Эффект «шумного соседа»: сбои в работе виртуального и облачного хостинга

Будь то слишком громко включенный телевизор, грохочущие басы музыки, плач детей, сумасшедшие вечеринки, лай собак или даже жужжание кухонных приборов по ночам: с шумовыми помехами от соседей все мы сталкивались в жизни. Но когда эти помехи особенно мешают или возникают регулярно, они могут оказать огромное влияние на вашу среду обитания и повседневную жизнь. Но проблема шумных соседей, оказывающих негативное влияние на арендуемые ресурсы, не ограничивается только вашими четырьмя стенами дома: это явление распространилось и на виртуальную серверную среду. По этой причине его называют «проблемой шумных соседей».

При выборе места жительства у вас обычно есть два варианта: либо вы можете купить или арендовать отдельный дом, либо жить в квартире в многоквартирном доме. В первом случае вероятность того, что ваши соседи станут проблемой, гораздо ниже, а во втором случае вы будете иметь с ними гораздо более регулярный контакт в квартире в общем доме. Но цена, которую вы платите за дополнительную приватность дома, обычно выше, а также включает дополнительные административные расходы, которые в многоквартирных домах обычно ниже.

Поиск подходящего дома для вашего веб-проекта или ИТ-инфраструктуры компании схож в нескольких аспектах: использование собственного физического сервера (либо самостоятельно, либо на хостинге у провайдера), включая все необходимое программное и аппаратное обеспечение, является дорогостоящим решением и требует больших усилий, но это означает, что вы на 100% контролируете ресурсы и управление вашим сервером. Если вы обращаетесь к виртуальным ресурсам для экономии средств, вы делите базу своего проекта с другими, что может привести к периодическим колебаниям производительности.

Причиной этого обычно является слишком большая нагрузка на ресурсы со стороны соарендатора, что привело к использованию термина «эффект «шумного соседа»». Сегодня вы можете наблюдать феномен ухудшающего производительность «соседа» мгновенно, особенно в гибких облачных вычислениях, которые построены на наличии многопользовательской или многоинстансной архитектуры (особенно в публичных облаках).

Эффект «шумного соседа» существует дольше, чем открытие облака — термин был придуман, когда началось совместное использование ресурсов в интернет-технологиях. Проблема шумных соседей была впервые выявлена еще при создании традиционного виртуального хостинга между хостинг-провайдером и клиентами. Если участник сознательно или бессознательно использует больше ресурсов, чем было выделено изначально, это означает, что как минимум один другой участник временно ограничен — особенно это касается пространства памяти. Тем временем гипервизоры, которые служат посредническим слоем между физическими ресурсами и виртуальными машинами, стали настолько сложными, что отдельным пользователям практически невозможно избежать ограничения ресурсов.

С другой стороны, современный облачный хостинг, огромным преимуществом которого является очень гибкая масштабируемость, имеет свою собственную проблему «шумных соседей»: хотя емкость и время доступа технологий хранения данных значительно улучшились, требования к хранению данных в облаке растут в геометрической прогрессии. Если к облачному решению подключено несколько пользовательских экземпляров, и одна или несколько виртуальных машин нагружают память физического сервера чрезмерными значениями ввода/вывода, это может привести к некоторому ухудшению памяти. Твердотельные накопители позволяют предотвратить возникновение этой проблемы, но они не могут полностью устранить негативные последствия; кроме того, они еще не являются стандартным компонентом в репертуаре каждого поставщика услуг облачного хостинга.

В облачных вычислениях присутствует еще один эффект шумного соседа, который возникает из-за поведения гипервизора и процессоров. В то время как гипервизор не имеет доступа к локальному хранилищу или кэшу процессоров, они, наоборот, не имеют много информации о том, что происходит за пределами сетевого уровня. По этой причине процессоры сами решают, какие данные будут кэшироваться. Кроме того, современные многоядерные процессоры предпочитают назначать отдельные виртуальные машины в кэш L3, что ускоряет обмен данными между ядрами. Следствием этого является то, что все остальные операции для остальных машин, которые также обращаются к тому же процессору, занимают значительно больше времени.

Чтобы избежать проблемы «шумных соседей» и оптимизировать производительность всех размещенных проектов в долгосрочной перспективе, некоторые облачные провайдеры перешли на инфраструктуру хранения данных all-flash. Эта концепция хранения данных предполагает замену всех традиционных жестких дисков (HDD) на более мощные (но и более дорогие) твердотельные накопители (SSD). Но даже этот современный флеш-накопитель не может полностью устранить эффект «шумного соседа», несмотря на более высокую скорость ввода/вывода данных. В результате системы хранения баз данных, содержащие несколько флеш-накопителей — известные как массивы all-flash — оказались успешным способом эксплуатации структуры хранения без жестких дисков. Эти массивы имеют встроенную квоту хранения для ввода и вывода данных, которой можно управлять с помощью индивидуально настраиваемого уровня приложений. Это означает, что облачный провайдер или оператор отдельного облака может координировать и следить за передачей данных между различными виртуальными машинами.

Если развитие вашего проекта сложно оценить, вам следует знать о возможностях модернизации и понижения выбранных вами арендованных ресурсов. В противном случае вы можете быстро обнаружить, что платите за хранение данных и производительность процессора, которые вам на самом деле не нужны, или что вы сами стали «шумным соседом», поскольку используете больше ресурсов, чем вам было выделено, и мешаете работе других пользователей облака.

Если вы заинтересованы в виртуальном серверном облаке и хотите избежать «эффекта шумных соседей», тогда узнайте здесь о портфолио серверов IONOS.