این سیستم هزینه های انرژی را به نصف کاهش می دهد.
/ عکس CC BY-SA
چرا به یک معماری جدید نیاز داریم؟
تا سال 2030، دستگاه های الکترونیکی 40 درصد از کل انرژی تولید شده در کره زمین را مصرف خواهند کرد. تقریباً 20 درصد از این حجم از بخش فناوری اطلاعات و مراکز داده تامین خواهد شد. توسط به گفته تحلیلگران اروپایی، مراکز داده در حال حاضر 1,4 درصد از کل برق را از بین می برند. انتظار می رود که این .
ذخیره سازی SSD بخش قابل توجهی از برق را مصرف می کند. در بازه زمانی 2012 تا 2017، سهم درایوهای حالت جامد در مراکز داده . اگرچه SSD ها یک سوم انرژی کمتری مصرف می کنند () نسبت به HDD، قبوض برق در مقیاس مراکز داده بزرگ باقی می ماند.
برای کاهش مصرف انرژی درایوهای حالت جامد در مرکز داده، مهندسان MIT یک معماری جدید ذخیره سازی SSD ایجاد کرده اند. LightStore نامیده می شود و به شما امکان می دهد درایوها را مستقیماً به یک شبکه مرکز داده وصل کنید و سرورهای ذخیره سازی را دور بزنید. توسط نویسندگان، سیستم هزینه های انرژی را به نصف کاهش می دهد.
چطور کار می کند؟
LightStore یک فروشگاه کلید-مقدار فلش است که درخواست های کاربر را به عنوان کلید به درایوها نشان می دهد. سپس آنها به سرور ارسال می شوند که داده های مرتبط با آن کلید را آزاد می کند.
سیستم پردازنده داخلی کم مصرف، حافظه DRAM و NAND. توسط یک کنترلر و نرم افزار مخصوص کنترل می شود. کنترلر وظیفه کار با آرایه های NAND را بر عهده دارد و نرم افزار وظیفه پردازش درخواست های KV و ذخیره جفت های کلید را بر عهده دارد. معماری نرم افزار بر اساس ساخته شده است ، که در بسیاری از DBMS های مدرن استفاده می شود.
نمودار معماری را می توان به صورت زیر نشان داد:
نمودار اجزای اصلی LightStore را نشان می دهد. یک خوشه گره بر روی جفت های کلید-مقدار عمل می کند. سرورهای برنامه با استفاده از آداپتورها به سیستم متصل می شوند. آنها درخواست های مشتری (مانند fread() از API POSIX) را به درخواست های KV تبدیل می کنند. معماری همچنین دارای آداپتورهای جداگانه برای ، مسدود کردن (بر اساس ماژول BUSE) و ذخیره سازی فایل.
هنگام توزیع درخواست ها، آداپتور از آن استفاده می کند . در سیستم هایی مانند Redis یا Swift استفاده می شود. با استفاده از کلید درخواست KV، آداپتور یک کلید هش تولید می کند که مقدار آن گره هدف را مشخص می کند.
ظرفیت خوشه LightStore به صورت خطی مقیاس می شود - فقط گره های اضافی را به شبکه متصل کنید. در برخی موارد، ممکن است نیاز به خرید سوئیچ های جدید داشته باشید. با این حال، توسعه دهندگان هر گره را با اسلات های اضافی برای اتصال تراشه های NAND مجهز کرده اند.
پتانسیل معماری
مهندسان MIT می گویند راه حل مبتنی بر LightStore دارای توان عملیاتی 620 مگابیت بر ثانیه از طریق اترنت 10 گیگابیتی است. یک گره به جای 10 وات معمول 20 وات مصرف می کند (در سیستم های SSD که امروزه توسط مراکز داده استفاده می شود). علاوه بر این، تجهیزات نیمی از فضا را اشغال می کنند.
اکنون توسعه دهندگان در حال تکمیل برخی از جنبه ها هستند. به عنوان مثال، LightStore نمی تواند با پرس و جوهای محدوده و کوئری های کوچک کار کند. این ویژگی ها در آینده اضافه خواهند شد، زیرا LightStore از درختان LSM استفاده می کند. همچنین، سیستم هنوز دارای مجموعه محدودی از آداپتورها است - آداپتورهای YCSB و بلوک پشتیبانی می شوند. در آینده، LightStore قادر به پردازش پرس و جوهای SQL و غیره خواهد بود.
سایر تحولات
در تابستان 2018، Marvell، یک شرکت توسعه ذخیره سازی، خط جدیدی از کنترلرهای SSD را بر اساس سیستم های هوش مصنوعی معرفی کرد. توسعه دهندگان شتاب دهنده های یادگیری عمیق NVIDIA را در کنترلرهای استاندارد برای مراکز داده و برنامه های مشتری ادغام کرده اند. در نتیجه، آنها یک معماری مستقل ایجاد کردند که در مقایسه با کنترلرهای SSD کلاسیک انرژی کمتری مصرف می کند. این شرکت امیدوار است که این سیستم در محاسبات لبه، تجزیه و تحلیل داده های بزرگ و اینترنت اشیا کاربرد پیدا کند.
خط درایوهای وسترن دیجیتال آبی اخیراً به روز شده است. در ماه آوریل، توسعه دهندگان یک راه حل ارائه کردند - SSD WD Blue مبتنی بر فناوری های SanDisk، که WD یک سال پیش آن را به دست آورد. SSD های به روز شده WD Blue عملکرد و بهره وری انرژی بهبود یافته ای را ارائه می دهند. معماری بر اساس مشخصات ساخته شده است ، که دسترسی به SSD های متصل از طریق PCI Express را فراهم می کند.
این مشخصات کارایی درایوهای SSD را با تعداد زیادی درخواست همزمان بهبود می بخشد و دسترسی به داده ها را سرعت می بخشد. علاوه بر این، NVMe به شما اجازه می دهد تا رابط SSD را استاندارد کنید - بیشتر برای سازندگان سخت افزار برای توسعه درایورهای منحصر به فرد، اتصال دهنده ها و عوامل شکل.
چشم انداز
بازار SSD مرکز داده به سمت معماری ساده، اتوماسیون اجزای ذخیره سازی و افزایش بهره وری انرژی در حال حرکت است. توسعه مهندسان MIT مشکل دوم را حل می کند. نویسندگان که LightStore به استاندارد صنعتی برای ذخیره سازی SSD در مراکز داده تبدیل خواهد شد. و می توان فرض کرد که در آینده معماری های جدید و حتی کارآمدتری بر اساس آن ظاهر خواهند شد.
چندین مطلب از وبلاگ اول درباره شرکت IaaS:
منبع: www.habr.com