生擒抢算力的谷歌员工！博弈论或可破数据中心“阶下囚逆境”

把“数据中心”和“博弈游戏”两个词放在一路，你会想到什么？经济学家们研究的“阶下囚逆境”？照旧《魔兽天下》的用户数据？

我们本日要讲的，正是“数据中心”和“博弈游戏”的团结，但和在线游戏一点相关没有。

本日的话题，是切实产生在数据中心的博弈——从共享的大量计较机和存储体系中抢占资源。

纵然是在算力最为富裕的的公司——谷歌，员工们也经常举办这样的博弈。

当要求提交使命的计较需求时，一些员工会强调了他们对资源的哀求，以镌汰与他人共享的数目。风趣的是，其他一些员工则会镌汰了他们的资源哀求，冒充他们的使命可以轻松地在任何一台计较机上完成。一旦他们在一台呆板上开始使命，相干的操纵就会耗尽呆板上全部可用的资源，并挤掉他们同事的使命。

这些技巧看起来有点有趣，但它直指一个真正的题目——服从低下。

2018年，环球数据中心耗电量为2050亿千瓦时，险些和澳大利亚全境的用电量相等，约占天下总量的1%。因为处事器未被充实操作，因此大量能源被挥霍掉了。一台空闲处事器所挥霍的电力相等于其峰值用电量的50%；而当处事器开始事变时，其牢靠的电力本钱就将分摊到该事变上。

因为运行单个使命的用户凡是只占用处事器资源的20%到30%，因此多个用户必需共享处事器以进步其操作率，从而进步其能源服从。共享还可以低竣工本、运营和基本办法本钱。事实，不是每小我私人都有足够的钱来成立本身的数据中心。

为了分派共享资源，数据中心陈设有资源打点体系，按照用户需求和体系自身方针，对可用的处理赏罚器内核、内存容量和收集资源举办分别。乍一看，这个使命应该很简朴，由于用户常常有增补需求。但究竟并非云云。共享在用户之间发生了竞争，正如我们看到的谷歌员工，很也许会扭曲资源的行使。

因此，我们可以行使博弈论（game theory），即描写理性决定者之间计谋交互的数学模子，举办了一系列项目，以此来打点这些自私用户之间的资源分派，同时最大化地晋升数据中心的服从。在这种环境下，这种博弈还确实有利于办理资源分派题目。

钱币兑换机制失效，博弈论登场

辅佐一群理性和自私的用户有用地共享资源并不只仅是大数据期间的产品。经济学家们几十年来一向在这样做。

在经济学中，市场机制按照供求来抉择资源的价值。现实上，今朝不少民众数据中心就在这么做，好比Amazon EC2和Microsoft Azure。在哪里，真实钱币的转移充当了一种器材，将用户的念头(绩效)与提供商的方针(服从)团结起来。

然而，在很多环境下，钱币兑换机制是失效的。

让我们思量一个简朴的例子。

假设在你最好伴侣的婚礼上，你获得了一张歌剧表演的门票，你抉择把票给最喜好该表演的人。以是你要举办所谓的第二价拍卖：让你的伴侣们为这张票出价，划定赢家付出给你第二高的出价。数学上已经证明，在这种拍卖中，你的伴侣没有念头去谎报他们对这张歌剧票的估价。

假如你不想要钱或不能让你的伴侣付你钱，你的选择就会变得很是有限。假如你问你的伴侣他们有多想去看歌剧，没有什么能阻止他们强调他们对门票的盼愿。歌剧票只是一个简朴的例子，但在许多处所——好比谷歌的私家数据中心或学术计较机集群——款子要不不能转手，要不就是不应转手，更不能以此来抉择谁获得什么。

博弈论为这类题目提供了可行的办理方案——现实上它已被应用于计较机收集和计较机体系。我们从这两个规模得到了灵感，但我们也必需办理它们的范围性。在计较机收集中，有许多事变通过计划机制来打点自利的和不和谐的路由器以停止拥塞。可是这些模子只思量对单个资源收集带宽的争用。在数据中心计较机集群和处事器中，有各类百般的资源必要争夺。
在计较机体系中，人们对思量多种资源的资源分派机制发生了浓重的乐趣，出格是一种称为支配资源公正性的机制。然而，这类事变仅限于机能模子和处理赏罚器与内存的比率，它们并不老是反应数据中心的真实场景。

“计较冲刺”引起“公地悲剧”

为了提出合用于数据中心的博弈论模子，我们深入研究了硬件架构的细节，从最小的条理开始：晶体管。

恒久以来，晶体管在缩小体积的同时耗散的功率越来越小，部门缘故起因是低落了事变电压。然而，到2005年阁下，这种被称为登纳德缩放比例的定律已被冲破。

功效就是，对付牢靠的电力预算，处理赏罚器不再以我们风俗的速率变快。一个姑且的办理方案是将多个处理赏罚器焦点放在统一块芯片上，这样大量的晶体管如故可以在经济上获得冷却。然而，很明明，你不行能同时全速运转全部的焦点，不然芯片会熔化。

2012年，计较机架构师提出了一种名为“计较冲刺”（computational sprinting）的变通要领。其观念是处理赏罚器焦点可以在短时距离断(称为冲刺)内安详地打破它们的能量预算。在一次冲刺之后，处理赏罚器必需在下一次冲刺之前冷却下来；不然芯片就会被熔毁。假如处理赏罚正确，“冲刺”可以使体系对事变负载的变革做出更快速的相应。“计较冲刺”最初是为智妙手机等移动装备的处理赏罚器而提出的，由于这些处理赏罚器必需限定用电量，以节减电量，同时停止“烫伤”用户。但“冲刺”很快就应用于数据中心来处理赏罚计较需求的激增。

这就是题目地址。假设自私的用户们拥有启用了带有“冲刺”的处事器，这些处事器在数据中心中共享一个电源供给。用户可以通过冲刺来进步处理赏罚器的计较手段，但假如大部门处理赏罚器同时冲刺，那么电力负荷将会激增。然后断路器跳闸。这就迫使不中断电源(UPS)中的电池在体系规复时提供电力。在这样的紧张环境之后，全部的处事器都必需在电池充电的时辰以额定功率运行——不应承冲刺。

这种气象是经典的“公地悲剧”（tragedy of the commons）的一个版本，英国经济学家威廉·福斯特(43.900, 2.11, 5.05%)·劳埃德(William Forster Lloyd)在1833年的一篇文章中初次提出了这一概念。他描写了如下的环境：假设牧牛人共享一块土地来放牧他们的牛。假如一个牧民把高出分派数目的牛放到民众草地上，这个牧民可以得到边际收益；但假如很多牧民这样做，太过放牧将粉碎土地，危险全部人。

（编辑：湖南网）

【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容!