El sistema reduirà els costos energètics a la meitat.
/ foto CC BY-SA
Per què necessitem una nova arquitectura?
L'any 2030, els dispositius electrònics consumiran el 40% de tota l'energia generada al planeta. Aproximadament el 20% d'aquest volum vindrà del sector informàtic i dels centres de dades. Per Segons els analistes europeus, els centres de dades ja "s'emporten" l'1,4% de tota l'electricitat. S'espera que això .
L'emmagatzematge SSD consumeix una part important d'electricitat. En el període del 2012 al 2017, la quota de unitats d'estat sòlid als centres de dades . Tot i que els SSD consumeixen un terç menys d'energia () que el disc dur, les factures d'electricitat segueixen sent grans a l'escala dels centres de dades.
Per reduir el consum d'energia de les unitats d'estat sòlid al centre de dades, els enginyers del MIT han desenvolupat una nova arquitectura d'emmagatzematge SSD. S'anomena LightStore i us permet connectar unitats directament a una xarxa de centre de dades, evitant els servidors d'emmagatzematge. Per autors, el sistema reduirà a la meitat els costos energètics.
Com funciona això
LightStore és una botiga de valor-clau flash que mapeja les sol·licituds dels usuaris a les unitats com a claus. Després s'envien al servidor, que allibera les dades associades a aquesta clau.
Sistema processador integrat d'eficiència energètica, memòria DRAM i NAND. Està controlat per un controlador i programari especial. El controlador és responsable de treballar amb matrius NAND i el programari és responsable de processar les sol·licituds de KV i emmagatzemar parells de claus. L'arquitectura del programari es construeix sobre la base , que s'utilitza en molts SGBD moderns.
El diagrama de l'arquitectura es pot representar de la següent manera:
El diagrama mostra els components bàsics de LightStore. Un clúster de nodes funciona amb parells clau-valor. Els servidors d'aplicacions es connecten al sistema mitjançant adaptadors. Converteixen les sol·licituds dels clients (com ara fread() de l'API POSIX) en sol·licituds KV. L'arquitectura també té adaptadors separats per , bloc (basat en el mòdul BUSE) i emmagatzematge de fitxers.
Quan es distribueixen peticions, l'adaptador utilitza . S'utilitza en sistemes com Redis o Swift. Utilitzant la clau de sol·licitud KV, l'adaptador genera una clau hash el valor de la qual identifica el node de destinació.
La capacitat del clúster LightStore s'escala linealment: només cal connectar nodes addicionals a la xarxa. En alguns casos, és possible que hàgiu de comprar interruptors nous. Tanmateix, els desenvolupadors han equipat cada node amb ranures addicionals per connectar xips NAND.
El potencial de l'arquitectura
Els enginyers del MIT diuen que la solució basada en LightStore té un rendiment de 620 Mbps sobre 10 Gigabit Ethernet. Un node consumeix 10 W en lloc dels 20 W habituals (en els sistemes SSD que utilitzen els centres de dades actuals). A més, l'equip ocupa la meitat de l'espai.
Ara els desenvolupadors estan ultimant alguns aspectes. Per exemple, LightStore no pot funcionar amb consultes d'interval i petites consultes. Aquestes funcions s'afegiran en el futur, ja que LightStore utilitza arbres LSM. A més, el sistema encara té un conjunt limitat d'adaptadors: s'admeten els adaptadors YCSB i de bloc. En el futur, LightStore podrà processar consultes SQL, etc.
Altres desenvolupaments
L'estiu del 2018, Marvell, una empresa de desenvolupament d'emmagatzematge, va presentar una nova línia de controladors SSD basats en sistemes d'IA. Els desenvolupadors han integrat els acceleradors d'aprenentatge profund de NVIDIA en controladors estàndard per a centres de dades i aplicacions de client. Com a resultat, van crear una arquitectura autònoma que consumeix menys energia en comparació amb els controladors SSD clàssics. L'empresa espera que el sistema trobi aplicació en informàtica de punta, anàlisi de grans dades i IoT.
La línia de discs Western Digital Blue s'ha actualitzat recentment. A l'abril, els desenvolupadors van presentar una solució: el WD Blue SSD basat en tecnologies SanDisk, que WD va adquirir fa un any. Els SSD WD Blue actualitzats ofereixen un millor rendiment i eficiència energètica. L'arquitectura es construeix sobre la base de l'especificació , que proporciona accés als SSD connectats mitjançant PCI Express.
Aquesta especificació millora l'eficiència de les unitats SSD amb un gran nombre de sol·licituds simultànies i accelera l'accés a les dades. A més, NVMe us permet estandarditzar la interfície SSD, més per als fabricants de maquinari per al desenvolupament de controladors, connectors i factors de forma únics.
Perspectives
El mercat dels SSD del centre de dades s'està movent cap a una arquitectura simplificada, l'automatització dels components d'emmagatzematge i una major eficiència energètica. El desenvolupament d'enginyers del MIT resol aquest darrer problema. Autors que LightStore es convertirà en l'estàndard de la indústria per a l'emmagatzematge SSD als centres de dades. I podem suposar que en el futur apareixeran noves arquitectures encara més eficients basades en això.
Diversos materials del primer bloc sobre IaaS corporatiu:
Font: www.habr.com