novembre 30, 2022

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Il existe un chemin pour remplacer TCP dans le centre de données • registre

Le protocole TCP (Transmission Control Protocol), l’une des normes les plus établies de ces 40 dernières années, est peut-être en fin de vie, du moins pour les applications de certains des plus grands centres de données au monde.

Cependant, pour le reste du monde, le facteur d’inconvénient de la commutation pourrait être trop lourd à supporter, même si les capacités de livraison de messages 100 fois plus rapides sont à portée de main.

Mais ce qui est bon pour ceux qui sont au-dessus du niveau peut être gagnant-gagnant pour un service informatique de taille moyenne. Au final, en tout cas.

Il y a quatre décennies, TCP, qui se concentrait sur des réseaux de peut-être un millier de nœuds répartis géographiquement, souvent à des centaines de kilomètres de distance, était vraiment à la pointe de la technologie. Il pourrait effectuer la tâche alors critique de diffuser de gros volumes de données sur de longues distances, et même aujourd’hui, il reste la base par défaut de presque toutes les technologies Web.

Le centre de données d’aujourd’hui est, bien sûr, très différent. Maintenant, nous traitons avec des centaines de machines à proximité, communiquant à de courts intervalles. TCP est conçu pour un monde de millisecondes pour livrer un paquet d’un bout à l’autre d’un réseau, mais dans un centre de données, cette tâche est effectuée en une fraction de seconde.

John Osterhout, professeur d’informatique à Stanford, déclare enregistrement. « Avec TCP, vous ne pouvez pas faire cela, le protocole est construit de tellement de façons que c’est difficile à faire. »

Ce n’est pas comme si réaliser les limites de TCP était quelque chose de nouveau. Des progrès ont été accomplis pour surmonter certains des problèmes les plus importants, notamment le contrôle de la congestion pour résoudre le problème de l’envoi simultané d’appareils vers la même cible, provoquant une sauvegarde du réseau. Mais ce sont des ajustements progressifs à quelque chose qui est intrinsèquement inapproprié, en particulier pour les plus grandes applications de centre de données (pensez à Google et autres).

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« Chaque décision de conception dans TCP est mauvaise pour le centre de données et le problème est qu’il n’y a pas une seule chose que vous puissiez faire pour l’améliorer, il doit changer à presque tous les égards, y compris l’API, qui est l’interface même que les gens utilisent pour envoyer et recevoir des données. Chaque quelque chose doit changer. »

Bien sûr, c’est beaucoup plus facile à dire qu’à faire. « Établi » ne commence pas par la description TCP. Presque tous les programmes en dépendent et de manière très spécifique, pas moins.

Mais Ousterhout est l’une de ces personnes dans la recherche sur les systèmes qui peuvent examiner un problème insoluble comme celui-ci et voir une voie à suivre, sans avoir besoin de lunettes teintées de rose.

Bien que son mandat actuel à l’Université de Stanford se concentre sur les systèmes et logiciels distribués, si son nom vous semble familier, c’est parce qu’il a créé des technologies visant à déplacer des choses qui ne correspondent plus à l’époque. Par exemple, le langage de script de haut niveau Tcl (Tool Command Language) existe depuis plus de trois décennies.

Cela l’a amené à travailler chez Sun pour continuer à développer cet effort, puis à la société de support et d’outils Tcl Scriptics. Le thème de tous ses brevets et de ses recherches consistait constamment à extraire l’ancienne technologie par les racines et à la remplacer par quelque chose de plus facile et de plus adapté aux systèmes modernes.

Sa réponse au piège temporel TCP s’appelle « homo » [PDF] Il a déjà une implémentation du noyau Linux qui, selon lui, est prêt pour la production. Le défi est de savoir comment changer d’application pour qu’elles puissent utiliser sa nouvelle interface. Le problème le plus important et le plus lointain est qu’il existe des millions d’applications qui dépendent de TCP.

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Le point de départ est parmi les superlatifs où ce genre de réparation serait le bienvenu. La plupart des applications de centre de données à grande échelle exécutées chez Google, Amazon ou Azure ont tendance à ne pas programmer directement sur l’interface de socket TCP, optant plutôt pour l’utilisation de bibliothèques qui implémentent des appels de procédure à distance, où le programme envoie un SMS à une autre machine lui demandant d’effectuer une tâche. puis Il obtient une courte réponse en retour.

Les plus grands utilisateurs de centres de données ont des cadres qui facilitent l’émission d’appels de procédure à distance (RPC) et ce sont souvent des outils internes tels que le gRPC de Google. De l’avis d’Ousterhout, si Google modifie ses frameworks pour prendre en charge Homa avec gRPC, les applications utilisant ces frameworks ne devraient nécessiter qu’un changement d’une ligne.

« C’est le meilleur espoir pour réussir la transition loin de TPC », nous dit-il. « Si nous le faisons, bon nombre des applications de centre de données les plus intéressantes peuvent bénéficier du nouveau protocole. » Il ajoute que les anciennes applications basées sur TCP fonctionneront toujours bien, mais pour les plus grandes applications de centre de données, le passage à Homa ainsi qu’à ses outils RPC dédiés pourrait signifier une livraison de messages jusqu’à 100 fois plus rapide – un gros problème à grande échelle.

Il existe une liste complète de tout ce qui ne va pas avec TCP pour le centre de données moderne, ainsi qu’un contexte sur ce qu’il faudrait pour commencer à effectuer la transition, ne serait-ce que sur le plan conceptuel. ®

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