Das System wird die Energiekosten um die HĂ€lfte reduzieren.
/ ŃĐŸŃĐŸ CC BY-SA
Warum eine neue Architektur notwendig ist
, werden bis 2030 elektronische GerÀte 40% der gesamten auf der Erde erzeugten Energie verbrauchen. Etwa 20% dieser Menge entfallen auf den IT-Sektor und Rechenzentren. Laut europÀischen Analysten entziehen Rechenzentren bereits 1,4% des gesamten Stroms. Es wird erwartet, dass diese .
Einen erheblichen Teil des Energieverbrauchs haben SSD-Speicher. Von 2012 bis 2017 stieg der Anteil der SSDs in Rechenzentren Obwohl SSDs ein Drittel weniger Energie verbrauchen (), bleiben die Stromrechnungen in Rechenzentren dennoch hoch.
Um den Energieverbrauch von Solid-State-Laufwerken in Rechenzentren zu reduzieren, haben Ingenieure vom MIT eine neue Architektur fĂŒr SSD-Speicher entwickelt. Diese trĂ€gt den Namen LightStore und ermöglicht das direkte AnschlieĂen von Speicherlaufwerken an das Netzwerk der Rechenzentren, ohne die Speicherserver zu durchlaufen. Laut den Autoren wird das System die Energiekosten um die HĂ€lfte senken.
Die DANE-Spezifikation ist in
LightStore ist ein Flash-Speicher vom Typ SchlĂŒssel-Wert, bei dem Benutzeranfragen an die Speicher als SchlĂŒssel dargestellt werden. Diese werden dann an einen Server gesendet, der die mit diesem SchlĂŒssel verbundenen Daten bereitstellt.
Das System ein integrierter energieeffizienter Prozessor, DRAM und NAND-Speicher. Der Controller und spezielle Software steuern ihn. Der Controller ist fĂŒr die Arbeit mit NAND-Arrays zustĂ€ndig, wĂ€hrend die Software die Verarbeitung von KV-Anfragen und die Speicherung von SchlĂŒsselwertpaaren ĂŒbernimmt. Die Architektur der Software basiert auf der in vielen modernen Datenbanksystemen verwendet wird.
Das Schema der Architektur kann wie folgt dargestellt werden:
Das Diagramm zeigt die grundlegenden Komponenten von LightStore. Der Cluster von Knoten arbeitet mit SchlĂŒssel-Wert-Paaren. Anwendungserver verbinden sich mit dem System ĂŒber Adapter. Diese wandeln Kundenanfragen (zum Beispiel fread() von der POSIX-API) in KV-Anfragen um. Die Architektur hat auch separate Adapter fĂŒr blockbasierte (auf Basis des BUSE-Moduls) und dateibasierte Speicher.
Indem es Anfragen verteilt, verwendet der Adapter Dies wird in Systemen wie Redis oder Swift angewendet. Mit dem SchlĂŒssel der KV-Anfrage generiert der Adapter einen Hash-SchlĂŒssel, dessen Wert den Zielknoten bestimmt.
Die KapazitĂ€t des LightStore-Clusters lĂ€sst sich linear skalieren â es genĂŒgt, zusĂ€tzliche Nodes mit dem Netzwerk zu verbinden. In einigen FĂ€llen mĂŒssen möglicherweise neue Switches erworben werden. Die Entwickler haben jedoch jeden Node mit zusĂ€tzlichen Slots fĂŒr die Anbindung von NAND-Chips ausgestattet.
Das Potenzial der Architektur
Ingenieure des MIT berichten, dass die Bandbreite der Lösung auf Basis von LightStore 620 Mbit/s fĂŒr 10-Gigabit-Ethernet betrĂ€gt. Ein Node benötigt 10 W statt der gewohnten 20 W (in SSD-Systemen, die derzeit in Rechenzentren verwendet werden). DarĂŒber hinaus nimmt die Hardware halb so viel Platz ein.
Derzeit arbeiten die Entwickler an einigen Punkten. So kann LightStore beispielsweise nicht mit Bereichsanfragen und kleinen Anfragen umgehen. Diese Funktionen werden in Zukunft hinzugefĂŒgt, da LightStore LSM-BĂ€ume verwendet. AuĂerdem unterstĂŒtzt das System derzeit nur eine begrenzte Anzahl von Adaptern â YCSB- und Block-Adapter werden unterstĂŒtzt. In Zukunft wird LightStore in der Lage sein, SQL-Anfragen und mehr zu verarbeiten.
Andere Entwicklungen
Im Sommer 2018 stellte Marvell, ein Unternehmen fĂŒr die Entwicklung von Speicherlösungen, eine neue Reihe von SSD-Controllern auf Basis von KI-Systemen vor. Die Entwickler integrierten NVIDIA-Beschleuniger fĂŒr tiefes Lernen in Standard-Controller fĂŒr Rechenzentren und Client-Anwendungen. Infolgedessen entstand eine autonome Architektur, die im Vergleich zu klassischen SSD-Controllern weniger Energie verbraucht. Das Unternehmen hofft, dass das System Anwendung im Bereich Edge-Computing, Big Data Analytics und IoT finden wird.
KĂŒrzlich wurde die Reihe von Western Digital Blue-Speichermedien aktualisiert. Im April prĂ€sentierten die Entwickler die Lösung â WD Blue SSD auf Basis der Technologien von SanDisk, die WD vor einem Jahr erworben hat. Die aktualisierten WD Blue SSD zeichnen sich durch verbesserte Leistung und Energieeffizienz aus. Die Architektur basiert auf der Spezifikation , die den Zugriff auf ĂŒber PCI Express verbundene SSDs ermöglicht.
Diese Spezifikation verbessert die Effizienz von SSD-Speichermedien bei einer groĂen Anzahl gleichzeitiger Anfragen und beschleunigt den Datenzugriff. ZusĂ€tzlich ermöglicht NVMe die Standardisierung der SSD-Schnittstelle â Hardware-Herstellern mĂŒssen fĂŒr die Entwicklung von einzigartigen Treibern, AnschlĂŒssen und Formfaktoren.
Aussichten
Der Markt fĂŒr SSD-Speicherlösungen fĂŒr Rechenzentren bewegt sich in Richtung Vereinfachung der Architektur, Automatisierung der ArbeitsablĂ€ufe von Speicherkomponenten und Steigerung der Energieeffizienz. Die Entwicklung von Ingenieuren des MIT löst die letzte Herausforderung. Die Autoren , dass LightStore zum Branchenstandard fĂŒr SSD-Speicher in Rechenzentren wird. Es kann angenommen werden, dass in Zukunft auf dessen Basis neue, noch effizientere Architekturen entstehen werden.
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Quelle: habr.com
