ການເກັບຮັກສາ SSD ປະເພດໃຫມ່ຈະຫຼຸດຜ່ອນການໃຊ້ພະລັງງານໃນສູນຂໍ້ມູນ - ວິທີການເຮັດວຽກ

ລະບົບຈະຫຼຸດຜ່ອນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍພະລັງງານລົງເຄິ່ງຫນຶ່ງ.

/ ຮູບ Andy Melton CC BY-SA

ເປັນຫຍັງພວກເຮົາຕ້ອງການສະຖາປັດຕະຍະກໍາໃຫມ່?

ອີງຕາມການຄາດຄະເນ Dynamics ຂອງສູນຂໍ້ມູນຮອດ​ປີ 2030, ອຸ​ປະ​ກອນ​ເອ​ເລັກ​ໂຕຣ​ນິກ​ຈະ​ໃຊ້ 40% ຂອງ​ພະ​ລັງ​ງານ​ທັງ​ໝົດ​ທີ່​ຜະ​ລິດ​ຢູ່​ໃນ​ໂລກ. ປະມານ 20% ຂອງປະລິມານນີ້ຈະມາຈາກຂະແໜງໄອທີ ແລະ ສູນຂໍ້ມູນ. ໂດຍ ຂໍ້ມູນ ອີງຕາມນັກວິເຄາະເອີຣົບ, ສູນຂໍ້ມູນແລ້ວ "ເອົາໄປ" 1,4% ຂອງໄຟຟ້າທັງຫມົດ. ຄາດວ່ານີ້ ຕົວ​ເລກ​ດັ່ງກ່າວ​ຈະ​ເພີ່ມ​ຂຶ້ນ​ເປັນ 5% ​ໃນ​ປີ 2020.

ບ່ອນຈັດເກັບຂໍ້ມູນ SSD ໃຊ້ພະລັງງານໄຟຟ້າຫຼາຍສ່ວນ. ໃນໄລຍະ 2012 ຫາ 2017, ສ່ວນແບ່ງຂອງ Solid-state drives ໃນສູນຂໍ້ມູນ ເພີ່ມຂຶ້ນຈາກ 8 ເປັນ 22%. ເຖິງແມ່ນວ່າ SSDs ໃຊ້ພະລັງງານຫນ້ອຍລົງເປັນສາມເທົ່າ (PDF, ໜ້າ 13) ກ່ວາ HDD, ໃບບິນຄ່າໄຟຟ້າຍັງຄົງຢູ່ໃນຂະຫນາດຂອງສູນຂໍ້ມູນ.

ເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນການໃຊ້ພະລັງງານຂອງ drives ແຂງຢູ່ໃນສູນຂໍ້ມູນ, ວິສະວະກອນຈາກ MIT ໄດ້ພັດທະນາສະຖາປັດຕະຍະກໍາ SSD ໃຫມ່. ມັນຖືກເອີ້ນວ່າ LightStore ແລະຊ່ວຍໃຫ້ທ່ານສາມາດເຊື່ອມຕໍ່ໄດໂດຍກົງກັບເຄືອຂ່າຍສູນຂໍ້ມູນ, ຂ້າມເຄື່ອງແມ່ຂ່າຍການເກັບຮັກສາ. ໂດຍ ອີງຕາມ ຜູ້ຂຽນ, ລະບົບຈະຫຼຸດຜ່ອນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍພະລັງງານໂດຍເຄິ່ງຫນຶ່ງ.

ວິທີການເຮັດວຽກນີ້

LightStore ເປັນ flash key-value store ທີ່ສ້າງແຜນທີ່ການຮ້ອງຂໍຂອງຜູ້ໃຊ້ເພື່ອ drives ເປັນກະແຈ. ຫຼັງຈາກນັ້ນພວກມັນຖືກສົ່ງໄປຫາເຄື່ອງແມ່ຂ່າຍ, ເຊິ່ງປ່ອຍຂໍ້ມູນທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບລະຫັດນັ້ນ.

ລະບົບ ບັນຈຸ ໂປເຊດເຊີທີ່ມີປະສິດທິພາບພະລັງງານໃນຕົວ, DRAM ແລະຫນ່ວຍຄວາມຈໍາ NAND. ມັນຖືກຄວບຄຸມໂດຍຕົວຄວບຄຸມແລະຊອບແວພິເສດ. ຕົວຄວບຄຸມແມ່ນຮັບຜິດຊອບສໍາລັບການເຮັດວຽກກັບ NAND arrays, ແລະຊອບແວແມ່ນຮັບຜິດຊອບສໍາລັບການປະມວນຜົນຄໍາຮ້ອງຂໍ KV ແລະເກັບຮັກສາຄູ່ທີ່ສໍາຄັນ. ສະຖາປັດຕະຍະກໍາຊອບແວແມ່ນສ້າງຂຶ້ນບົນພື້ນຖານ ຕົ້ນໄມ້ LSM, ເຊິ່ງຖືກນໍາໃຊ້ໃນ DBMS ທີ່ທັນສະໄຫມຫຼາຍ.

ແຜນວາດສະຖາປັດຕະຍະກຳສາມາດສະແດງໄດ້ດັ່ງນີ້:

ແຜນວາດສະແດງໃຫ້ເຫັນອົງປະກອບພື້ນຖານຂອງ LightStore. ກຸ່ມ node ເຮັດວຽກຢູ່ໃນຄູ່ຄີ-ຄ່າ. ເຊີບເວີແອັບພລິເຄຊັນຖືກເຊື່ອມຕໍ່ກັບລະບົບໂດຍໃຊ້ອະແດັບເຕີ. ພວກເຂົາປ່ຽນຄໍາຮ້ອງຂໍຂອງລູກຄ້າ (ເຊັ່ນ fread() ຈາກ POSIX API) ເຂົ້າໄປໃນຄໍາຮ້ອງຂໍ KV. ສະຖາປັດຕະຍະກໍາຍັງມີອະແດບເຕີແຍກຕ່າງຫາກສໍາລັບ YCSB, ຕັນ (ອີງໃສ່ໂມດູນ BUSE) ແລະການເກັບຮັກສາໄຟລ໌.

ເມື່ອແຈກຢາຍຄໍາຮ້ອງຂໍ, ອະແດບເຕີໃຊ້ hashing ສອດຄ່ອງ. ມັນຖືກນໍາໃຊ້ໃນລະບົບເຊັ່ນ Redis ຫຼື Swift. ການນໍາໃຊ້ລະຫັດຄໍາຮ້ອງຂໍ KV, ອະແດບເຕີຈະສ້າງລະຫັດ hash ທີ່ມີຄ່າທີ່ລະບຸຈຸດເປົ້າຫມາຍ.

ຄວາມອາດສາມາດຂອງ LightStore cluster scales linearly - ພຽງແຕ່ເຊື່ອມຕໍ່ nodes ເພີ່ມເຕີມກັບເຄືອຂ່າຍ. ໃນບາງກໍລະນີ, ທ່ານອາດຈະຕ້ອງຊື້ສະວິດໃຫມ່. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ນັກພັດທະນາໄດ້ຕິດຕັ້ງແຕ່ລະ node ທີ່ມີຊ່ອງສຽບເພີ່ມເຕີມສໍາລັບການເຊື່ອມຕໍ່ຊິບ NAND.

ທ່າແຮງຂອງສະຖາປັດຕະຍະກໍາ

ວິສະວະກອນ MIT ກ່າວວ່າການແກ້ໄຂທີ່ອີງໃສ່ LightStore ມີຄວາມໄວ 620 Mbps ຫຼາຍກວ່າ 10 Gigabit Ethernet. ຫນຶ່ງ node ໃຊ້ 10 W ແທນທີ່ຈະເປັນ 20 W ປົກກະຕິ (ໃນລະບົບ SSD ທີ່ໃຊ້ໂດຍສູນຂໍ້ມູນໃນມື້ນີ້). ນອກຈາກນັ້ນ, ອຸປະກອນໃຊ້ເວລາເຖິງເຄິ່ງຫນຶ່ງຂອງພື້ນທີ່.

ໃນປັດຈຸບັນນັກພັດທະນາກໍາລັງສະຫຼຸບບາງດ້ານ. ຕົວຢ່າງ, LightStore ບໍ່ສາມາດເຮັດວຽກກັບຄໍາຖາມໄລຍະແລະການສອບຖາມຂະຫນາດນ້ອຍ. ຄຸນສົມບັດເຫຼົ່ານີ້ຈະຖືກເພີ່ມໃນອະນາຄົດ, ນັບຕັ້ງແຕ່ LightStore ໃຊ້ຕົ້ນໄມ້ LSM. ນອກຈາກນີ້, ລະບົບຍັງມີຊຸດອະແດບເຕີທີ່ຈໍາກັດ - YCSB ແລະຕົວດັດແປງຕັນແມ່ນສະຫນັບສະຫນູນ. ໃນອະນາຄົດ, LightStore ຈະສາມາດປະມວນຜົນຄໍາຖາມ SQL, ແລະອື່ນໆ.

ການພັດທະນາອື່ນໆ

ໃນຊ່ວງລຶະເບິ່ງຮ້ອນຂອງ 2018, Marvell, ບໍລິສັດພັດທະນາການເກັບຮັກສາ, ໄດ້ນໍາສະເຫນີສາຍໃຫມ່ຂອງຕົວຄວບຄຸມ SSD ໂດຍອີງໃສ່ລະບົບ AI. ນັກພັດທະນາໄດ້ລວມຕົວເລັ່ງການຮຽນຮູ້ເລິກຂອງ NVIDIA ເຂົ້າໄປໃນຕົວຄວບຄຸມມາດຕະຖານສໍາລັບສູນຂໍ້ມູນແລະຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຂອງລູກຄ້າ. ດັ່ງນັ້ນ, ພວກເຂົາເຈົ້າໄດ້ສ້າງສະຖາປັດຕະຍະກໍາຕົນເອງທີ່ບໍລິໂພກພະລັງງານຫນ້ອຍເມື່ອທຽບກັບເຄື່ອງຄວບຄຸມ SSD ຄລາສສິກ. ບໍລິສັດຫວັງວ່າລະບົບຈະຊອກຫາຄໍາຮ້ອງສະຫມັກໃນ Edge computing, ການວິເຄາະຂໍ້ມູນໃຫຍ່ແລະ IoT.

ໄດຣຟ໌ Western Digital Blue line ໄດ້ຮັບການອັບເດດເມື່ອບໍ່ດົນມານີ້. ໃນເດືອນເມສາ, ນັກພັດທະນາໄດ້ນໍາສະເຫນີການແກ້ໄຂ - WD Blue SSD ໂດຍອີງໃສ່ເຕັກໂນໂລຢີ SanDisk, ເຊິ່ງ WD ໄດ້ມາຫນຶ່ງປີກ່ອນ. WD Blue SSDs ທີ່ໄດ້ຮັບການປັບປຸງໃຫ້ປັບປຸງປະສິດທິພາບ ແລະປະສິດທິພາບພະລັງງານ. ສະຖາປັດຕະຍະ ກຳ ກໍ່ສ້າງບົນພື້ນຖານສະເພາະ NVMe, ເຊິ່ງສະຫນອງການເຂົ້າເຖິງ SSDs ທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ຜ່ານ PCI Express.

ຂໍ້ມູນຈໍາເພາະນີ້ປັບປຸງປະສິດທິພາບຂອງ SSD drives ທີ່ມີຈໍານວນຄໍາຮ້ອງຂໍພ້ອມໆກັນແລະເລັ່ງການເຂົ້າເຖິງຂໍ້ມູນ. ນອກຈາກນັ້ນ, NVMe ຊ່ວຍໃຫ້ທ່ານສາມາດສ້າງມາດຕະຖານການໂຕ້ຕອບ SSD - ເພີ່ມເຕີມສໍາລັບຜູ້ຜະລິດຮາດແວ ບໍ່ຈໍາເປັນຕ້ອງເສຍຊັບພະຍາກອນ ສໍາລັບການພັດທະນາຄົນຂັບທີ່ເປັນເອກະລັກ, ຕົວເຊື່ອມຕໍ່ແລະຮູບແບບ.

ຄວາມຄາດຫວັງ

ຕະຫຼາດສູນຂໍ້ມູນ SSD ກໍາລັງກ້າວໄປສູ່ສະຖາປັດຕະຍະກໍາທີ່ງ່າຍດາຍ, ອັດຕະໂນມັດຂອງອົງປະກອບການເກັບຮັກສາ, ແລະປະສິດທິພາບພະລັງງານເພີ່ມຂຶ້ນ. ການພັດທະນາວິສະວະກອນຈາກ MIT ແກ້ໄຂບັນຫາສຸດທ້າຍ. ຜູ້ຂຽນ ນັບຢູ່ໃນວ່າ LightStore ຈະກາຍເປັນມາດຕະຖານອຸດສາຫະກໍາສໍາລັບການເກັບຮັກສາ SSD ໃນສູນຂໍ້ມູນ. ແລະພວກເຮົາສາມາດສົມມຸດວ່າໃນອະນາຄົດໃຫມ່, ສະຖາປັດຕະຍະກໍາທີ່ມີປະສິດທິພາບຫຼາຍຂຶ້ນຈະປາກົດໂດຍອີງໃສ່ມັນ.

ເອກະສານຈໍານວນຫນຶ່ງຈາກ blog ທໍາອິດກ່ຽວກັບບໍລິສັດ IaaS:

• ການພັດທະນາສູນຂໍ້ມູນ: ທ່າອ່ຽງທາງດ້ານເຕັກໂນໂລຢີ
• Avito.ru: Cloud IaaS ຊ່ວຍໃນການຈັດຕັ້ງທຸລະກິດຂອງບໍລິສັດໄດ້ແນວໃດ
• ວິທີການປັບປຸງປະສິດທິພາບພະລັງງານຂອງສູນຂໍ້ມູນ
• ສິ່ງທີ່ທ່ານຈໍາເປັນຕ້ອງຮູ້ກ່ຽວກັບ PCI DSS: ສະພາບລວມຂອງມາດຕະຖານ
• ເປັນຫຍັງບໍລິສັດຈຶ່ງໃຊ້ເຄື່ອງ virtual ຫຼາຍກວ່າເຄື່ອງບັນຈຸ
• IaaS ຊ່ວຍພັດທະນາທຸລະກິດແນວໃດ: ສາມບັນຫາທີ່ເມຄຈະແກ້ໄຂ
• ຄອມພິວເຕີທີ່ບໍ່ມີເຄື່ອງແມ່ຂ່າຍໃນຄລາວ - ແນວໂນ້ມທີ່ທັນສະໄຫມຫຼືຄວາມຈໍາເປັນ?

ແຫຼ່ງຂໍ້ມູນ: www.habr.com