Il sistema dimezzerà le spese per l'elettricità.
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Perché è necessaria una nuova architettura
, entro il 2030, i dispositivi elettronici consumeranno il 40% di tutta l'energia prodotta nel mondo. Circa il 20% di questa quantità sarà attribuito al settore IT e ai data center. Secondo gli analisti europei, i data center stanno già 'portando via' l'1,4% di tutta l'energia elettrica. Si prevede che questo .
Una parte significativa dell'energia elettrica è consumata dagli SSD. Dal 2012 al 2017 la quota degli SSD nei data center Anche se gli SSD consumano un terzo della potenza (), le bollette elettriche restano elevate a livello di data center.
Per ridurre il consumo energetico degli SSD nei data center, ingegneri del MIT hanno sviluppato una nuova architettura di archiviazione SSD. È stata chiamata LightStore e consente di collegare direttamente i dispositivi alla rete dei data center, saltando i server di archiviazione. Secondo gli autori, il sistema dimezzerà le spese per l'elettricità.
Come funziona
LightStore è uno storage a stato solido di tipo chiave-valore, dove le richieste degli utenti per i dispositivi di archiviazione sono rappresentate come chiavi. Successivamente, queste vengono inviate al server, che restituisce i dati associati a quella chiave.
Sistema un processore integrato a risparmio energetico, DRAM e memoria NAND. Viene gestito da un controller e un software dedicato. Il controller è responsabile della gestione degli array NAND, mentre il software si occupa dell'elaborazione delle richieste KV e della memorizzazione delle coppie di chiavi. L'architettura del software si basa su , utilizzato in molti dei moderni DBMS.
Lo schema dell'architettura può essere rappresentato come segue:
Nello schema sono mostrati i componenti fondamentali di LightStore. Un cluster di nodi lavora con coppie chiave-valore. I server applicativi si connettono al sistema tramite adattatori. Questi trasformano le richieste dei client (ad esempio, fread() dall'API POSIX) in richieste KV. Inoltre, l'architettura prevede adattatori separati per , archiviazioni a blocchi (basate sul modulo BUSE) e archiviazioni di file.
Distribuendo le richieste, l'adattatore utilizza . Viene utilizzato in sistemi come Redis o Swift. Grazie alla chiave della richiesta KV, l'adattatore genera una chiave hash il cui valore determina il nodo di destinazione.
La capacità del cluster LightStore scala linearmente: è sufficiente collegare nodi aggiuntivi alla rete. In alcuni casi potrebbe essere necessario acquistare nuovi switch. Tuttavia, gli sviluppatori hanno dotato ogni nodo di slot extra per il collegamento di chip NAND.
Il potenziale architettonico
Gli ingegneri del MIT affermano che la larghezza di banda della soluzione basata su LightStore è di 620 Mbit/s per Ethernet a 10 gigabit. Un nodo consuma 10 W invece dei consueti 20 W (nelle sistemazioni SSD utilizzate dai data center oggi). Inoltre, l'hardware occupa il doppio dello spazio.
Attualmente, gli sviluppatori stanno perfezionando alcuni aspetti. Ad esempio, LightStore non è ancora in grado di gestire richieste per intervallo e piccole richieste. Queste funzionalità verranno aggiunte in futuro, poiché LightStore utilizza alberi LSM. Inoltre, il sistema attualmente dispone di un set limitato di adattatori: supporta adattatori YCSB e di blocco. In futuro, LightStore sarà in grado di elaborare richieste SQL e altro ancora.
Altri sviluppi
Nell'estate del 2018, Marvell, azienda sviluppatrice di storage, ha presentato una nuova linea di controller SSD basati su sistemi di intelligenza artificiale. Gli sviluppatori hanno integrato gli acceleratori di deep learning NVIDIA nei controller standard per data center e applicazioni client. Di conseguenza, hanno creato un'architettura autonoma che consuma meno energia rispetto ai tradizionali controller SSD. L'azienda spera che il sistema trovi applicazione nell'edge computing, nell'analisi dei big data e nell'IoT.
Recentemente, la linea di dischi Western Digital Blue è stata aggiornata. Ad aprile, gli sviluppatori hanno presentato la soluzione - WD Blue SSD basata sulle tecnologie SanDisk, acquisite da WD un anno fa. I nuovi WD Blue SSD si distinguono per prestazioni elevate ed efficienza energetica. L'architettura è costruita sulla base della specifica , che consente l'accesso a SSD connessi tramite PCI Express.
Questa specifica aumenta l'efficienza operativa degli SSD con un elevato numero di richieste simultanee e accelera l'accesso ai dati. Inoltre, NVMe consente di standardizzare l'interfaccia SSD: ai produttori hardware non sarà più necessario spendere risorse per lo sviluppo di driver, connettori e formati unici.
Prospettive
Il mercato degli SSD per i Data Center sta evolvendo verso una semplificazione dell'architettura, automazione dei componenti di archiviazione e aumento dell'efficienza energetica. Il progetto degli ingegneri del MIT affronta quest'ultima sfida. Gli autori , che LightStore diventerà lo standard del settore per gli archivi SSD nei Data Center. E si può supporre che in futuro nasceranno nuove architetture ancora più efficienti basate su di esso.
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Fonte: habr.com
