Recent years have witnessed a widespread adoption of containers. While containers simplify and accelerate application development, existing container network technologies either incur significant overhead, which hurts performance for distributed applications, or lose flexibility or compatibility, which hinders the widespread deployment in production. We design and implement ONCache (\textbf{O}verlay \textbf{N}etwork \textbf{Cache}), a cache-based container overlay network, to eliminate the overhead while keeping flexibility and compatibility. We carefully analyze the difference between an overlay network and a host network, and find that an overlay network incurs extra packet processing, including encapsulating, intra-host routing, namespace traversing and packet filtering. Fortunately, the extra processing exhibits an \emph{invariance property}, e.g., most packets of the same flow have the same processing results. This property motivates us to cache the extra processing results. With the proposed cache, ONCache significantly reduces the extra overhead while maintaining the same flexibility and compatibility as standard overlay networks. We implement ONCache using eBPF with only 524 lines of code, and deploy ONCache as a plugin of Antrea. With ONCache, container communication achieves similar performance as host communication. Compared to the standard overlay network, ONCache improves the throughput and request-response transaction rate by 12\% and 36\% for TCP (20\% and 34\% for UDP), while significant reduces per-packet CPU overhead. Many distributed applications also benefit from ONCache.


翻译:近年来,容器技术得到了广泛采用。尽管容器简化并加速了应用程序开发,但现有的容器网络技术要么产生显著开销,从而损害分布式应用的性能,要么失去灵活性或兼容性,妨碍了其在生产环境中的广泛部署。我们设计并实现了ONCache(覆盖网络缓存),一种基于缓存的容器覆盖网络,旨在消除开销的同时保持灵活性和兼容性。我们仔细分析了覆盖网络与主机网络之间的差异,发现覆盖网络引入了额外的数据包处理过程,包括封装、主机内路由、命名空间遍历及数据包过滤。幸运的是,这些额外处理表现出不变性特性,例如同一流中的大多数数据包具有相同的处理结果。这一特性促使我们缓存这些额外处理的结果。借助所提出的缓存机制,ONCache显著降低了额外开销,同时保持了与标准覆盖网络相同的灵活性和兼容性。我们仅用524行eBPF代码实现了ONCache,并将其作为Antrea的插件进行部署。借助ONCache,容器通信实现了与主机通信相媲美的性能。与标准覆盖网络相比,ONCache将TCP的吞吐量和请求-响应事务速率分别提升了12%和36%(UDP分别提升20%和34%),同时显著降低了每数据包的CPU开销。许多分布式应用也受益于ONCache。

0
下载
关闭预览

相关内容

Networking:IFIP International Conferences on Networking。 Explanation:国际网络会议。 Publisher:IFIP。 SIT: http://dblp.uni-trier.de/db/conf/networking/index.html
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
18+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年11月21日
Arxiv
17+阅读 · 2023年9月26日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
6+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
7+阅读 · 6月17日
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
4+阅读 · 6月17日
相关资讯
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
18+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员