Systemet vil reducere energiomkostningerne med det halve.
/ Foto CC BY-SA
Hvorfor har vi brug for en ny arkitektur?
I 2030 vil elektroniske enheder forbruge 40 % af al energi, der genereres på planeten. Cirka 20 % af denne mængde vil komme fra IT-sektoren og datacentre. Ved Ifølge europæiske analytikere "tager datacentre" allerede 1,4 % af al elektricitet. Det forventes, at dette .
SSD-lager bruger en betydelig del af elektriciteten. I perioden fra 2012 til 2017 var andelen af solid state-drev i datacentre . Selvom SSD'er bruger en tredjedel mindre strøm () end HDD, forbliver elregningerne store i datacentres skala.
For at reducere strømforbruget af solid-state-drev i datacentret har ingeniører fra MIT udviklet en ny SSD-lagringsarkitektur. Det kaldes LightStore og giver dig mulighed for at forbinde drev direkte til et datacenternetværk, uden om lagerservere. Ved forfattere, vil systemet reducere energiomkostningerne med det halve.
Hvordan fungerer denne her
LightStore er et flash-nøgleværdilager, der kortlægger brugeranmodninger til drev som nøgler. De sendes derefter til serveren, som frigiver de data, der er knyttet til den pågældende nøgle.
System indbygget energieffektiv processor, DRAM og NAND-hukommelse. Den styres af en controller og speciel software. Controlleren er ansvarlig for at arbejde med NAND-arrays, og softwaren er ansvarlig for at behandle KV-anmodninger og gemme nøglepar. Softwarearkitekturen er bygget på grundlaget , som bruges i mange moderne DBMS'er.
Arkitekturdiagrammet kan repræsenteres som følger:
Diagrammet viser de grundlæggende komponenter i LightStore. En node-klynge opererer på nøgleværdi-par. Applikationsservere er forbundet til systemet ved hjælp af adaptere. De konverterer klientanmodninger (såsom fread() fra POSIX API) til KV-anmodninger. Arkitekturen har også separate adaptere til , blok (baseret på BUSE-modulet) og fillager.
Ved distribution af anmodninger bruger adapteren . Det bruges i systemer som Redis eller Swift. Ved at bruge KV-anmodningsnøglen genererer adapteren en hash-nøgle, hvis værdi identificerer målknuden.
Kapaciteten af LightStore-klyngen skaleres lineært - tilslut blot yderligere noder til netværket. I nogle tilfælde skal du muligvis købe nye switches. Udviklerne har dog udstyret hver node med yderligere slots til at forbinde NAND-chips.
Arkitekturens potentiale
MIT-ingeniører siger, at den LightStore-baserede løsning har en gennemstrømning på 620 Mbps over 10 Gigabit Ethernet. Én node bruger 10 W i stedet for de sædvanlige 20 W (i SSD-systemer, der bruges af datacentre i dag). Derudover fylder udstyret halvdelen af pladsen.
Nu er udviklerne ved at færdiggøre nogle aspekter. For eksempel kan LightStore ikke arbejde med rækkeforespørgsler og små forespørgsler. Disse funktioner vil blive tilføjet i fremtiden, da LightStore bruger LSM-træer. Systemet har også stadig et begrænset sæt adaptere - YCSB- og blokadaptere understøttes. LightStore vil i fremtiden kunne behandle SQL-forespørgsler mv.
Andre udviklinger
I sommeren 2018 introducerede Marvell, et lagerudviklingsfirma, en ny linje af SSD-controllere baseret på AI-systemer. Udviklere har integreret NVIDIA deep learning acceleratorer i standardcontrollere til datacentre og klientapplikationer. Som et resultat skabte de en selvstændig arkitektur, der bruger mindre strøm sammenlignet med klassiske SSD-controllere. Virksomheden håber, at systemet vil finde anvendelse inden for edge computing, big data analytics og IoT.
Western Digital Blue-serien af drev er for nylig blevet opdateret. I april præsenterede udviklerne en løsning - WD Blue SSD baseret på SanDisk-teknologier, som WD erhvervede for et år siden. De opdaterede WD Blue SSD'er tilbyder forbedret ydeevne og energieffektivitet. Arkitekturen er bygget på baggrund af specifikationen , som giver adgang til SSD'er tilsluttet via PCI Express.
Denne specifikation forbedrer effektiviteten af SSD-drev med et stort antal samtidige anmodninger og fremskynder dataadgangen. Derudover giver NVMe dig mulighed for at standardisere SSD-grænsefladen - mere for hardwareproducenter til udvikling af unikke drivere, stik og formfaktorer.
Udsigterne
Datacenter-SSD-markedet bevæger sig mod forenklet arkitektur, automatisering af lagerkomponenter og øget energieffektivitet. Udviklingen af ingeniører fra MIT løser det sidste problem. Forfattere at LightStore bliver industristandarden for SSD-lagring i datacentre. Og vi kan gå ud fra, at der i fremtiden vil dukke nye, endnu mere effektive arkitekturer op på baggrund af det.
Flere materialer fra den første blog om virksomhedens IaaS:
Kilde: www.habr.com