Systemet vil halvere energikostnadene.
/ bilde CC BY-SA
Hvorfor trenger vi en ny arkitektur?
Innen 2030 vil elektroniske enheter forbruke 40 % av all energi som genereres på planeten. Omtrent 20 % av dette volumet vil komme fra IT-sektoren og datasentre. Av Ifølge europeiske analytikere "tar datasentre" allerede 1,4 % av all elektrisitet. Det forventes at dette .
SSD-lagring bruker en betydelig del av strømmen. I perioden fra 2012 til 2017 var andelen solid state-stasjoner i datasentre . Selv om SSD-er bruker en tredjedel mindre strøm () enn HDD, forblir strømregningene høye i datasentres skala.
For å redusere strømforbruket til solid-state-stasjoner i datasenteret, har ingeniører fra MIT utviklet en ny SSD-lagringsarkitektur. Det kalles LightStore og lar deg koble stasjoner direkte til et datasenternettverk, utenom lagringsservere. Av forfattere, vil systemet redusere energikostnadene med det halve.
Hvordan fungerer det
LightStore er et flash-nøkkelverdilager som kartlegger brukerforespørsler til stasjoner som nøkler. De sendes deretter til serveren, som frigir dataene knyttet til den nøkkelen.
System innebygd energieffektiv prosessor, DRAM og NAND-minne. Den styres av en kontroller og spesiell programvare. Kontrolleren er ansvarlig for å jobbe med NAND-matriser, og programvaren er ansvarlig for å behandle KV-forespørsler og lagre nøkkelpar. Programvarearkitekturen er bygget på grunnlaget , som brukes i mange moderne DBMS-er.
Arkitekturdiagrammet kan representeres som følger:
Diagrammet viser de grunnleggende komponentene i LightStore. En node-klynge opererer på nøkkel-verdi-par. Applikasjonsservere er koblet til systemet ved hjelp av adaptere. De konverterer klientforespørsler (som fread() fra POSIX API) til KV-forespørsler. Arkitekturen har også egne adaptere for , blokk (basert på BUSE-modulen) og fillagring.
Ved distribusjon av forespørsler bruker adapteren . Den brukes i systemer som Redis eller Swift. Ved å bruke KV-forespørselsnøkkelen genererer adapteren en hash-nøkkel hvis verdi identifiserer målnoden.
Kapasiteten til LightStore-klyngen skaleres lineært - bare koble flere noder til nettverket. I noen tilfeller må du kanskje kjøpe nye brytere. Utviklerne har imidlertid utstyrt hver node med ekstra spor for tilkobling av NAND-brikker.
Arkitekturens potensial
MIT-ingeniører sier at den LightStore-baserte løsningen har en gjennomstrømning på 620 Mbps over 10 Gigabit Ethernet. En node bruker 10 W i stedet for de vanlige 20 W (i SSD-systemer som brukes av datasentre i dag). I tillegg tar utstyret halve plassen.
Nå sluttfører utviklerne noen aspekter. For eksempel kan ikke LightStore fungere med rekkeviddespørringer og småspørringer. Disse funksjonene vil bli lagt til i fremtiden, siden LightStore bruker LSM-trær. Dessuten har systemet fortsatt et begrenset sett med adaptere - YCSB- og blokkadaptere støttes. I fremtiden vil LightStore kunne behandle SQL-spørringer osv.
Andre utviklinger
Sommeren 2018 introduserte Marvell, et lagringsutviklingsselskap, en ny linje med SSD-kontrollere basert på AI-systemer. Utviklere har integrert NVIDIAs dyplæringsakseleratorer i standardkontrollere for datasentre og klientapplikasjoner. Som et resultat skapte de en selvstendig arkitektur som bruker mindre strøm sammenlignet med klassiske SSD-kontrollere. Selskapet håper at systemet vil finne anvendelse innen edge computing, big data analytics og IoT.
Western Digital Blue-serien med stasjoner har nylig blitt oppdatert. I april presenterte utviklerne en løsning – WD Blue SSD basert på SanDisk-teknologier, som WD kjøpte for et år siden. De oppdaterte WD Blue SSD-ene tilbyr forbedret ytelse og energieffektivitet. Arkitekturen er bygget på bakgrunn av spesifikasjonen , som gir tilgang til SSD-er koblet til via PCI Express.
Denne spesifikasjonen forbedrer effektiviteten til SSD-stasjoner med et stort antall samtidige forespørsler og øker datatilgangen. I tillegg lar NVMe deg standardisere SSD-grensesnittet – mer for maskinvareprodusenter for utvikling av unike drivere, koblinger og formfaktorer.
Prospekter
Datasenter-SSD-markedet beveger seg mot forenklet arkitektur, automatisering av lagringskomponenter og økt energieffektivitet. Utviklingen av ingeniører fra MIT løser det siste problemet. Forfattere at LightStore skal bli bransjestandarden for SSD-lagring i datasentre. Og vi kan anta at det i fremtiden vil dukke opp nye, enda mer effektive arkitekturer basert på det.
Flere materialer fra First-bloggen om bedriftens IaaS:
Kilde: www.habr.com