第15章 低遅延チューニング

Telco / 5G の領域でのエッジコンピューティングの台頭は、レイテンシーと輻輳を軽減し、アプリケーションのパフォーマンスを向上させる上で重要なロールを果たします。

簡単に言うと、レイテンシーは、データ (パケット) が送信側から受信側に移動し、受信側の処理後に送信側に戻るスピードを決定します。レイテンシーによる遅延を最小限に抑えた状態でネットワークアーキテクチャーを維持することが 5 G のネットワークパフォーマンス要件を満たすのに鍵となります。4G テクノロジーと比較し、平均レイテンシーが 50 ms の 5G では、レイテンシーの数値を 1 ms 以下にするようにターゲットが設定されます。このレイテンシーの減少により、ワイヤレスのスループットが 10 倍向上します。

Telco 領域にデプロイされるアプリケーションの多くは、ゼロパケットロスに耐えられる低レイテンシーを必要とします。パケットロスをゼロに調整すると、ネットワークのパフォーマンス低下させる固有の問題を軽減することができます。詳細は、Tuning for Zero Packet Loss in Red Hat OpenStack Platform (RHOSP) を参照してください。

エッジコンピューティングの取り組みは、レイテンシーの削減にも役立ちます。クラウドの端にあり、ユーザーに近いと考えてください。これにより、ユーザーと離れた場所にあるデータセンター間の距離が大幅に削減されるため、アプリケーションの応答時間とパフォーマンスのレイテンシーが短縮されます。

管理者は、すべてのデプロイメントを可能な限り低い管理コストで実行できるように、多数のエッジサイトおよびローカルサービスを一元管理できるようにする必要があります。また、リアルタイムの低レイテンシーおよび高パフォーマンスを実現するために、クラスターの特定のノードをデプロイし、設定するための簡単な方法も必要になります。低レイテンシーノードは、Cloud-native Network Functions (CNF) や Data Plane Development Kit (DPDK) などのアプリケーションに役立ちます。

現時点で、OpenShift Container Platform はリアルタイムの実行および低レイテンシーを実現するために OpenShift Container Platform クラスターでソフトウェアを調整するメカニズムを提供します (約 20 マイクロ秒未満の応答時間)。これには、カーネルおよび OpenShift Container Platform の設定値のチューニング、カーネルのインストール、およびマシンの再設定が含まれます。ただし、この方法では 4 つの異なる Operator を設定し、手動で実行する場合に複雑であり、間違いが生じる可能性がある多くの設定を行う必要があります。

OpenShift Container Platform は、ノードチューニング Operator を使用して自動チューニングを実装し、OpenShift Container Platform アプリケーションの低レイテンシーパフォーマンスを実現します。クラスター管理者は、このパフォーマンスプロファイル設定を使用することにより、より信頼性の高い方法でこれらの変更をより容易に実行することができます。管理者は、カーネルを kernel-rt に更新するかどうかを指定し、Pod の infra コンテナーなどのクラスターおよびオペレーティングシステムのハウスキーピング向けに CPU を予約して、アプリケーションコンテナーがワークロードを実行するように CPU を分離することができます。

OpenShift Container Platform は、さまざまな業界環境の要求を満たすように PerformanceProfile を調整できる Node Tuning Operator のワークロードヒントもサポートします。ワークロードのヒントは、highPowerConsumption (消費電力が増加する代わりにレイテンシーを非常に低く抑える) と realTime (最適なレイテンシーを優先) で利用できます。これらのヒントの true/false 設定の組み合わせを使用して、アプリケーション固有のワークロードプロファイルと要件を処理できます。

ワークロードのヒントは、業界セクターの設定に対するパフォーマンスの微調整を簡素化します。1 つのサイズですべてに対応するアプローチの代わりに、ワークロードのヒントは、以下を優先するなどの使用パターンに対応できます。

理想的な世界では、これらすべてが優先されます。実際の生活では、他の人を犠牲にしてやってくる人もいます。Node Tuning Operator は、ワークロードの期待を認識し、ワークロードの要求をより適切に満たすことができるようになりました。クラスター管理者は、ワークロードがどのユースケースに分類されるかを指定できるようになりました。Node Tuning Operator は、PerformanceProfile を使用して、ワークロードのパフォーマンス設定を微調整します。

アプリケーションが動作している環境は、その動作に影響を与えます。厳密なレイテンシー要件のない一般的なデータセンターの場合、一部の高性能ワークロード Pod の CPU パーティショニングを可能にする最小限のデフォルトチューニングのみが必要です。レイテンシーが優先されるデータセンターやワークロードの場合でも、消費電力を最適化するための対策が講じられています。最も複雑なケースは、製造機械やソフトウェア無線などのレイテンシーの影響を受けやすい機器に近いクラスターです。この最後のクラスのデプロイメントは、多くの場合、ファーエッジと呼ばれます。ファーエッジデプロイメントの場合、超低レイテンシーが最優先事項であり、電力管理を犠牲にして実現されます。

OpenShift Container Platform バージョン 4.10 およびそれ以前のバージョンでは、パフォーマンスアドオン Operator を使用して自動チューニングを実装し、低レイテンシーのパフォーマンスを実現しました。現在、この機能はノードチューニング Operator の一部です。