Järjestelmä vähentää energiakustannuksia puoleen.
/ valokuva CC BY-SA
Miksi tarvitsemme uutta arkkitehtuuria?
Vuoteen 2030 mennessä elektroniset laitteet kuluttavat 40 prosenttia kaikesta planeetalla tuotetusta energiasta. Noin 20 % tästä määrästä tulee IT-sektorilta ja datakeskuksista. Tekijä: Eurooppalaisten analyytikoiden mukaan datakeskukset "vievät pois" jo 1,4 % kaikesta sähköstä. On odotettavissa, että tämä .
SSD-tallennustila kuluttaa huomattavan osan sähköstä. Vuosina 2012–2017 puolijohdeasemien osuus datakeskuksista . Vaikka SSD-levyt kuluttavat kolmanneksen vähemmän virtaa () kuin HDD, sähkölaskut ovat edelleen suuria datakeskusten mittakaavassa.
MIT:n insinöörit ovat kehittäneet uuden SSD-tallennusarkkitehtuurin vähentääkseen palvelinkeskuksen solid-state-asemien virrankulutusta. Sitä kutsutaan nimellä LightStore, ja sen avulla voit liittää asemat suoraan datakeskusverkkoon, ohittaen tallennuspalvelimet. Tekijä: Kirjoittajien mukaan järjestelmä alentaa energiakustannuksia puoleen.
Kuinka tämä toimii
LightStore on flash-avainarvovarasto, joka yhdistää käyttäjien pyynnöt asemiin avaimina. Ne lähetetään sitten palvelimelle, joka vapauttaa kyseiseen avaimeen liittyvät tiedot.
Järjestelmä sisäänrakennettu energiatehokas prosessori, DRAM ja NAND-muisti. Sitä ohjataan ohjaimella ja erikoisohjelmistolla. Ohjain vastaa työskentelystä NAND-taulukoiden kanssa ja ohjelmisto vastaa KV-pyyntöjen käsittelystä ja avainparien tallentamisesta. Ohjelmistoarkkitehtuuri on rakennettu pohjalle , jota käytetään monissa nykyaikaisissa DBMS-järjestelmissä.
Arkkitehtuurikaavio voidaan esittää seuraavasti:
Kaavio näyttää LightStoren peruskomponentit. Solmuklusteri toimii avain-arvo-parien kanssa. Sovelluspalvelimet yhdistetään järjestelmään sovittimilla. Ne muuntavat asiakaspyynnöt (kuten fread() POSIX API:sta) KV-pyynnöiksi. Arkkitehtuurissa on myös erilliset sovittimet , lohko (BUSE-moduulin perusteella) ja tiedostovarastot.
Jakaessaan pyyntöjä sovitin käyttää . Sitä käytetään järjestelmissä, kuten Redis tai Swift. KV-pyyntöavainta käyttämällä sovitin luo hajautusavaimen, jonka arvo identifioi kohdesolmun.
LightStore-klusterin kapasiteetti skaalautuu lineaarisesti – liitä vain lisäsolmuja verkkoon. Joissakin tapauksissa saatat joutua ostamaan uusia kytkimiä. Kehittäjät ovat kuitenkin varustaneet jokaisen solmun lisäpaikoilla NAND-sirujen yhdistämistä varten.
Arkkitehtuurin potentiaali
MIT:n insinöörien mukaan LightStore-pohjaisen ratkaisun nopeus on 620 Mbps 10 Gigabit Ethernetin kautta. Yksi solmu kuluttaa 10 W tavallisen 20 W sijasta (palvelinkeskuksissa nykyään käytössä olevissa SSD-järjestelmissä). Lisäksi laitteet vievät puolet tilasta.
Nyt kehittäjät viimeistelevät joitakin näkökohtia. Esimerkiksi LightStore ei voi toimia aluekyselyiden ja pienten kyselyjen kanssa. Nämä ominaisuudet lisätään tulevaisuudessa, koska LightStore käyttää LSM-puita. Lisäksi järjestelmässä on edelleen rajoitettu joukko sovittimia - YCSB- ja lohkosovittimia tuetaan. Tulevaisuudessa LightStore pystyy käsittelemään SQL-kyselyitä jne.
Muuta kehitystä
Kesällä 2018 tallennuskehitysyhtiö Marvell esitteli uuden AI-järjestelmiin perustuvan SSD-ohjainsarjan. Kehittäjät ovat integroineet NVIDIAn syväoppimiskiihdyttimiä datakeskusten ja asiakassovellusten vakioohjaimiin. Tämän seurauksena he loivat itsenäisen arkkitehtuurin, joka kuluttaa vähemmän virtaa verrattuna klassisiin SSD-ohjaimiin. Yhtiö toivoo, että järjestelmä löytää sovelluksen reunalaskentaan, big datan analytiikkaan ja IoT:hen.
Western Digital Blue -asemia on hiljattain päivitetty. Huhtikuussa kehittäjät esittelivät ratkaisun - SanDisk-tekniikoihin perustuvan WD Blue SSD:n, jonka WD osti vuosi sitten. Päivitetyt WD Blue SSD -levyt tarjoavat parempaa suorituskykyä ja energiatehokkuutta. Arkkitehtuuri on rakennettu spesifikaation pohjalta , joka tarjoaa pääsyn PCI Expressin kautta liitettyihin SSD-levyihin.
Tämä spesifikaatio parantaa SSD-asemien tehokkuutta suurella määrällä samanaikaisia pyyntöjä ja nopeuttaa tietojen käyttöä. Lisäksi NVMe mahdollistaa SSD-liitännän standardoinnin – enemmän laitevalmistajille ainutlaatuisten ohjainten, liittimien ja muototekijöiden kehittämiseen.
Tulevaisuudennäkymät
Datakeskusten SSD-markkinat ovat siirtymässä kohti yksinkertaistettua arkkitehtuuria, tallennuskomponenttien automatisointia ja parempaa energiatehokkuutta. MIT:n insinöörien kehitys ratkaisee jälkimmäisen ongelman. Tekijät että LightStoresta tulee alan standardi SSD-tallennustilalle datakeskuksissa. Ja voimme olettaa, että tulevaisuudessa uusia, entistä tehokkaampia arkkitehtuureja syntyy sen pohjalta.
Useita materiaaleja First-blogista yrityksen IaaS:stä:
Lähde: will.com