Sistem ini akan mengurangi biaya energi hingga setengahnya.
/ foto CC BY-SA
Mengapa kita membutuhkan arsitektur baru?
Pada tahun 2030, perangkat elektronik akan mengkonsumsi 40% dari seluruh energi yang dihasilkan di planet ini. Sekitar 20% dari volume ini akan berasal dari sektor TI dan pusat data. Oleh Menurut analis Eropa, pusat data telah “mengambil” 1,4% dari seluruh listrik. Hal ini diharapkan .
Penyimpanan SSD menghabiskan sebagian besar listrik. Pada periode 2012 hingga 2017, pangsa solid-state drive di pusat data . Meskipun SSD mengkonsumsi daya sepertiga lebih sedikit () dibandingkan HDD, tagihan listrik tetap besar pada skala pusat data.
Untuk mengurangi konsumsi daya solid-state drive di pusat data, para insinyur dari MIT telah mengembangkan arsitektur penyimpanan SSD baru. Ini disebut LightStore dan memungkinkan Anda menghubungkan drive langsung ke jaringan pusat data, melewati server penyimpanan. Oleh penulis, sistem ini akan mengurangi biaya energi hingga setengahnya.
Bagaimana itu bekerja
LightStore adalah penyimpanan nilai kunci flash yang memetakan permintaan pengguna ke drive sebagai kunci. Mereka kemudian dikirim ke server, yang melepaskan data yang terkait dengan kunci tersebut.
Sistem prosesor hemat energi bawaan, DRAM dan memori NAND. Itu dikendalikan oleh pengontrol dan perangkat lunak khusus. Pengontrol bertanggung jawab untuk bekerja dengan array NAND, dan perangkat lunak bertanggung jawab untuk memproses permintaan KV dan menyimpan pasangan kunci. Arsitektur perangkat lunak dibangun atas dasar , yang digunakan di banyak DBMS modern.
Diagram arsitektur dapat direpresentasikan sebagai berikut:
Diagram menunjukkan komponen dasar LightStore. Cluster node beroperasi pada pasangan nilai kunci. Server aplikasi terhubung ke sistem menggunakan adaptor. Mereka mengubah permintaan klien (seperti fread() dari API POSIX) menjadi permintaan KV. Arsitekturnya juga memiliki adaptor terpisah untuk , blok (berdasarkan modul BUSE) dan penyimpanan file.
Saat mendistribusikan permintaan, adaptor menggunakan . Ini digunakan dalam sistem seperti Redis atau Swift. Dengan menggunakan kunci permintaan KV, adaptor menghasilkan kunci hash yang nilainya mengidentifikasi node target.
Kapasitas cluster LightStore berskala linier - cukup sambungkan node tambahan ke jaringan. Dalam beberapa kasus, Anda mungkin perlu membeli sakelar baru. Namun, pengembang telah melengkapi setiap node dengan slot tambahan untuk menghubungkan chip NAND.
Potensi Arsitektur
Insinyur MIT mengatakan solusi berbasis LightStore memiliki throughput 620 Mbps melalui 10 Gigabit Ethernet. Satu node mengkonsumsi 10 W, bukan 20 W biasanya (dalam sistem SSD yang digunakan oleh pusat data saat ini). Selain itu, peralatan tersebut memakan separuh ruang.
Sekarang pengembang sedang menyelesaikan beberapa aspek. Misalnya, LightStore tidak dapat bekerja dengan kueri rentang dan kueri kecil. Fitur-fitur ini akan ditambahkan di masa depan, karena LightStore menggunakan pohon LSM. Selain itu, sistem masih memiliki serangkaian adaptor terbatas - YCSB dan adaptor blok didukung. Di masa depan, LightStore akan dapat memproses query SQL, dll.
Perkembangan lainnya
Pada musim panas 2018, Marvell, sebuah perusahaan pengembangan penyimpanan, memperkenalkan jajaran pengontrol SSD baru berdasarkan sistem AI. Pengembang telah mengintegrasikan akselerator pembelajaran mendalam NVIDIA ke dalam pengontrol standar untuk pusat data dan aplikasi klien. Hasilnya, mereka menciptakan arsitektur mandiri yang mengonsumsi lebih sedikit daya dibandingkan pengontrol SSD klasik. Perusahaan berharap sistem ini dapat diterapkan dalam komputasi edge, analisis data besar, dan IoT.
Jajaran drive Western Digital Blue baru-baru ini diperbarui. Pada bulan April, para pengembang mempresentasikan solusinya - WD Blue SSD berdasarkan teknologi SanDisk, yang diakuisisi WD setahun yang lalu. SSD WD Blue yang diperbarui menawarkan peningkatan kinerja dan efisiensi energi. Arsitektur dibangun berdasarkan spesifikasi , yang menyediakan akses ke SSD yang terhubung melalui PCI Express.
Spesifikasi ini meningkatkan efisiensi drive SSD dengan sejumlah besar permintaan simultan dan mempercepat akses data. Selain itu, NVMe memungkinkan Anda untuk menstandardisasi antarmuka SSD - lebih banyak lagi untuk produsen perangkat keras untuk pengembangan driver, konektor, dan faktor bentuk yang unik.
Prospek
Pasar SSD pusat data bergerak menuju arsitektur yang disederhanakan, otomatisasi komponen penyimpanan, dan peningkatan efisiensi energi. Perkembangan para insinyur dari MIT memecahkan masalah terakhir. Penulis bahwa LightStore akan menjadi standar industri untuk penyimpanan SSD di pusat data. Dan kita dapat berasumsi bahwa di masa depan, arsitektur baru yang lebih efisien akan muncul berdasarkan arsitektur tersebut.
Beberapa materi dari blog Pertama tentang IaaS perusahaan:
Sumber: www.habr.com