Sistema sumažins energijos sąnaudas per pusę.
/ nuotrauka CC BY-SA
Kodėl mums reikia naujos architektūros?
Iki 2030 metų elektroniniai prietaisai sunaudos 40% visos planetoje pagaminamos energijos. Maždaug 20 % šios apimties ateis IT sektorius ir duomenų centrai. Autorius Europos analitikų teigimu, duomenų centrai jau „atima“ 1,4% visos elektros energijos. Tikimasi, kad š .
SSD saugykla sunaudoja nemažą dalį elektros energijos. 2012–2017 m. kietojo kūno diskų dalis duomenų centruose . Nors SSD sunaudoja trečdaliu mažiau energijos () nei HDD, sąskaitos už elektrą išlieka didelės duomenų centrų mastu.
Siekdami sumažinti duomenų centre esančių kietojo kūno diskų energijos suvartojimą, MIT inžinieriai sukūrė naują SSD saugojimo architektūrą. Jis vadinamas LightStore ir leidžia tiesiogiai prijungti diskus prie duomenų centro tinklo, apeinant saugojimo serverius. Autorius autorių, sistema sumažins energijos sąnaudas per pusę.
Kaip tai veikia
„LightStore“ yra „flash“ raktų verčių saugykla, kuri vartotojų užklausas priskiria diskams kaip raktams. Tada jie siunčiami į serverį, kuris išleidžia su tuo raktu susijusius duomenis.
Sistema įmontuotas energiją taupantis procesorius, DRAM ir NAND atmintis. Jį valdo valdiklis ir speciali programinė įranga. Valdiklis yra atsakingas už darbą su NAND matricomis, o programinė įranga – už KV užklausų apdorojimą ir raktų porų saugojimą. Programinės įrangos architektūra sukurta remiantis , kuris naudojamas daugelyje šiuolaikinių DBVS.
Architektūros schemą galima pavaizduoti taip:
Diagramoje pavaizduoti pagrindiniai „LightStore“ komponentai. Mazgų klasteris veikia raktų ir reikšmių poromis. Programų serveriai prie sistemos prijungiami naudojant adapterius. Jie konvertuoja klientų užklausas (pvz., fread() iš POSIX API) į KV užklausas. Architektūra taip pat turi atskirus adapterius , blokas (remiantis BUSE moduliu) ir failų saugyklos.
Paskirstydamas užklausas, adapteris naudoja . Jis naudojamas tokiose sistemose kaip Redis arba Swift. Naudodamas KV užklausos raktą, adapteris generuoja maišos raktą, kurio reikšmė identifikuoja tikslinį mazgą.
„LightStore“ klasterio talpa keičiasi tiesiškai – tereikia prijungti papildomus mazgus prie tinklo. Kai kuriais atvejais gali tekti įsigyti naujų jungiklių. Tačiau kūrėjai kiekviename mazge įrengė papildomus lizdus NAND lustams prijungti.
Architektūros potencialas
MIT inžinieriai teigia, kad „LightStore“ pagrįstas sprendimas yra 620 Mbps pralaidumas per 10 Gigabit Ethernet. Vienas mazgas sunaudoja 10 W vietoj įprastų 20 W (šiandien duomenų centrų naudojamose SSD sistemose). Be to, įranga užima pusę vietos.
Dabar kūrėjai baigia kai kuriuos aspektus. Pavyzdžiui, „LightStore“ negali dirbti su diapazono ir mažomis užklausomis. Šios funkcijos bus pridėtos ateityje, nes „LightStore“ naudoja LSM medžius. Be to, sistema vis dar turi ribotą adapterių rinkinį – palaikomi YCSB ir blokiniai adapteriai. Ateityje „LightStore“ galės apdoroti SQL užklausas ir kt.
Kiti pokyčiai
2018 m. vasarą saugyklų kūrimo įmonė „Marvell“ pristatė naują SSD valdiklių liniją, pagrįstą AI sistemomis. Kūrėjai integravo NVIDIA gilaus mokymosi greitintuvus į standartinius duomenų centrų ir klientų programų valdiklius. Dėl to jie sukūrė savarankišką architektūrą, kuri sunaudoja mažiau energijos, palyginti su klasikiniais SSD valdikliais. Bendrovė tikisi, kad sistema bus pritaikyta krašto kompiuterijos, didelių duomenų analizės ir daiktų interneto srityse.
„Western Digital Blue“ diskų linija neseniai buvo atnaujinta. Balandį kūrėjai pristatė sprendimą – „SanDisk“ technologijomis paremtą WD Blue SSD, kurį WD įsigijo prieš metus. Atnaujinti WD Blue SSD užtikrina geresnį našumą ir energijos vartojimo efektyvumą. Architektūra sukurta remiantis specifikacija , kuri suteikia prieigą prie SSD, prijungtų per PCI Express.
Ši specifikacija pagerina SSD diskų efektyvumą su daugybe vienu metu gaunamų užklausų ir pagreitina duomenų prieigą. Be to, NVMe leidžia standartizuoti SSD sąsają – daugiau aparatūros gamintojams unikalių tvarkyklių, jungčių ir formos faktorių kūrimui.
Перспективы
Duomenų centrų SSD rinka juda prie supaprastintos architektūros, saugojimo komponentų automatizavimo ir didesnio energijos vartojimo efektyvumo. Pastarąją problemą išsprendžia MIT inžinierių tobulėjimas. Autoriai kad „LightStore“ taps SSD saugojimo duomenų centruose pramonės standartu. Ir galime manyti, kad ateityje jos pagrindu atsiras naujos, dar efektyvesnės architektūros.
Keletas medžiagos iš pirmojo tinklaraščio apie įmonės IaaS:
Šaltinis: www.habr.com