Η υπολογιστική χωρίς εξυπηρετητή (serverless computing) εχει ξεχωρίσει ως ένα ανταγωνιστικό μοντέλο εκτέλεσης εφαρμογών στο υπολογιστικό νέφος (cloud computing). Συγχρόνως, η ανοιχτού κώδικα RISC-V αρχιτεκτονική έχει συγκεντρώσει αρκετό ενδιαφέρον και τα πρώτα RISC-V συστήματα έχουν ήδη αρχίσει να εμφανίζονται στην αγορά διακομιστών για κέντρα δεδομένων. Ο συνδυασμός αυτών των δύο τάσεων στην υπολογιστική απαιτεί την αξιολόγηση της απόδοσης του αντίκτυπου της αρχιτεκτονικής RISC-V και των σχετικών υλοποιήσεων επεξεργαστών κατά την εκτέλεση serverless φορτίων εργασίας, ιδιαίτερα σε σύγκριση με τις καθιερωμένες αρχιτεκτονικές και μοντέλα επεξεργαστών. Ωστόσο, προς το παρόν, δεν υπάρχουν μετροπρογράμματα (benchmarks) που επιτρέπουν τη συστηματική αξιολόγηση των serverless φορτίων εργασίας σε συστήματα RISC-V. Στόχος αυτής της πτυχιακής εργασίας είναι να γεφυρώσει αυτό το χάσμα στην υποστήριξη αξιολόγησης μέσω μετροπρογραμμάτων όλων των επιπέδων της υπολογιστικής στοίβας, από τη μικροαρχιτεκτονική μέχρι τις εφαρμογές. Βασιζόμαστε στη vSwarm σουίτα του vHive, η οποία είναι μια πρόσφατα προτεινόμενη σουίτα μετροπρογραμμάτων για serverless περιβάλλοντα εκτέλεσης, καθώς και στο vSwarm-u framework που παρέχει υποδομή για την εκτέλεση serverless φορτίων εργασίας στον μικροαρχιτεκτονικό προσωμοιωτή gem5. Μεταφέρουμε διάφορες εφαρμογές από τη σουίτα vSwarm στην αρχιτεκτονική RISC-V ISA, επιτρέποντας την εκτέλεσή τους σε συστήματα RISC-V. Επιπλέον, επεκτείνουμε το vSwarm-u ώστε να επιτρέπεται η εκτέλεση αυτών των serverless εφαρμογών σε προσομοιούμενους RISC-V επεξεργαστές μέσω του gem5. Για να πετύχουμε τον στόχο μας, αντιμετωπίσαμε διάφορες προκλήσεις που προέρχονται κυρίως από την ανωριμότητα του οικοσυστήματος λογισμικού για RISC-V. Για να επιδείξουμε τη χρησιμότητα της ενισχυμένης υποδομής αξιολόγησης που παρέχουμε, εκτελούμε τις serverless εφαρμογές σε ένα προσομοιωμένο πολυπύρηνο RISC-V σύστημα που αποτελείται από επεξεργαστές εκτέλεσης εντολών εκτός σειράς (out-of-order). Επίσης, συγκρίνουμε την εκτέλεσή τους με ένα αντίστοιχο σύστημα αρχιτεκτονικής x86. Τα αποτελέσματα της αξιολόγησής μας αναδεικνύουν το σημαντικό ζήτημα απόδοσης μεταξύ "κρύας" και "ζεστής" εκτέλεσης που προκύπτει για serverless εφαρμογές. Συνολικά, οι συνεισφορές μας ανοίγουν το δρόμο για περαιτέρω πειραματισμούς με serverless φορτία εργασίας σε πλατφόρμες RISC-V, καθώς και για περαιτέρω συγκρίσεις μεταξύ διαφόρων ISA και μικροαρχιτεκτονικών παραμέτρων των επεξεργαστών.
(EL)
Serverless computing has emerged as a competitive cloud computing paradigm. At the same time, the open-source RISC-V ISA has gained a lot interest and the first RISC-V systems have already started to appear in the server market for datacenter and cloud computing. The combination of these two computing trends necessitates the performance assessment of the impact of the RISC-V ISA and relevant processor implementations when executing serverless workloads, particularly with respect to well-established ISAs and processor designs. However, currently, there is no benchmarking support for systematically evaluating serverless workloads on RISC-V systems. The goal of this thesis is to bridge this gap in benchmarking support across the layers of the computing stack, from the microarchitecture up to the application. We rely on vHive’s vSwarm that is a recently proposed serverless benchmark suite, and on vSwarm-u that provides infrastructure for executing serverless workloads in the gem5 microarchitecural simulator. We port several workloads from vSwarm to the RISC-V ISA enabling their execution on RISC-V systems. We also enhance vSwarm-u to enable the execution of those serverless workloads on simulated RISC-V CPUs using gem5. To achieve our goal, we address several challenges that mostly stem from the immaturity of the RISC-V software ecosystem. To demonstrate the usefulness of the enhanced benchmarking infrastructure, we evaluate the execution of the ported serverless workloads on a simulated RISC-V out-of-order multicore system. We also compare its execution with an equivalent x86 system. Our evaluation results highlight the important performance trade-off of cold vs warm execution for serverless workloads. Overall, our contributions pave the way for further experimentation with serverless workloads on RISC-V platforms, as well as for further comparison across various ISAs and processor microarchitectural parameters.
(EN)
/aggregator-openarchives/portal/institutions/uoa
