Sistemul va reduce cheltuielile cu energia electrică cu două treimi.
/ фото CC BY-SA
De ce este necesară o nouă arhitectură
, până în anul 2030, dispozitivele electronice vor consuma 40% din toată energia produsă pe planetă. Aproximativ 20% din acest volum va fi alocat sectorului IT și centrelor de date. Potrivit analiștilor europeni, centrele de date deja „consumă” 1,4% din toată energia electrică. Se așteaptă ca această .
O parte semnificativă din energia electrică este consumată de stocările SSD. În perioada 2012-2017, cota unităților cu stare solidă în centrele de date Deși SSD-urile consumă cu o treime mai puțină putere (), la scară largă, facturile pentru electricitate rămân ridicate.
Pentru a reduce consumul de energie al stocărilor cu stare solidă în centrele de date, inginerii de la MIT au dezvoltat o nouă arhitectură a stocărilor SSD. Aceasta poartă numele de LightStore și permite conectarea directă a unităților la rețeaua centrelor de date, ocolind serverele de stocare. Potrivit autorilor, sistemul va reduce cheltuielile cu energia electrică cu două treimi.
Cum funcționează
LightStore este un sistem de stocare flash de tip cheie-valoare, în care cererile utilizatorilor către unități sunt reprezentate sub formă de chei. Acestea sunt apoi trimise la un server care eliberează datele asociate cu această cheie.
Sistem unități de procesare eficiente energetic, DRAM și memorie NAND. Este gestionată de un controler și un software specializat. Controlerul se ocupă cu funcționarea aranjamentelor NAND, iar software-ul se ocupă de procesarea cererilor KV și stocarea perechilor de chei. Arhitectura software-ului este construită pe baza , care sunt utilizați în multe baze de date moderne.
Schema arhitecturii poate fi reprezentată astfel:
Schema ilustrează componentele de bază ale LightStore. Clusterul de noduri lucrează cu perechi cheie-valoare. Serverele aplicațiilor se conectează la sistem prin intermediul adapterelor. Acestea transformă cererile clienților (de exemplu, fread() din API-ul POSIX) în cereri KV. De asemenea, arhitectura are adaptoare separate pentru , stocări bazate pe module BUSE și stocări de fișiere.
Distribuind cererile, adaptorul folosește . Acesta este utilizat în sistemele precum Redis sau Swift. Folosind cheia cererii KV, adaptorul generează o cheie hash, al cărei valoare determină nodul țintă.
Capacitatea clusterului LightStore se scalează liniar — este suficient să conectați noduri suplimentare la rețea. În unele cazuri, poate fi necesar să achiziționați comutatoare noi. Cu toate acestea, dezvoltatorii au dotat fiecare nod cu sloturi suplimentare pentru conectarea cipurilor NAND.
Potencialul arhitecturii
Inginerii de la MIT afirmă că lățimea de bandă a soluției bazate pe LightStore este de 620 Mbit/s pentru Ethernet de 10 gigabiți. Un nod consumă 10 W în loc de obișnuitele 20 W (în sistemele SSD utilizate de centrele de date în prezent). În plus, echipamentul ocupă de două ori mai puțin spațiu.
În prezent, dezvoltatorii lucrează la unele detalii. De exemplu, LightStore nu poate gestiona cereri pe interval și cereri mici. Aceste funcții vor fi adăugate în viitor, deoarece LightStore folosește arbori LSM. De asemenea, sistemul are momentan un set limitat de adaptoare — sunt acceptate adaptoarele YCSB și bloc. În viitor, LightStore va putea gestiona cereri SQL și altele.
Alte dezvoltări
În vara anului 2018, Marvell, compania dezvoltatoare de SCD-uri, a prezentat o nouă linie de controllere SSD bazate pe sisteme AI. Dezvoltatorii au integrat acceleratoare de învățare profundă NVIDIA în controllerele standard pentru centre de date și aplicații client. Drept urmare, au creat o arhitectură autonomă care consumă mai puțină energie, comparativ cu controllerele SSD clasice. Compania speră că sistemul va găsi aplicații în calculul la margine, analiza big data și IoT.
Recent, seria de dispozitive de stocare Western Digital Blue a fost actualizată. În aprilie, dezvoltatorii au prezentat soluția — WD Blue SSD bazată pe tehnologiile SanDisk, pe care WD le-a achiziționat cu un an în urmă. Noile WD Blue SSD se remarcă prin performanță crescută și eficiență energetică. Arhitectura este construită pe baza specificației , care deschide accesul la SSD-uri conectate prin PCI Express.
Această specificație crește eficiența SSD-urilor în condiții de solicitări simultane ridicate și accelerează accesul la date. În plus, NVMe permite standardizarea interfeței SSD — producătorii de hardware nu vor mai pentru dezvoltarea de drivere unice, conectori și formate.
Perspective
Piața unităților SSD pentru centrele de date se îndreaptă către simplificarea arhitecturii, automatizarea funcționării componentelor sistemelor de stocare și creșterea eficienței energetice. Inovația inginerilor de la MIT abordează ultima problemă. Autorii , că LightStore va deveni standardul industriei pentru stocările SSD din centrele de date. Se poate presupune că în viitor se vor dezvolta arhitecturi noi, și mai eficiente, bazate pe aceasta.
Câteva materiale din Prima blog despre IaaS corporativ:
Sursa: habr.com
