Le système réduira les coûts énergétiques de moitié.
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Pourquoi une nouvelle architecture est-elle nécessaire
, d'ici 2030, les dispositifs électroniques consommeront 40 % de l'énergie produite sur la planète. Environ 20 % de ce volume sera attribué au secteur informatique et aux data centers. Par des analystes européens, les centres de données « prennent » déjà 1,4 % de toute l'électricité. On s'attend à ce que ce .
Une grande partie de l'électricité est consommée par les SSD. Entre 2012 et 2017, la part des disques à état solide dans les data centers Bien que les SSD consomment un tiers de moins d'énergie (), par rapport aux HDD, les factures d'électricité restent importantes à l'échelle des data centers.
Pour réduire la consommation d'énergie des disques à état solide dans les centres de données, des ingénieurs du MIT ont développé une nouvelle architecture de stockage SSD. Elle a été nommée LightStore et permet de connecter directement les disques au réseau des data centers, contournant ainsi les serveurs de stockage. Selon les auteurs, le système réduira les coûts énergétiques de moitié.
Comment cela fonctionne
LightStore est un stockage flash au format clé-valeur, où les requêtes des utilisateurs aux disques sont représentées sous forme de clés. Elles sont ensuite envoyées à un serveur, qui libère les données associées à cette clé.
Le système un processeur écoénergétique intégré, de la DRAM et de la mémoire NAND. Elle est contrôlée par un contrôleur et un logiciel spécial. Le contrôleur gère les matrices NAND, tandis que le logiciel s'occupe du traitement des requêtes KV et du stockage des paires clé-valeur. L'architecture logicielle est fondée sur , utilisé dans de nombreux SGBD modernes.
L'architecture peut être représentée comme suit :
Le schéma montre les composants de base de LightStore. Un cluster de nœuds travaille avec des paires clé-valeur. Les serveurs d'applications se connectent au système via des adaptateurs. Ces derniers transforment les requêtes client (par exemple, fread() de l'API POSIX) en requêtes KV. L'architecture comprend également des adaptateurs dédiés à , aux stockages de blocs (basés sur le module BUSE) et aux stockages de fichiers.
En répartissant les requêtes, l'adaptateur utilise Il est utilisé dans des systèmes comme Redis ou Swift. À l'aide de la clé de la requête KV, l'adaptateur génère une clé de hachage, dont la valeur détermine le nœud cible.
La capacité du cluster LightStore est évolutive de manière linéaire : il suffit de connecter des nœuds supplémentaires au réseau. Dans certains cas, il peut être nécessaire d'acheter de nouveaux commutateurs. Cependant, les développeurs ont équipé chaque nœud d'emplacements supplémentaires pour connecter des puces NAND.
Le potentiel de l'architecture
Les ingénieurs du MIT affirment que la bande passante de la solution basée sur LightStore atteint 620 Mbit/s pour l'Ethernet 10 Gigabits. Un nœud consomme 10 W au lieu des 20 W habituels (dans les systèmes SSD utilisés par les centres de données aujourd'hui). De plus, le matériel occupe deux fois moins d'espace.
Les développeurs sont actuellement en train d'améliorer certains aspects. Par exemple, LightStore ne prend pas en charge les requêtes par plage ni les petites requêtes. Ces fonctionnalités seront ajoutées à l'avenir, car LightStore utilise des arbres LSM. De plus, le système dispose actuellement d'un ensemble limité d'adaptateurs — les adaptateurs YCSB et block sont supportés. À l'avenir, LightStore pourra traiter des requêtes SQL et d'autres.
Autres développements
À l'été 2018, Marvell, société développeuse de systèmes de stockage, a présenté une nouvelle gamme de contrôleurs SSD basée sur des systèmes d'IA. Les développeurs ont intégré des accélérateurs d'apprentissage profond NVIDIA dans des contrôleurs standard pour les centres de données et les applications client. En conséquence, ils ont créé une architecture autonome qui consomme moins d'énergie par rapport aux contrôleurs SSD classiques. L'entreprise espère que le système sera utilisé dans le calcul périphérique, l'analyse de Big Data et l'IoT.
La gamme de disques Western Digital Blue a été récemment mise à jour. En avril, les développeurs ont présenté une solution — le WD Blue SSD basé sur les technologies SanDisk, que WD a acquises l'année dernière. Les WD Blue SSD mis à jour se distinguent par une performance et une efficacité énergétique accrues. L'architecture est construite sur la base de la spécification , qui donne accès aux SSD connectés via PCI Express.
Cette spécification améliore l'efficacité des SSD avec un grand nombre de requêtes simultanées et accélére l'accès aux données. De plus, NVMe permet de standardiser l'interface SSD — les fabricants de matériel n'auront plus pour développer des pilotes, des connecteurs et des formats uniques.
Perspectives
Le marché des disques SSD pour les data centers évolue vers une simplification de l'architecture, l'automatisation du fonctionnement des composants de stockage et l'amélioration de l'efficacité énergétique. Le développement des ingénieurs du MIT aborde cette dernière problématique. Les auteurs , affirment que LightStore deviendra la norme sectorielle pour les systèmes de stockage SSD dans les data centers. On peut également envisager que de nouvelles architectures encore plus efficaces émergeront à l'avenir sur cette base.
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Source : habr.com
