Nightcore:微服务的低延迟、可扩展无服务器计算

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"45-段佳昂-(2021 ASPLOS) Nightcore - 高效且可扩展的无服务器计算" 在2021年ASPLOS会议上,Zhipeng Jia和Emmett Witchel提出了Nightcore,这是一种针对低延迟、交互式微服务的高效且可扩展的无服务器计算框架。Nightcore旨在解决当前无服务器平台存在的问题,即运行时存在毫秒级开销,无法满足某些需要亚毫秒级延迟的交互式微服务需求。 无服务器架构,或称函数即服务(FaaS),已经成为构建灵活且大规模在线服务的主流软件工程方法。无服务器函数特别适合实现微服务中的无状态RPC处理器,作为容器化RPC服务器的替代方案。然而,现有的无服务器平台在执行过程中存在显著的毫秒级延迟,这对于需要严格亚毫秒级响应时间的交互应用来说是不理想的。 Nightcore无服务器函数运行时通过引入微秒级开销的隔离机制,解决了这个问题。设计者对影响微秒级性能的各种因素进行了深入考虑,包括调度、内存管理和通信效率等。它提供基于容器的隔离,确保不同函数之间的安全性与独立性,同时保持极低的延迟性能。 为了实现这一目标,Nightcore可能采用了以下关键技术: 1. **优化调度策略**:针对微服务的特性,可能采用了更智能的调度算法,以减少函数启动和上下文切换的时间。 2. **内存管理优化**:可能使用了定制的内存分配器,减少内存分配和释放操作的开销,提升内存访问速度。 3. **轻量级隔离技术**:采用轻量级容器或者unikernel技术,以减小资源隔离带来的性能损失。 4. **高效通信机制**:通过减少函数间通信的延迟,例如使用共享内存或高效的缓存一致性协议,提高整体系统性能。 5. **预热和缓存策略**:可能包含函数预热机制,提前加载和准备常用函数,减少首次调用时的启动延迟。同时,利用缓存技术提高数据访问速度。 6. **硬件优化**:可能充分利用现代硬件特性,如CPU的多核心、高速缓存和加速器,来提高并行处理能力和计算效率。 Nightcore的出现,对于那些需要快速响应和高并发的实时应用,如金融交易、游戏服务、物联网(IoT)应用和实时数据分析等,提供了更具吸引力的解决方案。通过降低运行时开销,Nightcore使得无服务器架构可以更好地适应那些对延迟敏感的场景,进一步推动了微服务架构在云环境中的广泛应用。