Effet « Noisy Neighbor » : in­ter­fé­rences sur un hé­ber­ge­ment Cloud partagé

Le volume trop élevé d’une té­lé­vi­sion, une musique as­sour­dis­sante, des enfants qui hurlent, des chiens ou bruits de machine à laver en pleine nuit : toute personne a déjà vécu de telles nuisances de ses voisins. Si de telles atteintes à la tran­quil­lité ont un caractère régulier, cela diminue énor­mé­ment la qualité de vie. Le problème de voisins bruyants ayant une influence sur votre bien en location ne surgit pas seulement entre quatre murs. L’univers des serveurs virtuels est aussi touché par ce phénomène. On parle alors de problème de « Noisy Neighbor ».  

Vous avez deux options pour le choix d’un domicile propre : vous pouvez acheter/louer votre propre maison ou vous décider pour un ap­par­te­ment dans un immeuble. Il est bien évi­dem­ment plus cher de louer une maison in­di­vi­duelle qu’un ap­par­te­ment.  

Lors de la recherche du foyer adapté pour votre projet Web ou pour l’in­fras­truc­ture in­for­ma­tique de votre en­tre­prise, la situation est la même : un serveur physique personnel (hébergé par vous-même ou bien par un four­nis­seur externe), qui satisfait les exigences lo­gi­cielles et ma­té­rielles, est une solution chère et so­phis­ti­quée certes, mais vous permet de gérer les ressource et l’ad­mi­nis­tra­tion de votre système à cent pourcent. Si pour des raisons fi­nan­cières, vous recourez à des res­sources vir­tuelles et partagées avec d’autres, la base de votre projet sert à d’autres projets et cela peut donc arriver que l‘ef­fi­ca­cité du système soit réduite pro­vi­soi­re­ment.

La cause de cela est une sur­con­som­ma­tion des res­sources par d’autres uti­li­sa­teurs du même système, c’est pourquoi on appelle le problème ainsi créé l’effet de « Noisy Neighbor ». On observe aujourd’hui un phénomène  de nuisances d’instances voisines sur la per­for­mance, et notamment sur le Cloud-Computing reposant sur une ar­chi­tec­ture standard multi-tenant (notamment le Cloud public). 

L’effet de « Noisy Neighbor » n’existe pas seulement depuis l’invention du Cloud, mais depuis que la ré­par­ti­tion de res­sources est possible. Le problème était déjà été rencontré par les four­nis­seurs d’hé­ber­ge­ment partagé tra­di­tion­nel et leurs clients.  Si un par­ti­ci­pant exigeait cons­ciem­ment ou non plus de res­sources pour lui, cela sig­ni­fiait une res­tric­tion pour au moins un des autres lo­ca­taires car la mémoire vive se révélait trop juste. Entre-temps, les hy­per­vi­seurs, qui servent de couche réseau entre les res­sources physiques et les machines vir­tuelles, se sont dé­ve­lop­pés et il est devenu presque im­pos­sible pour les dif­fé­rents uti­li­sa­teurs de con­tour­ner la li­mi­ta­tion en res­sources.

L’hé­ber­ge­ment Cloud moderne a pour principal avantage la flexi­bi­lité mais cela induit aussi le problème du « Noisy Neighbor » qui lui est propre. Tandis que les disques durs utilisés pour l’hé­ber­ge­ment offrent né­ces­sai­re­ment de plus en plus de mémoire, la per­for­mance des supports de données s’améliore seulement de manière im­per­cep­tible. Si plusieurs instances d’uti­li­sa­teurs sont reliées sur un même système Cloud et en­combrent une ou plusieurs machines physiques et la mémoire du serveur avec un nombre d’entrées et sorties trop élevé, cela entraîne des ra­len­tis­se­ments pour tous les par­ti­ci­pants. Les disques durs SSDs limitent certes cette con­sé­quence négative, mais ne peuvent cependant pas l’exclure com­plè­te­ment. De plus, ils ne font pas encore partie des standards des four­nis­seurs d’hé­ber­ge­ment Cloud.  

Il existe en outre un autre effet de « Noisy Neighbor » avec le Cloud-Computing, qui résulte du com­por­te­ment de l’hy­per­vi­seur et des pro­ces­seurs. Tandis que l’hy­per­vi­seur n’a pas d’accès à la mémoire locale ainsi qu’à la mémoire cache des pro­ces­seurs, ces dernières ne donnent que peu d’in­for­ma­tions sur ce qui se passe sur la couche réseau. Pour cette raison les pro­ces­seurs décident au­to­ma­ti­que­ment quelles données en­re­gis­trer dans la mémoire in­ter­mé­diaire. Les pro­ces­seurs Multi-Core renvoient aussi aux Caches L3 des machines vir­tuelles, ce qui accélère l’échange de données entre les noyaux.

Pour maîtriser le problème du « Noisy Neighbor » et optimiser la per­for­mance de tous les projets hébergés, certains four­nis­seurs de service Cloud sont passés à une infras­truc­ture de stockage all-flash. Ce concept de stockage se ca­rac­té­rise par le rem­pla­ce­ment total des disques HDD tra­di­tion­nels (Hard Disl Drives) par des SSDs (Solid Disk Drives) plus per­for­mants mais aussi plus chers. Mais les médias de stockage flash modernes ne peuvent pas empêcher par­fai­te­ment l’effet « Noisy Neighbor » en dépit de leur acompte d’entrées et sorties (Input /Output) plus élevé. Les All-Flash-Arrays, systèmes de sau­ve­garde de bases de données qui con­tien­nent plusieurs lecteurs de stockage flash, ont fait leurs preuves lors de la mise en place de la structure de stockage sans HDDs. Ces Arrays possèdent un con­tin­gent de stockage incorporé pour les entrées et sorties, qui peut être géré in­di­vi­duel­le­ment via une adap­ta­tion in­di­vi­duelle de l’ap­pli­ca­tion. Ainsi, le four­nis­seur de service d’hé­ber­ge­ment Cloud ou l’ex­ploi­tant d’un système Cloud propre peut sur­veil­ler et coor­don­ner l’échange de données des dif­fé­rentes machines vir­tuelles.  

Si le dé­ve­lop­pe­ment de votre projet est dif­fi­ci­le­ment pré­vi­sible, vous devriez vous informer sur les pos­si­bi­li­tés de diminuer ou d’augmenter les res­sources louées. Autrement, vous allez ra­pi­de­ment payer une mémoire et une per­for­mance CPU (per­for­mance du Central Pro­ces­sing Unit) dont vous n’avez pas du tout besoin ou encore subir le phénomène de « Noisy Neighbor ».

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