Systém sníží náklady na energii o polovinu.
/ foto CC BY-SA
Proč potřebujeme novou architekturu?
Do roku 2030 budou elektronická zařízení spotřebovávat 40 % veškeré energie vyrobené na planetě. Přibližně 20 % tohoto objemu bude pocházet z IT sektoru a datových center. Podle Podle evropských analytiků už datová centra „berou“ 1,4 % veškeré elektřiny. Očekává se, že toto .
SSD úložiště spotřebovává značnou část elektřiny. V období 2012 až 2017 se podíl SSD disků v datových centrech . Přestože SSD spotřebují o třetinu méně energie () než HDD zůstávají účty za elektřinu v měřítku datových center vysoké.
Aby se snížila spotřeba energie SSD disků v datovém centru, vyvinuli inženýři z MIT novou architekturu úložiště SSD. Nazývá se LightStore a umožňuje vám připojit disky přímo k síti datového centra a obejít tak úložné servery. Podle autorů, systém sníží náklady na energii o polovinu.
Jak to funguje
LightStore je flash úložiště párů klíč–hodnota, které mapuje požadavky uživatelů na jednotky jako klíče. Poté jsou odeslány na server, který uvolní data spojená s tímto klíčem.
systém vestavěný energeticky účinný procesor, paměť DRAM a NAND. Je řízeno ovladačem a speciálním softwarem. Řadič je zodpovědný za práci s poli NAND a software je zodpovědný za zpracování požadavků KV a ukládání párů klíčů. Softwarová architektura je postavena na základě , který se používá v mnoha moderních DBMS.
Schéma architektury může být reprezentováno následovně:
Diagram ukazuje základní součásti LightStore. Cluster uzlů funguje na párech klíč–hodnota. Aplikační servery jsou k systému připojeny pomocí adaptérů. Převádějí požadavky klientů (jako je fread() z POSIX API) na požadavky KV. Architektura má také samostatné adaptéry pro , bloková (založená na modulu BUSE) a úložiště souborů.
Při distribuci požadavků adaptér používá . Používá se v systémech jako Redis nebo Swift. Pomocí klíče požadavku KV adaptér vygeneruje hash klíč, jehož hodnota identifikuje cílový uzel.
Kapacita clusteru LightStore se lineárně škáluje – stačí připojit další uzly k síti. V některých případech může být nutné zakoupit nové přepínače. Vývojáři však vybavili každý uzel dalšími sloty pro připojení čipů NAND.
Potenciál architektury
Inženýři MIT říkají, že řešení založené na LightStore má propustnost 620 Mbps přes 10gigabitový Ethernet. Jeden uzel spotřebuje 10 W místo obvyklých 20 W (v SSD systémech, které dnes používají datová centra). Zařízení navíc zabírá polovinu místa.
Nyní vývojáři dokončují některé aspekty. Například LightStore nemůže pracovat s dotazy na rozsah a malými dotazy. Tyto funkce budou přidány v budoucnu, protože LightStore používá stromy LSM. Systém má také stále omezenou sadu adaptérů - podporovány jsou YCSB a blokové adaptéry. V budoucnu bude LightStore schopen zpracovávat SQL dotazy atd.
Další vývoj
V létě 2018 Marvell, společnost zabývající se vývojem úložišť, představila novou řadu řadičů SSD založených na systémech AI. Vývojáři integrovali akcelerátory hlubokého učení NVIDIA do standardních řadičů pro datová centra a klientské aplikace. Díky tomu vytvořili samostatnou architekturu, která spotřebovává méně energie ve srovnání s klasickými SSD řadiči. Společnost doufá, že systém najde uplatnění v edge computingu, analýze velkých dat a IoT.
Řada disků Western Digital Blue byla nedávno aktualizována. V dubnu vývojáři představili řešení – WD Blue SSD založené na technologiích SanDisk, které WD získalo před rokem. Aktualizované disky WD Blue SSD nabízejí vylepšený výkon a energetickou účinnost. Architektura je postavena na základě specifikace , který poskytuje přístup k SSD připojeným přes PCI Express.
Tato specifikace zlepšuje efektivitu SSD disků s velkým počtem současných požadavků a zrychluje přístup k datům. NVMe navíc umožňuje standardizovat rozhraní SSD – spíše pro výrobce hardwaru pro vývoj jedinečných ovladačů, konektorů a tvarových faktorů.
Vyhlídky
Trh SSD datových center směřuje ke zjednodušené architektuře, automatizaci komponent úložiště a zvýšení energetické účinnosti. Vývoj inženýrů z MIT řeší druhý problém. Autoři že LightStore se stane průmyslovým standardem pro SSD úložiště v datových centrech. A můžeme předpokládat, že v budoucnu se na jejím základě objeví nové, ještě efektivnější architektury.
Několik materiálů z prvního blogu o firemním IaaS:
Zdroj: www.habr.com