🥇Tipi i ri i ruajtjes SSD do të zvogëlojë konsumimin e energjisë në QTD — si funksionon

Sistemi do të zvogëlojë shpenzimet për energjinë me dyfish.

/ фото Andy Melton CC BY-SA

Pse na nevojitet një arkitekturë e re

Sipas parashikimeve të Data Centre Dynamics, deri në vitin 2030, pajisjet elektronike do të konsumojnë 40% të gjithë energjisë që prodhohet në planet. Rreth 20% e këtij volumi do të përkasin sektorit IT dhe QDC-ve. Sipas të dhënave analistëve evropianë, QDC-të tashmë "po marrin" 1.4% të gjithë elektricitetit. Pritet që kjo shifër të rritet në 5% deri në vitin 2020..

Një pjesë të madhe të elektricitetit e konsumojnë ruajtësit SSD. Në periudhën midis 2012 dhe 2017, seksi i ruajtësve solidë në QDC-ve u rrit nga 8 në 22%.Megjithatë, SSD-të konsumojnë një të tretën më pak energji (PDF, fq.13), sesa HDD-të, por në shkallë të QDC-ve faturat për elektricitet mbeten të mëdha.

Për të ulur konsumin e energjisë të ruajtësve solidë në QDC, inxhinierët nga MIT kanë zhvilluar një arkitekturë të re të ruajtjes SSD. Kjo e quajtur LightStore lejon lidhjen e ruajtësve direkt me rrjetin e QDC-ve, duke anashkaluar serverët e ruajtjes. Sipas autoreve, sistemi do të zvogëlojë shpenzimet për energjinë me dyfish. autorëve, sistemi do të zvogëlojë shpenzimet e energjisë elektrike me dy herë.

Si funksionon

LightStore — është një magazinë flash e tipit çelës-vlerë, ku kërkesat e përdoruesve për ruajtësit paraqiten si çelësa. Më pas dërgohen në server, i cili çliron të dhënat e lidhura me këtë çelës.

Sistemi përmban një procesor të integruar energji-efektiv, DRAM dhe memorie NAND. Ai kontrollohet nga një kontrollues dhe një software të veçantë. Kontrolluesi është përgjegjës për punën me grupe NAND, ndërsa softueri përpunon kërkesat KV dhe ruan çiftet e çelësave. Arkitektura e softuerit bazohet në pemën LSM, e cila përdoret në shumë DB moderne.

Schemat e arkitekturës mund të paraqiten si në vijim:

Në skemë ilustrohen komponentët bazë të LightStore. Klasteri i nodave punon me çiftet çelës-vlerë. Serverët e aplikacioneve lidhen me sistemin përmes adapterëve. Ata konvertojnë kërkesat e klientëve (për shembull, fread() nga API POSIX) në kërkesa KV. Gjithashtu, arkitektura ka adapterë të veçantë për YCSB, magazina me blloqe (në bazë të modulit BUSE) dhe ato me skedarë.

Duke shpërndarë kërkesat, adapteri përdor hashim të qëndrueshëm. Përdoret në sisteme si Redis ose Swift. Me ndihmën e çelësit të kërkesës KV, adaptri gjeneron një çelës hash, vlera e të cilit përcakton nyjën përkatëse.

Kapaciteti i klasterit LightStore zmadhohet në mënyrë lineare — mjafton të lidhni nyje të reja në rrjet. Në disa raste, mund të nevojitet të blini switch-e të rinj. Megjithatë, zhvilluesit kanë pajisur çdo nyje me porta shtesë për lidhjen e NAND-mikroçipave.

Potenciali i arkitekturës

Inxhinierët nga MIT thonë se kapaciteti i zgjidhjes së bazuar në LightStore arrin 620 Mbit/s për Ethernet 10-gigabit. Një nyje konsumon 10 W në vend të 20 W të zakonshme (në sistemet SSD që po përdoren nga qendrat e të dhënave sot). Për më tepër, pajisjet zënë dy herë më pak hapësirë.

Aktualisht, zhvilluesit po përmirësojnë disa aspekte. Për shembull, LightStore nuk mund të punojë me kërkesa diapazoni dhe kërkesa të vogla. Këto funksionalitete do të shtohen në të ardhmen, pasi LightStore përdor pemë LSM. Për më tepër, sistemi ka një grup të kufizuar adapterash — mbështeten adapterët YCSB dhe blloku. Në të ardhmen, LightStore do të jetë në gjendje të përpunojë kërkesa SQL dhe të tjera.

Zhvillime të tjera

Në verën e vitit 2018, Marvell, kompania zhvilluese e sistemeve të ruajtjes, prezantoi një gamë të re të kontrollorëve SSD mbi bazën e sistemeve të intelijencës artificiale. Zhvilluesit implementuan akceleratorë të mësimit të thellë NVIDIA në kontrollorët standard për qendrat e të dhënave dhe aplikacionet klient. Si rezultat, ata krijuan një arkitekturë autonome që konsumon më pak energji, krahasuar me kontrollorët klasikë SSD. Kompania shpreson se sistemi do të gjejë aplikim në llogaritë periferike, analizën e të dhënave të mëdha dhe IoT.

Së fundmi, gama e ruajtësve Western Digital Blue u përditësua. Në prill, zhvilluesit prezantuan zgjidhjen - WD Blue SSD, e cila bazohet në teknologjitë SanDisk, të cilat WD i bleu një vit më parë. WD Blue SSD e përditësuar dallohen për performancën e përmirësuar dhe efikasitetin energjetik. NVMe, e cila hap aksesin në SSD-të e lidhura përmes PCI Express.

Kjo specifikim rrit efikasitetin e punës së SSD-së me një numër më të madh kërkesash të njëkohshme dhe përshpejton qasjen në të dhëna. Së zusätzliche, NVMe lejon standardizimin e ndërfaqes së SSD - prodhuesit e harduerit nuk do të duhet më të shpenzojnë burime për zhvillimin e drejtorive, lidhjeve dhe formateve unike.

Perspektivat

Tregu i SSD-ve për Qendrat e Të Dhënave po lëviz drejt thjeshtimit të arkitekturës, automatizimit të funksionimit të komponentëve të ruajtjes dhe rritjes së efikasitetit energjetik. Zhvillimi i inxhinierëve nga MIT adreson këtë sfidë. Autorët parashikojnë, se LightStore do të bëhet standardi industrisë për ruajtjet SSD në Qendrat e Të Dhënave. Mund të supozohet se në të ardhmen do të shfaqen arkitektura të reja, edhe më efikase, mbi këtë bazë.

Disa materiale nga Blogu i Parë për IaaS-in e korporatave: