🥇סוג חדש של אחסון SSD יפחית את צריכת האנרגיה במרכז הנתונים - איך זה עובד

המערכת תפחית את עלויות האנרגיה בחצי.

למה אנחנו צריכים ארכיטקטורה חדשה?

על פי הערכות Data Center Dynamicsעד 2030, מכשירים אלקטרוניים יצרכו 40% מכל האנרגיה שנוצרת על פני כדור הארץ. כ-20% מהנפח הזה יגיע מתחום ה-IT וממרכזי הנתונים. על ידי על פי לפי אנליסטים אירופאים, מרכזי נתונים כבר "לוקחים" 1,4% מכלל החשמל. צפוי כי זה הנתון יעלה ל-5% עד 2020.

אחסון SSD צורך חלק ניכר מהחשמל. בתקופה שבין 2012 ל-2017, חלקם של כונני מצב מוצק במרכזי נתונים עלה מ-8 ל-22%. למרות שכונני SSD צורכים שליש פחות חשמל (PDF, עמוד 13) מאשר HDD, חשבונות החשמל נותרו גבוהים בקנה מידה של מרכזי נתונים.

כדי להפחית את צריכת החשמל של כונני מצב מוצק במרכז הנתונים, מהנדסים מ-MIT פיתחו ארכיטקטורת אחסון SSD חדשה. זה נקרא LightStore ומאפשר לך לחבר כוננים ישירות לרשת מרכז נתונים, תוך עקיפת שרתי אחסון. על ידי על פי מחברים, המערכת תפחית את עלויות האנרגיה בחצי.

אֵיך מַפעִילִים אֶת זֶה

LightStore הוא חנות מפתח-ערך הממפה בקשות משתמשים לכוננים כמפתחות. לאחר מכן הם נשלחים לשרת, אשר משחרר את הנתונים הקשורים למפתח זה.

מערכת מכיל מעבד מובנה חסכוני באנרגיה, זיכרון DRAM ו-NAND. הוא נשלט על ידי בקר ותוכנה מיוחדת. הבקר אחראי לעבודה עם מערכי NAND, והתוכנה אחראית על עיבוד בקשות KV ואחסון צמדי מפתחות. ארכיטקטורת התוכנה בנויה על הבסיס עצי LSM, המשמש במערכות DBMS מודרניות רבות.

ניתן לייצג את דיאגרמת הארכיטקטורה באופן הבא:

התרשים מציג את הרכיבים הבסיסיים של LightStore. אשכול צומת פועל על צמדי מפתח-ערך. שרתי אפליקציות מחוברים למערכת באמצעות מתאמים. הם ממירים בקשות לקוח (כגון fread() מה-API של POSIX) לבקשות KV. לארכיטקטורה יש גם מתאמים נפרדים עבור YCSB, בלוק (מבוסס על מודול BUSE) ואחסון קבצים.

בעת הפצת בקשות, המתאם משתמש גיבוב עקבי. הוא משמש במערכות כמו Redis או Swift. באמצעות מפתח הבקשה KV, המתאם יוצר מפתח hash שהערך שלו מזהה את צומת היעד.

הקיבולת של אשכול ה-LightStore משתנה באופן ליניארי - פשוט חבר צמתים נוספים לרשת. במקרים מסוימים, ייתכן שיהיה עליך לרכוש מתגים חדשים. עם זאת, המפתחים ציידו כל צומת בחריצים נוספים לחיבור שבבי NAND.

הפוטנציאל של האדריכלות

מהנדסי MIT אומרים שלפתרון מבוסס LightStore יש תפוקה של 620 Mbps מעל 10 Gigabit Ethernet. צומת אחד צורך 10 W במקום 20 W הרגילים (במערכות SSD המשמשות כיום מרכזי נתונים). בנוסף, הציוד תופס חצי מהמקום.

כעת המפתחים משלימים כמה היבטים. לדוגמה, LightStore לא יכול לעבוד עם שאילתות טווח ושאילתות קטנות. תכונות אלו יתווספו בעתיד, מכיוון ש-LightStore משתמש בעצי LSM. כמו כן, למערכת עדיין יש סט מוגבל של מתאמים - מתאמי YCSB ומתאמי בלוק נתמכים. בעתיד, LightStore תוכל לעבד שאילתות SQL וכו'.

התפתחויות אחרות

בקיץ 2018, Marvell, חברת פיתוח אחסון, הציגה קו חדש של בקרי SSD המבוססים על מערכות בינה מלאכותית. מפתחים שילבו מאיצי למידה עמוקה של NVIDIA בבקרים סטנדרטיים עבור מרכזי נתונים ויישומי לקוח. כתוצאה מכך, הם יצרו ארכיטקטורה עצמאית שצורכת פחות חשמל בהשוואה לבקרי SSD קלאסיים. החברה מקווה שהמערכת תמצא יישום במחשוב קצה, ניתוח ביג דאטה ו-IoT.

קו הכוננים של Western Digital Blue עודכן לאחרונה. באפריל הציגו המפתחים פתרון - ה-WD Blue SSD המבוסס על טכנולוגיות SanDisk, אותו רכשה WD לפני שנה. כונני ה-SSD המעודכנים של WD Blue מציעים ביצועים משופרים ויעילות אנרגטית. הארכיטקטורה נבנית על בסיס המפרט NVMe, המספק גישה לכונני SSD המחוברים באמצעות PCI Express.

מפרט זה משפר את היעילות של כונני SSD עם מספר רב של בקשות בו-זמנית ומאיץ את הגישה לנתונים. בנוסף, NVMe מאפשר לך לתקן את ממשק ה-SSD - יותר עבור יצרני חומרה אין צורך לבזבז משאבים לפיתוח של דרייברים, מחברים וגורמי צורה ייחודיים.

סיכויים

שוק ה-SSD של מרכז הנתונים הולך לעבר ארכיטקטורה פשוטה יותר, אוטומציה של רכיבי אחסון ויעילות אנרגיה מוגברת. הפיתוח של מהנדסים מ-MIT פותר את הבעיה האחרונה. מחברים לִסְמוֹךש-LightStore יהפוך לתקן התעשייה לאחסון SSD במרכזי נתונים. ואפשר להניח שבעתיד יופיעו ארכיטקטורות חדשות, יעילות אפילו יותר, המבוססות עליו.

מספר חומרים מהבלוג הראשון על IaaS ארגוני:

מקור: www.habr.com

סוג חדש של אחסון SSD יפחית את צריכת האנרגיה במרכז הנתונים - איך זה עובד