基于能力的无服务器计算高效数据传输机制

《ACM Transactions on Architecture and Code Optimization》：Capability-Based Efficient Data Transmission Mechanism for Serverless Computing

服务器less架构在大数据处理等场景中因高效弹性受青睐，但函数间数据传输低效制约发展。基于能力ISA提出Hummer方案，通过共享能力和SCST机制实现零拷贝通信，数据传输速率提升6-40倍，Redis吞吐量翻倍。

　　

摘要

由于快速部署、弹性扩展和按需付费的优势，无服务器计算已经获得了广泛的应用。为大数据处理、视频分析和机器学习设计的大规模管道应用程序正逐渐向无服务器架构转变。然而，功能之间的大数据传输效率低下限制了无服务器模式在这些应用程序中的进一步采用。随着能力指令集架构（ISA）的出现，云中的多租户安全隔离模型和数据传输方法带来了新的机遇。

本文提出了一种基于能力ISA的高效通信和数据传输方案——Hummer。能力ISA允许多个功能在单个地址空间内运行于独立的隔离域中。功能实例可以通过直接传递硬件能力来高效地共享内存。本文扩展了CHERI能力ISA，引入了新的“共享能力”和“共享能力存储跟踪（SCST）”机制来管理共享内存访问权限，从而实现了零拷贝通信机制。我们将Hummer与现有的通信机制进行了比较，结果显示其数据传输速率提高了6到40倍。使用Hummer API实现的Redis吞吐量翻了一番。