{"id":32381,"date":"2019-10-31T21:46:44","date_gmt":"2019-10-31T18:46:44","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/novyj-tip-ssd-hranilishh-sokratit-energopotreblenie-v-tsod-kak-eto-rabotaet\/"},"modified":"2019-10-31T21:46:44","modified_gmt":"2019-10-31T18:46:44","slug":"novyj-tip-ssd-hranilishh-sokratit-energopotreblenie-v-tsod-kak-eto-rabotaet","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/de\/blog\/administrirovanie\/novyj-tip-ssd-hranilishh-sokratit-energopotreblenie-v-tsod-kak-eto-rabotaet","title":{"rendered":"Ein neuer Typ von SSD-Speichern wird den Energieverbrauch in Rechenzentren reduzieren \u2013 so funktioniert es.","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"
Das System wird die Energiekosten um die H\u00e4lfte senken.<\/h5>\n

\n\"Ein<\/a><\/noindex>
\n\/ \u0444\u043e\u0442\u043e Andy Melton<\/a><\/noindex> CC BY-SA<\/i><\/p>\n

Warum eine neue Architektur ben\u00f6tigt wird<\/h2>\n

\nLaut Sch\u00e4tzungen von Data Centre Dynamics<\/a><\/noindex>, werden elektronische Ger\u00e4te bis 2030 40 % der weltweit erzeugten Energie verbrauchen. Ungef\u00e4hr 20 % davon entfallen auf den IT-Sektor und Rechenzentren. Laut Daten<\/noindex> europ\u00e4ischen Analysten verbrauchen Rechenzentren bereits 1,4 % des gesamten Stroms. Es wird erwartet, dass diese Zahl bis 2020 auf 5 % ansteigt.<\/a><\/noindex>.
\n<\/a><\/noindex>
\nEinen erheblichen Teil des Stroms verbrauchen SSD-Speicher. Zwischen 2012 und 2017 stieg der Anteil von SSDs in Rechenzentren von 8 % auf 22 %.<\/a><\/noindex>Obwohl SSDs ein Drittel weniger Energie ben\u00f6tigen (PDF, S. 13<\/a><\/noindex>), bleiben die Stromkosten in Rechenzentren hoch.<\/p>\n

Um den Energieverbrauch von SSDs in Rechenzentren zu senken, haben Ingenieure des MIT eine neue Architektur f\u00fcr SSD-Speicher entwickelt. Sie tr\u00e4gt den Namen LightStore und erm\u00f6glicht es, Speicher direkt mit dem Rechenzentrumsnetz zu verbinden und die Speicherserver zu umgehen. Laut den<\/a><\/noindex> Autoren wird das System die Energiekosten um die H\u00e4lfte reduzieren.<\/p>\n

Wie es funktioniert<\/h2>\n

\nLightStore \u2014 ein Flash-Speicher vom Schl\u00fcssel-Wert-Typ, bei dem Benutzeranfragen an die Speicher als Schl\u00fcssel dargestellt werden. Diese werden dann an den Server gesendet, der die mit diesem Schl\u00fcssel verkn\u00fcpften Daten freigibt.<\/p>\n

System enth\u00e4lt<\/noindex> ein integrierter energieeffizienter Prozessor, DRAM und NAND-Speicher. Dieser wird von einem Controller und spezieller Software gesteuert. Der Controller ist f\u00fcr die Arbeit mit NAND-Arrays verantwortlich, w\u00e4hrend die Software die KV-Anfragen bearbeitet und die Schl\u00fcsselpaare speichert. Die Softwarearchitektur basiert auf einem LSM-Baum<\/a><\/noindex>, der in vielen modernen DBMS verwendet wird.<\/p>\n

Das Architekturdiagramm kann wie folgt dargestellt werden:<\/p>\n

\"Ein
\n
\nIm Diagramm sind die grundlegenden Komponenten von LightStore dargestellt. Ein Cluster von Knoten arbeitet mit Schl\u00fcssel-Wert-Paaren. Anwendungserver verbinden sich mit dem System \u00fcber Adapter. Diese wandeln Kundenanfragen (zum Beispiel fread() von der POSIX-API) in KV-Anfragen um. Au\u00dferdem verf\u00fcgt die Architektur \u00fcber separate Adapter f\u00fcr YCSB<\/a><\/noindex>, Block- (basierend auf dem BUSE-Modul) und Dateispeicher.<\/p>\n

Bei der Verteilung der Anfragen verwendet der Adapter konsistentes Hashing<\/a><\/noindex>. Es wird in Systemen wie Redis oder Swift verwendet. Mithilfe des KV-Request-Schl\u00fcssels generiert der Adapter einen Hash-Schl\u00fcssel, dessen Wert den Zielknoten bestimmt.<\/p>\n

Die Kapazit\u00e4t des LightStore-Clusters ist linear skalierbar \u2014 es reicht aus, zus\u00e4tzliche Knoten mit dem Netzwerk zu verbinden. In einigen F\u00e4llen kann es erforderlich sein, neue Switches zu erwerben. Die Entwickler haben jedoch jedem Knoten zus\u00e4tzliche Slots f\u00fcr den Anschluss von NAND-Chips zur Verf\u00fcgung gestellt.<\/p>\n

Das Potenzial der Architektur<\/h2>\n

\nIngenieure des MIT berichten, dass die Bandbreite der LightStore-basierten L\u00f6sung 620 Mbit\/s f\u00fcr 10-Gigabit-Ethernet betr\u00e4gt. Ein Knoten verbraucht 10 W statt der \u00fcblichen 20 W (in den heute von Rechenzentren verwendeten SSD-Systemen). Au\u00dferdem nimmt die Hardware nur halb so viel Platz ein.<\/p>\n

Derzeit arbeiten die Entwickler an einigen Punkten. Zum Beispiel kann LightStore nicht mit Bereichsanfragen und kleinen Anfragen umgehen. Diese Funktionen werden in Zukunft hinzugef\u00fcgt, da LightStore LSM-B\u00e4ume verwendet. Zudem hat das System derzeit eine begrenzte Anzahl von Adaptern \u2014 YCSB- und Block-Adapter werden unterst\u00fctzt. In Zukunft wird LightStore in der Lage sein, SQL-Anfragen und mehr zu verarbeiten.<\/p>\n

Weitere Entwicklungen<\/h2>\n

\nIm Sommer 2018 stellte Marvell, ein Entwickler von Speicherl\u00f6sungen, eine neue Reihe von SSD-Controllern vor, die auf KI-Systemen basieren. Die Entwickler integrierten NVIDIA Deep Learning-Beschleuniger in die Standardcontroller f\u00fcr Rechenzentren und Client-Anwendungen. Dadurch entstand eine eigenst\u00e4ndige Architektur, die im Vergleich zu herk\u00f6mmlichen SSD-Controllern weniger Energie verbraucht. Das Unternehmen hofft, dass die Technologie in der Edge-Computing, der Big Data-Analyse und im IoT Anwendung findet.<\/p>\n

K\u00fcrzlich wurde die Produktreihe der Western Digital Blue Speicher aktualisiert. Im April pr\u00e4sentierten die Entwickler die L\u00f6sung \u2013 die WD Blue SSD, die auf Technologien von SanDisk basiert, die WD vor einem Jahr erworben hatte. Die aktualisierten WD Blue SSD zeichnen sich durch eine gesteigerte Leistung und Energieeffizienz aus. Die Architektur basiert auf der Spezifikation NVMe<\/a><\/noindex>, die den Zugriff auf SSDs erm\u00f6glicht, die \u00fcber PCI Express angeschlossen sind.<\/p>\n

Diese Spezifikation erh\u00f6ht die Effizienz von SSD-Speichern bei einer hohen Anzahl gleichzeitiger Anfragen und beschleunigt den Datenzugriff. Dar\u00fcber hinaus erm\u00f6glicht NVMe eine Standardisierung der SSD-Schnittstelle \u2013 Hardware-Hersteller m\u00fcssen nun weniger Ressourcen aufwenden.<\/a><\/noindex> f\u00fcr die Entwicklung einzigartiger Treiber, Anschl\u00fcsse und Formfaktoren.<\/p>\n

Perspektiven<\/h2>\n

\nDer Markt f\u00fcr SSD-Speicherger\u00e4te in Rechenzentren tendiert zur Vereinfachung der Architektur, Automatisierung der Speicherkomponenten und Steigerung der Energieeffizienz. Die Entwicklungen von Ingenieuren des MIT adressieren zuletzt genannte Herausforderung. Die Autoren erwarten<\/a><\/noindex>, dass LightStore zum Industriestandard f\u00fcr SSD-Speicher in Rechenzentren wird. Man kann annehmen, dass auf dieser Basis zuk\u00fcnftig neue, noch effektivere Architekturen entstehen werden.<\/p>\n

\nEinige Artikel aus dem ersten Blog \u00fcber Unternehmens-IaaS:<\/p>\n