Programming Scalable Elastic Services with AEON

doi:10.1145/3777545

Programming Scalable Elastic Services with AEON

2026-05-01

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DOI：10.1145/3777545

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分布式云应用在构建用户服务时面临多重挑战。具体而言，这类应用需具备可扩展性，以容纳日益庞大的用户群体，同时在高度分布式的并发商用硬件上执行时，要保证对共享数据访问的一致性。此外，由于应用需应对工作负载波动，它们必须具备弹性，即能根据负载增加进行横向扩展，也能在负载减少时回缩以避免过度配置及不必要的高成本。本文提出AEON，一个支持开发可扩展弹性云分布式应用的编程框架。简言之，AEON利用两种协同的“层级”编程：I. 应用编程语言（APL）使程序员能借助流行的actor范式构思可扩展应用，并引入直观的事件概念，以捕获跨多个actor的非交织执行（适用于非平凡共享数据），同时避免易出错的手动并发控制。具体而言，基于简单的基于类型的所有权分析（断言AEON应用中的引用遵循基于DAG的引用结构），事件通过轻量级同步协议高效地以可序列化方式执行，该协议也被用于创建分布式应用共享数据的一致快照。II. 弹性编程语言（EPL）使应用管理员能定义策略，以指导运行时高效、细粒度的自动缩放（扩展与回缩）。这些策略虽然引用I中编写的应用，但仅涉及高层次抽象（如actor类型和方法），不被后者引用，并避免副作用以最小化对应用性能的影响。在介绍我们的编程框架及其语言设计选择和运行时系统实现后，我们展示了其在多个用例中的应用研究，并评估了其性能。简而言之，我们的APL同步模型比手动加锁或使用现有actor语言的传统两阶段自动加锁、或使用外部事务存储具有更好的扩展性；在工作负载波动下，我们的EPL允许程序在资源使用增加的情况下显著提升性能，或在性能相似的情况下大幅减少资源使用。

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