Süsteem vähendab energiakulusid poole võrra.
/ foto CC BY-SA
Miks me vajame uut arhitektuuri?
Aastaks 2030 tarbivad elektroonikaseadmed 40% kogu planeedil toodetud energiast. Ligikaudu 20% sellest mahust tuleb IT-sektorist ja andmekeskustest. Kõrval Euroopa analüütikute hinnangul võtavad andmekeskused ära juba 1,4% kogu elektrienergiast. Eeldatakse, et see .
SSD-mäluseade tarbib märkimisväärse osa elektrist. Ajavahemikul 2012–2017 oli pooljuhtketaste osakaal andmekeskustes . Kuigi SSD-d tarbivad kolmandiku võrra vähem energiat () kui HDD, on elektriarved andmekeskuste mastaabis endiselt suured.
Andmekeskuse pooljuhtketaste energiatarbimise vähendamiseks on MIT-i insenerid välja töötanud uue SSD-salvestusarhitektuuri. Seda nimetatakse LightStore'iks ja see võimaldab ühendada draive otse andmekeskuse võrku, jättes salvestusserveritest mööda. Kõrval autorite sõnul vähendab süsteem energiakulusid poole võrra.
Kuidas see töötab
LightStore on võtme-väärtuste välkmälusalv, mis kaardistab kasutajate päringud draividele võtmetena. Seejärel saadetakse need serverisse, mis vabastab selle võtmega seotud andmed.
Süsteem sisseehitatud energiasäästlik protsessor, DRAM ja NAND mälu. Seda juhib kontroller ja spetsiaalne tarkvara. NAND-massiividega töötamise eest vastutab kontroller, KV päringute töötlemise ja võtmepaaride salvestamise eest aga tarkvara. Tarkvara arhitektuur on üles ehitatud baasil , mida kasutatakse paljudes kaasaegsetes DBMS-ides.
Arhitektuuriskeemi saab esitada järgmiselt:
Diagramm näitab LightStore'i põhikomponente. Sõlmeklaster töötab võtme-väärtuste paaridel. Rakendusserverid ühendatakse süsteemiga adapterite abil. Need teisendavad kliendipäringud (nt fread() POSIX API-st) KV päringuteks. Arhitektuuril on ka eraldi adapterid , plokk (BUSE mooduli alusel) ja failihoidlad.
Päringute levitamisel kasutab adapter . Seda kasutatakse sellistes süsteemides nagu Redis või Swift. KV päringuvõtit kasutades genereerib adapter räsivõtme, mille väärtus identifitseerib sihtsõlme.
LightStore'i klastri võimsus skaleerub lineaarselt – lihtsalt ühendage võrku täiendavad sõlmed. Mõnel juhul peate võib-olla ostma uued lülitid. Kuid arendajad on varustanud iga sõlme täiendavate pesadega NAND-kiipide ühendamiseks.
Arhitektuuri potentsiaal
MIT-i inseneride sõnul on LightStore'il põhineva lahenduse läbilaskevõime 620 Gigabit Etherneti kaudu 10 Mbps. Üks sõlm tarbib tavapärase 10 W asemel 20 W (tänapäeval andmekeskustes kasutatavates SSD süsteemides). Lisaks võtavad seadmed poole ruumist.
Nüüd viimistlevad arendajad mõningaid aspekte. Näiteks ei saa LightStore töötada vahemikupäringute ja väikeste päringutega. Need funktsioonid lisatakse tulevikus, kuna LightStore kasutab LSM-puid. Samuti on süsteemil endiselt piiratud komplekt adaptereid – toetatud on YCSB ja plokiadapterid. Tulevikus saab LightStore töödelda SQL päringuid jne.
Muud arengud
2018. aasta suvel tutvustas salvestusseadmete arendusettevõte Marvell uut AI-süsteemidel põhinevat SSD-kontrollerite sarja. Arendajad on integreerinud NVIDIA süvaõppe kiirendid andmekeskuste ja kliendirakenduste standardsetesse kontrolleritesse. Selle tulemusena lõid nad iseseisva arhitektuuri, mis tarbib võrreldes klassikaliste SSD-kontrolleritega vähem energiat. Ettevõte loodab, et süsteem leiab rakenduse servaarvutites, suurandmete analüüsis ja asjade Internetis.
Western Digital Blue draivide rida on hiljuti värskendatud. Aprillis esitlesid arendajad lahendust – SanDiski tehnoloogiatel põhinevat WD Blue SSD-d, mille WD omandas aasta tagasi. Uuendatud WD Blue SSD-d pakuvad paremat jõudlust ja energiatõhusust. Arhitektuur on üles ehitatud spetsifikatsiooni alusel , mis võimaldab juurdepääsu PCI Expressi kaudu ühendatud SSD-dele.
See spetsifikatsioon parandab SSD-draivide tõhusust suure hulga samaaegsete päringute abil ja kiirendab juurdepääsu andmetele. Lisaks võimaldab NVMe standardiseerida SSD liidest – rohkem riistvaratootjate jaoks ainulaadsete draiverite, pistikute ja vormitegurite arendamiseks.
Väljavaated
Andmekeskuse SSD turg liigub lihtsustatud arhitektuuri, salvestuskomponentide automatiseerimise ja energiatõhususe suurendamise poole. Viimase probleemi lahendab MIT-i inseneride arendamine. Autorid et LightStore'ist saab andmekeskustes SSD-salvestuse tööstusstandard. Ja võib eeldada, et selle põhjal tekivad tulevikus uued, veelgi tõhusamad arhitektuurid.
Mitmed esimese ajaveebi materjalid ettevõtte IaaS-i kohta:
Allikas: www.habr.com