Architectural Building Blocks for a Serverless High-Performance Computing Platform

La computació sense servidor ha sorgit com un model de computació en el núvol altament escalable i de baixa latència, sent Function-as-a-Service (FaaS) especialment adequada per a aplicacions interactives intensives en dades i computació. A diferència de desplegaments tradicionals, on per a obtenir latències interactives es requereix de clústers sempre actius, la computació sense servidor es basa en funcions efímeres que escalen dinàmicament, optimitzant l'ús de recursos. No obstant això, el model sense servidor presenta diversos reptes. La naturalesa efímera i sense estat de FaaS requereix una ingesta de dades eficient a causa de la seva arquitectura desacoblada. A més, la falta d'adreçament directe complica el desenvolupament d'aplicacions amb estat, que requereixen intermediaris per a gestionar l'estat compartit. Els models de programació existents no són adequats quant a usabilitat, aplicabilitat o elasticitat. Aquesta tesi presenta tres contribucions per a millorar els entorns sense servidor per a aplicacions paral·leles de dades. Primer, introduïm un model elàstic de gestió de dades que permet la lectura paral·lela de dades científiques per a mitigar el problema de l'enviament de dades. Utilitzant tècniques d'indexació de dades no intrusives i de només lectura, aconseguim un particionament sobre la marxa lleuger i eficient en recursos. En segon lloc, proposem la transparència d'accés com a model de programació, permetent a les aplicacions interactuar amb recursos remots com si fossin locals, simplificant l'adaptació a entorns sense servidor. L'avaluació demostra com aplicacions monolítiques poden escalar fàcilment utilitzant aquest enfocament. Finalment, introduïm burst computing, un model de computació que optimitza els treballs de processament paral·lel en FaaS. Aquesta abstracció permet l'agrupació de funcions per a explotar la localitat de les dades, reduint la sobrecàrrega de comunicació remota. La tesi conclou motivant el desenvolupament d'aplicacions en el núvol que permeten aquests enfocaments, millorant les càrregues de treball elàstiques i interactives.