Το σύστημα θα μειώσει το κόστος ενέργειας κατά το ήμισυ.
/ φωτογραφία CC BY-SA
Γιατί χρειαζόμαστε μια νέα αρχιτεκτονική;
Μέχρι το 2030, οι ηλεκτρονικές συσκευές θα καταναλώνουν το 40% της συνολικής ενέργειας που παράγεται στον πλανήτη. Περίπου το 20% αυτού του όγκου θα προέλθει από τον τομέα της πληροφορικής και τα κέντρα δεδομένων. Με Σύμφωνα με ευρωπαίους αναλυτές, τα κέντρα δεδομένων «αφαιρούν» ήδη το 1,4% του συνόλου της ηλεκτρικής ενέργειας. Αναμένεται ότι αυτό .
Η αποθήκευση SSD καταναλώνει σημαντικό μέρος της ηλεκτρικής ενέργειας. Την περίοδο από το 2012 έως το 2017, το μερίδιο των μονάδων στερεάς κατάστασης στα κέντρα δεδομένων . Αν και οι SSD καταναλώνουν το ένα τρίτο λιγότερη ενέργεια () από το HDD, οι λογαριασμοί ηλεκτρικής ενέργειας παραμένουν μεγάλοι στην κλίμακα των κέντρων δεδομένων.
Για να μειώσουν την κατανάλωση ενέργειας των μονάδων στερεάς κατάστασης στο κέντρο δεδομένων, μηχανικοί από το MIT ανέπτυξαν μια νέα αρχιτεκτονική αποθήκευσης SSD. Ονομάζεται LightStore και σας επιτρέπει να συνδέετε μονάδες δίσκου απευθείας σε ένα δίκτυο κέντρου δεδομένων, παρακάμπτοντας τους διακομιστές αποθήκευσης. Με Συγγραφείς, το σύστημα θα μειώσει το κόστος ενέργειας κατά το ήμισυ.
Πώς λειτουργεί;
Το LightStore είναι ένα κατάστημα flash κλειδιού-τιμής που αντιστοιχίζει τα αιτήματα των χρηστών σε μονάδες δίσκου ως κλειδιά. Στη συνέχεια αποστέλλονται στον διακομιστή, ο οποίος απελευθερώνει τα δεδομένα που σχετίζονται με αυτό το κλειδί.
Σύστημα ενσωματωμένος ενεργειακά αποδοτικός επεξεργαστής, μνήμη DRAM και NAND. Ελέγχεται από ελεγκτή και ειδικό λογισμικό. Ο ελεγκτής είναι υπεύθυνος για την εργασία με πίνακες NAND και το λογισμικό είναι υπεύθυνο για την επεξεργασία αιτημάτων KV και την αποθήκευση ζευγών κλειδιών. Η αρχιτεκτονική του λογισμικού είναι χτισμένη στη βάση , το οποίο χρησιμοποιείται σε πολλά σύγχρονα DBMS.
Το διάγραμμα αρχιτεκτονικής μπορεί να αναπαρασταθεί ως εξής:
Το διάγραμμα δείχνει τα βασικά στοιχεία του LightStore. Ένα σύμπλεγμα κόμβων λειτουργεί σε ζεύγη κλειδιού-τιμής. Οι διακομιστές εφαρμογών συνδέονται στο σύστημα χρησιμοποιώντας προσαρμογείς. Μετατρέπουν αιτήματα πελατών (όπως το fread() από το POSIX API) σε αιτήματα KV. Η αρχιτεκτονική έχει επίσης ξεχωριστούς προσαρμογείς για , μπλοκ (βάσει της μονάδας BUSE) και αποθήκευση αρχείων.
Κατά τη διανομή αιτημάτων, ο προσαρμογέας χρησιμοποιεί . Χρησιμοποιείται σε συστήματα όπως το Redis ή το Swift. Χρησιμοποιώντας το κλειδί αιτήματος KV, ο προσαρμογέας δημιουργεί ένα κλειδί κατακερματισμού του οποίου η τιμή προσδιορίζει τον κόμβο-στόχο.
Η χωρητικότητα του συμπλέγματος LightStore κλιμακώνεται γραμμικά - απλώς συνδέστε επιπλέον κόμβους στο δίκτυο. Σε ορισμένες περιπτώσεις, μπορεί να χρειαστεί να αγοράσετε νέους διακόπτες. Ωστόσο, οι προγραμματιστές έχουν εξοπλίσει κάθε κόμβο με πρόσθετες υποδοχές για τη σύνδεση τσιπ NAND.
Οι δυνατότητες της αρχιτεκτονικής
Οι μηχανικοί του MIT λένε ότι η λύση που βασίζεται στο LightStore έχει απόδοση 620 Mbps σε 10 Gigabit Ethernet. Ένας κόμβος καταναλώνει 10 W αντί για τα συνηθισμένα 20 W (στα συστήματα SSD που χρησιμοποιούνται από τα κέντρα δεδομένων σήμερα). Επιπλέον, ο εξοπλισμός καταλαμβάνει το μισό χώρο.
Τώρα οι προγραμματιστές οριστικοποιούν ορισμένες πτυχές. Για παράδειγμα, το LightStore δεν μπορεί να λειτουργήσει με ερωτήματα εύρους και μικρά ερωτήματα. Αυτές οι δυνατότητες θα προστεθούν στο μέλλον, καθώς το LightStore χρησιμοποιεί δέντρα LSM. Επίσης, το σύστημα εξακολουθεί να διαθέτει περιορισμένο σύνολο προσαρμογέων - υποστηρίζονται προσαρμογείς YCSB και μπλοκ. Στο μέλλον, το LightStore θα μπορεί να επεξεργάζεται ερωτήματα SQL κ.λπ.
Άλλες εξελίξεις
Το καλοκαίρι του 2018, η Marvell, μια εταιρεία ανάπτυξης αποθήκευσης, παρουσίασε μια νέα σειρά ελεγκτών SSD που βασίζονται σε συστήματα AI. Οι προγραμματιστές έχουν ενσωματώσει επιταχυντές βαθιάς εκμάθησης NVIDIA σε τυπικούς ελεγκτές για κέντρα δεδομένων και εφαρμογές πελατών. Ως αποτέλεσμα, δημιούργησαν μια αυτόνομη αρχιτεκτονική που καταναλώνει λιγότερη ενέργεια σε σύγκριση με τους κλασικούς ελεγκτές SSD. Η εταιρεία ελπίζει ότι το σύστημα θα βρει εφαρμογή στους υπολογιστές αιχμής, στην ανάλυση μεγάλων δεδομένων και στο IoT.
Η σειρά μονάδων δίσκου Western Digital Blue ενημερώθηκε πρόσφατα. Τον Απρίλιο, οι προγραμματιστές παρουσίασαν μια λύση - το WD Blue SSD βασισμένο στις τεχνολογίες SanDisk, το οποίο απέκτησε η WD πριν από ένα χρόνο. Οι ενημερωμένοι δίσκοι WD Blue SSD προσφέρουν βελτιωμένη απόδοση και ενεργειακή απόδοση. Η αρχιτεκτονική είναι χτισμένη με βάση τις προδιαγραφές , το οποίο παρέχει πρόσβαση σε SSD που συνδέονται μέσω PCI Express.
Αυτή η προδιαγραφή βελτιώνει την απόδοση των μονάδων SSD με μεγάλο αριθμό ταυτόχρονων αιτημάτων και επιταχύνει την πρόσβαση στα δεδομένα. Επιπλέον, το NVMe σάς επιτρέπει να τυποποιήσετε τη διεπαφή SSD - περισσότερο για τους κατασκευαστές υλικού για την ανάπτυξη μοναδικών προγραμμάτων οδήγησης, συνδέσεων και παραγόντων μορφής.
Προοπτικές
Η αγορά των SSD των κέντρων δεδομένων κινείται προς την απλοποιημένη αρχιτεκτονική, την αυτοματοποίηση των στοιχείων αποθήκευσης και την αυξημένη ενεργειακή απόδοση. Η ανάπτυξη μηχανικών από το MIT λύνει το τελευταίο πρόβλημα. Συγγραφείς ότι το LightStore θα γίνει το βιομηχανικό πρότυπο για αποθήκευση SSD σε κέντρα δεδομένων. Και μπορούμε να υποθέσουμε ότι στο μέλλον θα εμφανιστούν νέες, ακόμα πιο αποτελεσματικές αρχιτεκτονικές με βάση αυτό.
Αρκετά υλικά από το Πρώτο blog σχετικά με το εταιρικό IaaS:
Πηγή: www.habr.com