Investigadores do CiTiUS melloran o rendemento dos servidores poñendo a punto o acceso á memoria

Os investigadores do CiTIUS (Centro Singular de Investigación en Tecnoloxías da Información da USC) veñen de amosar como mellorar o rendemento dos servidores. E fixérono acadando unha importante taxa de optimización sobre estas tecnoloxías a través dunha fórmula ben concreta: a posta a punto do acceso á memoria. Estes logros foron a base e o miolo dunha tese do centro de investigación compostelán. Nela, máis en detalle, demóstrase como facer medrar até nun 70% o rendemento dos servidores adicados a abordar a xestión de múltiples tarefas ou usuarios.
Unha das claves do traballo, sinala o CiTIUS está na disposición espacial dos elementos hardware nos servidores, unha disposición que determina un papel moi relevante no seu rendemento. Segundo explican fontes do centro compostelán, unha característica deste tipo de equipos é que o acceso ao lugar onde se almacenan os datos, ou sexa a memoria, é compartido. Isto quere dicir, entre outras cousas, que todos os procesadores e os seus núcleos poden acudir a ela en calquera momento para obter algún dato. Porén, sinala o CiTIUS, “dependendo de como estea construído internamente o servidor, algúns destes núcleos terán a capacidade de acceder a unhas partes da memoria máis rápido que a outras”. Estas miúdas diferenzas constitúen outra das bases fundamentais da investigación, amais “dun eido de máximo interese científico”. Por que? Pois pola súa estreita relación cunha circunstancial caída no rendemento nas prestacións do servidores.
Segundo prosegue o centro compostelán, é moi habitual que os sistemas operativos adoiten distribuír o traballo dentro dun servidor en función dos núcleos dispoñíbeis, gardando os datos na memoria sen prestar demasiada atención a que núcleo os vai a empregar. Como consecuencia, este “desinterese” polos tempos tempos de acceso ás distintas zonas de memoria “pode significar unha redución moi significativa do rendemento, incrementando así o tempo invertido na execución dos programas”.
Ao fío do devandito, o Grupo de Arquitectura de Computadores do CiTIUS foi quen de establecer novos modelos de rendemento para a súa aplicación en servidores, que esencialmente contan con dúas vantaxes principais. Estas son: por unha banda, amosan aos programadores o comportamento do seu código (dándolles pescudas sobre como melloralo) e, pola outra, permiten establecer estratexias orientadas á toma de decisións durante a execución dun programa, co obxectivo de mellorar as súas prestacións. Para iso desenvolveron unha ferramenta de propósito específico, capaz de obter a información xerada polos contadores e amosar os patróns de rendemento, en palabras do CiTIUS “de maneira moi cómoda para o usuario e cunha baixa influencia no rendemento do sistema”. O centro compostelán engade que esta mesma información serviulles aos investigadores para dar forma a un “sistema de migración de fíos, que migra de maneira automática os threads entre os distintos núcleos dos procesadores, co obxectivo de atopar o mellor emprazamento para cada un e optimizar a súa execución en tempo real, de forma transparente ao usuario”. E engade: “Este sistema de migración recolle constantemente información sobre o comportamento dos fíos, facendo uso dela co propósito de identificar o núcleo que se atopa nas mellores condicións para executar da maneira máis eficaz os fíos (ou os programas)”.

Exterior do edificio do CiTIUS no Campus Sur de Santiago

O traballo, froito dunha tese de doutoramento defendida recentemente no CiTIUS polo investigador Oscar García, foi validado logo de avaliar a precisión do sistema de migración de fíos con ensaios baseados nos NAS Parallel Benchmarks, un banco de probas deseñado por enxeñeiros da Axencia Espacial Estadounidense (NASA) para medir o rendemento dos computadores.
Durante o proceso de validación executáronse de maneira simultánea catro programas distintos nun servidor con idéntico número de procesadores (simulando un suposto no que catro usuarios se conectan á vez ao mesmo servidor). Desta maneira, observouse que se todos os programas se executan en procesadores que acceden aos seus datos da maneira máis eficiente posíbel (lendo sempre da memoria máis axeitada), os procesos desenvólvense mellor do que decote acontece cando o encargado do reparto é o sistema operativo. .
As sucesivas probas demostraron como neste tipo de situacións o sistema de migración de fíos desenvolvido no CiTIUS conseguía mellorar o rendemento ata un 70%. “Estes resultados”, sinala o centro compostelán, “de ser integrados no sistema operativo, poderían mellorar notablemente o rendemento en servidores con múltiples usuarios”. En palabras dos autores da investigación, “o chimpo cualitativo apreciaríase especialmente en casos como os servidores de Internet ou nos adicados a problemas de simulación científica ou técnica, porque se trata de contornas onde se executan programas con grande uso de memoria e un considerábel número de fíos”.