Жүйе энергия шығындарын екі есе азайтады.
/ фото CC BY-SA
Бізге жаңа архитектура не үшін қажет?
2030 жылға қарай электронды құрылғылар планетада өндірілетін барлық энергияның 40 пайызын тұтынады. Бұл көлемнің шамамен 20% IT секторы мен деректер орталықтарынан келеді. Авторы Еуропалық сарапшылардың пікірінше, деректер орталықтары қазірдің өзінде барлық электр энергиясының 1,4% «алып кетті». Бұл күтілуде .
SSD сақтау орны электр энергиясының айтарлықтай бөлігін тұтынады. 2012-2017 жылдар аралығында деректер орталықтарындағы қатты күйдегі дискілердің үлесі . SSD дискілері қуаттың үштен бір бөлігін аз тұтынады () HDD-ге қарағанда, электр энергиясының төлемдері деректер орталықтарының ауқымында үлкен болып қалады.
Деректер орталығында қатты күйдегі дискілердің қуат тұтынуын азайту үшін MIT инженерлері жаңа SSD сақтау архитектурасын әзірледі. Ол LightStore деп аталады және дискілерді сақтау серверлерін айналып өтіп, деректер орталығының желісіне тікелей қосуға мүмкіндік береді. Авторы авторлар, жүйе энергия шығындарын екі есе азайтады.
Бұл қалай жұмыс істейді
LightStore — пайдаланушы сұрауларын дискілерге кілт ретінде салыстыратын флэш кілттер қоймасы. Содан кейін олар сол кілтпен байланысты деректерді шығаратын серверге жіберіледі.
жүйе кірістірілген энергияны үнемдейтін процессор, DRAM және NAND жады. Оны контроллер және арнайы бағдарламалық қамтамасыз ету арқылы басқарады. Контроллер NAND массивтерімен жұмыс істеуге жауапты, ал бағдарламалық құрал KV сұрауларын өңдеуге және кілт жұптарын сақтауға жауап береді. Бағдарламалық жасақтаманың архитектурасы негізінде құрастырылған , ол көптеген қазіргі заманғы ДҚБЖ-да қолданылады.
Архитектура диаграммасын келесідей көрсетуге болады:
Диаграмма LightStore негізгі құрамдастарын көрсетеді. Түйін кластері кілт-мән жұптарында жұмыс істейді. Қолданбалы серверлер жүйеге адаптерлер арқылы қосылады. Олар клиенттік сұрауларды (мысалы, POSIX API интерфейсінен fread()) KV сұрауларына түрлендіреді. Архитектурада бөлек адаптерлер де бар , блок (BUSE модулі негізінде) және файл қоймалары.
Сұраныстарды тарату кезінде адаптер пайдаланады . Ол Redis немесе Swift сияқты жүйелерде қолданылады. KV сұрау кілтін пайдаланып адаптер мәні мақсатты түйінді анықтайтын хэш кілтін жасайды.
LightStore кластерінің сыйымдылығы сызықты түрде таралады - желіге қосымша түйіндерді қосу жеткілікті. Кейбір жағдайларда сізге жаңа қосқыштарды сатып алу қажет болуы мүмкін. Дегенмен, әзірлеушілер әрбір түйінді NAND чиптерін қосу үшін қосымша слоттармен жабдықтады.
Архитектураның әлеуеті
MIT инженерлері LightStore негізіндегі шешім 620 гигабиттік Ethernet арқылы 10 Мбит/с өткізу қабілетіне ие екенін айтады. Бір түйін әдеттегі 10 Вт орнына 20 Вт тұтынады (бүгінгі таңда деректер орталықтары пайдаланатын SSD жүйелерінде). Сонымен қатар, жабдық кеңістіктің жартысын алады.
Қазір әзірлеушілер кейбір аспектілерді аяқтауда. Мысалы, LightStore ауқым сұрауларымен және шағын сұраулармен жұмыс істей алмайды. Бұл мүмкіндіктер болашақта қосылады, өйткені LightStore LSM ағаштарын пайдаланады. Сондай-ақ, жүйеде әлі де адаптерлердің шектеулі жиынтығы бар - YCSB және блок адаптерлеріне қолдау көрсетіледі. Болашақта LightStore SQL сұрауларын өңдеуге және т.б.
Басқа әзірлемелер
2018 жылдың жазында сақтауды әзірлеуші Marvell компаниясы AI жүйелеріне негізделген SSD контроллерлерінің жаңа желісін ұсынды. Әзірлеушілер NVIDIA терең оқыту үдеткіштерін деректер орталықтары мен клиенттік қолданбаларға арналған стандартты контроллерлерге біріктірді. Нәтижесінде олар классикалық SSD контроллерлерімен салыстырғанда аз қуат тұтынатын дербес архитектураны жасады. Компания бұл жүйе шеттік есептеулерде, үлкен деректерді талдауда және IoT-де қолданба табады деп үміттенеді.
Дискілердің Western Digital Blue желісі жақында жаңартылды. Сәуірде әзірлеушілер шешімді ұсынды - WD бір жыл бұрын сатып алған SanDisk технологияларына негізделген WD Blue SSD. Жаңартылған WD Blue SSD дискілері жақсартылған өнімділік пен энергия тиімділігін ұсынады. Архитектура спецификация негізінде салынған , ол PCI Express арқылы қосылған SSD дискілеріне қол жеткізуді қамтамасыз етеді.
Бұл спецификация бір уақытта сұраныстардың көп саны бар SSD дискілерінің тиімділігін жақсартады және деректерге қол жеткізуді жылдамдатады. Сонымен қатар, NVMe SSD интерфейсін стандарттауға мүмкіндік береді - аппараттық құралдар өндірушілері үшін көбірек бірегей драйверлерді, қосқыштарды және форма факторларын әзірлеу үшін.
Болашағы
Деректер орталығының SSD нарығы жеңілдетілген архитектураға, сақтау компоненттерін автоматтандыруға және энергия тиімділігін арттыруға бет бұруда. MIT инженерлерінің дамуы соңғы мәселені шешеді. Авторлар LightStore деректер орталықтарында SSD сақтаудың салалық стандарты болады. Ал болашақта оның негізінде жаңа, одан да тиімді архитектуралар пайда болады деп болжауға болады.
Корпоративтік IaaS туралы Бірінші блогтан бірнеше материалдар:
Ақпарат көзі: www.habr.com