このシステムはエネルギーコストを半分に削減します。
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なぜ新しいアーキテクチャが必要なのでしょうか?
2030 年までに、電子機器は地球上で生成される全エネルギーの 40% を消費するでしょう。 この量の約 20% は IT 部門とデータセンターからのものになります。 による 欧州のアナリストによると、データセンターはすでに全電力の1,4％を「奪っている」という。 これは予想される .
SSD ストレージは電力のかなりの部分を消費します。 2012 年から 2017 年までのデータセンターにおけるソリッド ステート ドライブのシェア 。 SSD は消費電力が XNUMX 分の XNUMX 少ないにもかかわらず () データセンターの規模では HDD に比べて電気代が依然として高額です。
データセンターのソリッド ステート ドライブの消費電力を削減するために、MIT のエンジニアは新しい SSD ストレージ アーキテクチャを開発しました。 これは LightStore と呼ばれ、ストレージ サーバーをバイパスしてドライブをデータ センター ネットワークに直接接続できるようにします。 による 著者らによると、このシステムはエネルギーコストを半分に削減します。
これはどう動かすのですか
LightStore は、ユーザー要求をキーとしてドライブにマッピングするフラッシュ キー/値ストアです。 その後、それらはサーバーに送信され、サーバーはそのキーに関連付けられたデータを解放します。
システム エネルギー効率の高いプロセッサ、DRAM、NAND メモリを内蔵。 コントローラーと専用ソフトで制御します。 コントローラーは NAND アレイの操作を担当し、ソフトウェアは KV リクエストの処理とキー ペアの保存を担当します。 ソフトウェア アーキテクチャは以下に基づいて構築されています 、これは多くの最新の DBMS で使用されています。
アーキテクチャ図は次のように表すことができます。
この図は、LightStore の基本コンポーネントを示しています。 ノード クラスターはキーと値のペアで動作します。 アプリケーション サーバーは、アダプターを使用してシステムに接続されます。 これらは、クライアント要求 (POSIX API からの fread() など) を KV 要求に変換します。 このアーキテクチャには、次のような別のアダプターもあります。 、ブロック (BUSE モジュールに基づく) およびファイル ストレージ。
リクエストを分散するときに、アダプターは次を使用します。 。 Redis や Swift などのシステムで使用されます。 アダプターは、KV リクエスト キーを使用して、ターゲット ノードを識別する値を持つハッシュ キーを生成します。
LightStore クラスターの容量は直線的に拡張します。追加のノードをネットワークに接続するだけです。 場合によっては、新しいスイッチを購入する必要があるかもしれません。 ただし、開発者は各ノードに NAND チップを接続するための追加スロットを装備しました。
建築の可能性
MIT エンジニアによれば、LightStore ベースのソリューションは 620 ギガビット イーサネット上で 10 Mbps のスループットを備えています。 10 つのノードは通常の 20 W ではなく XNUMX W を消費します (今日のデータセンターで使用されている SSD システムの場合)。 さらに、装置の占有スペースも半分になります。
現在、開発者はいくつかの点を最終調整中です。 たとえば、LightStore は範囲クエリや小規模なクエリを処理できません。 LightStore は LSM ツリーを使用するため、これらの機能は将来追加される予定です。 また、システムにはまだ限られたアダプター セットがあり、YCSB アダプターとブロック アダプターがサポートされています。 将来的には、LightStore で SQL クエリなどを処理できるようになります。
その他の開発
2018 年の夏、ストレージ開発会社である Marvell は、AI システムに基づいた新しい SSD コントローラー シリーズを発表しました。 開発者は、NVIDIA ディープ ラーニング アクセラレータをデータ センターおよびクライアント アプリケーションの標準コントローラに統合しました。 その結果、従来の SSD コントローラーと比較して消費電力が少ない自己完結型のアーキテクチャが作成されました。 同社は、このシステムがエッジコンピューティング、ビッグデータ分析、IoTに応用されることを期待している。
Western Digital Blue のドライブ シリーズが最近更新されました。 XNUMX月に開発者らは、WDがXNUMX年前に買収したSanDiskテクノロジーをベースにしたWD Blue SSDというソリューションを発表した。 更新された WD Blue SSD は、パフォーマンスとエネルギー効率が向上しています。 アーキテクチャは仕様に基づいて構築されます 、PCI Express 経由で接続された SSD へのアクセスを提供します。
この仕様により、多数の同時リクエストによる SSD ドライブの効率が向上し、データ アクセスが高速化されます。 さらに、NVMe により SSD インターフェイスを標準化できます - ハードウェア メーカー向けの情報 独自のドライバー、コネクタ、フォームファクターの開発に使用されます。
見込み
データセンター SSD 市場は、アーキテクチャの簡素化、ストレージ コンポーネントの自動化、エネルギー効率の向上に向かって進んでいます。 MIT からのエンジニアの育成により、後者の問題は解決されます。 著者 LightStore がデータセンターの SSD ストレージの業界標準になるでしょう。 そして将来的には、これに基づいてさらに効率的な新しいアーキテクチャが登場すると考えられます。
企業 IaaS に関する First ブログのいくつかの資料:
出所： habr.com