Systém zníži náklady na energiu o polovicu.
/ foto CC BY-SA
Prečo potrebujeme novú architektúru?
Do roku 2030 budú elektronické zariadenia spotrebovávať 40 % všetkej energie vyrobenej na planéte. Približne 20 % tohto objemu bude pochádzať z IT sektora a dátových centier. Autor: Podľa európskych analytikov už dátové centrá „odoberajú“ 1,4 % všetkej elektriny. Očakáva sa, že toto .
Úložisko SSD spotrebuje značnú časť elektrickej energie. V období rokov 2012 až 2017 sa podiel SSD diskov v dátových centrách . Hoci SSD spotrebujú o tretinu menej energie () ako HDD, účty za elektrinu zostávajú vysoké v rozsahu dátových centier.
Aby sa znížila spotreba energie SSD diskov v dátovom centre, inžinieri z MIT vyvinuli novú architektúru úložiska SSD. Nazýva sa LightStore a umožňuje vám pripojiť disky priamo k sieti dátového centra a obísť úložné servery. Autor: autorov, systém zníži náklady na energiu o polovicu.
Ako to funguje
LightStore je flashový obchod s kľúčovými hodnotami, ktorý mapuje požiadavky používateľov na jednotky ako kľúče. Potom sa odošlú na server, ktorý uvoľní údaje spojené s týmto kľúčom.
Systém vstavaný energeticky efektívny procesor, pamäť DRAM a NAND. Ovláda sa pomocou ovládača a špeciálneho softvéru. Ovládač je zodpovedný za prácu s poľami NAND a softvér je zodpovedný za spracovanie požiadaviek KV a ukladanie párov kľúčov. Architektúra softvéru je postavená na základe , ktorý sa používa v mnohých moderných DBMS.
Schéma architektúry môže byť znázornená nasledovne:
Diagram zobrazuje základné komponenty LightStore. Klaster uzlov funguje na pároch kľúč – hodnota. Aplikačné servery sú pripojené k systému pomocou adaptérov. Konvertujú požiadavky klientov (napríklad fread() z POSIX API) na požiadavky KV. Architektúra má aj samostatné adaptéry pre , blokové (založené na module BUSE) a súborové úložiská.
Pri distribúcii požiadaviek adaptér používa . Používa sa v systémoch ako Redis alebo Swift. Pomocou kľúča požiadavky KV adaptér vygeneruje hash kľúč, ktorého hodnota identifikuje cieľový uzol.
Kapacita klastra LightStore sa lineárne škáluje – stačí pripojiť ďalšie uzly k sieti. V niektorých prípadoch možno budete musieť zakúpiť nové prepínače. Vývojári však vybavili každý uzol ďalšími slotmi na pripojenie NAND čipov.
Potenciál architektúry
Inžinieri MIT tvrdia, že riešenie založené na LightStore má priepustnosť 620 Mbps cez 10 Gigabit Ethernet. Jeden uzol spotrebuje 10 W namiesto bežných 20 W (v SSD systémoch, ktoré dnes používajú dátové centrá). Zariadenie navyše zaberá polovicu miesta.
Teraz vývojári dokončujú niektoré aspekty. Napríklad LightStore nemôže pracovať s dopytmi na rozsah a malými dopytmi. Tieto funkcie budú pridané v budúcnosti, pretože LightStore používa stromy LSM. Systém má tiež obmedzenú sadu adaptérov - podporované sú YCSB a blokové adaptéry. V budúcnosti bude LightStore schopný spracovávať SQL dotazy atď.
Ďalší vývoj
V lete 2018 Marvell, spoločnosť zaoberajúca sa vývojom úložísk, predstavila nový rad radičov SSD založených na systémoch AI. Vývojári integrovali akcelerátory hlbokého učenia NVIDIA do štandardných radičov pre dátové centrá a klientske aplikácie. Vďaka tomu vytvorili samostatnú architektúru, ktorá v porovnaní s klasickými SSD radičmi spotrebuje menej energie. Spoločnosť dúfa, že systém nájde uplatnenie v edge computingu, analýze veľkých dát a IoT.
Rad diskov Western Digital Blue bol nedávno aktualizovaný. V apríli vývojári predstavili riešenie – WD Blue SSD založený na technológiách SanDisk, ktorý WD získal pred rokom. Aktualizované disky WD Blue SSD ponúkajú vyšší výkon a energetickú účinnosť. Architektúra je postavená na základe špecifikácie , ktorý poskytuje prístup k SSD pripojeným cez PCI Express.
Táto špecifikácia zlepšuje efektivitu SSD diskov s veľkým počtom súčasných požiadaviek a urýchľuje prístup k dátam. NVMe vám navyše umožňuje štandardizovať rozhranie SSD – skôr pre výrobcov hardvéru na vývoj jedinečných ovládačov, konektorov a tvarových faktorov.
Vyhliadky
Trh SSD dátových centier smeruje k zjednodušovaniu architektúry, automatizácii prevádzky úložných komponentov a zvyšovaniu energetickej efektívnosti. Vývoj inžinierov z MIT rieši posledný problém. Autori že LightStore sa stane priemyselným štandardom pre SSD úložiská v dátových centrách. A môžeme predpokladať, že v budúcnosti sa na jej základe objavia nové, ešte efektívnejšie architektúry.
Niekoľko materiálov z prvého blogu o firemnom IaaS:
Zdroj: hab.com