولي است كه در همان ماشين مجازي قرار دارد. در روش جديد، سكو 33 درصد بيشتر از درخواستها را نسبت به حالت قبلي پردازش كرد و ميانگين زمان پاسخ نيز تا 50 درصد كاهش پيدا كرد. در كپسولهاي توابع به علت كاهش زمان اجرا، ميزان استفاده از پردازنده تا 57 درصد كاهش داشته و همچنين در روش جديد تعداد كپسولهاي گسترشيافته نصف گرديد. اين روش به علت آن كه مديريت ساختن، اجرا و هدايت درخواست ها را به سكو واگذار مينمايد به طور مينگين تا 53 درصد باعث كاهش تعداد خطوط كد توابع كه توسط توسعهدهنده نوشته ميشود شده است.

گردش‌كارهاي بدون سرويس‌دهنده , بستربندي به مشتري , دسترسي محدود , تابع به عنوان خدمت