Sistemi do të zvogëlojë kostot e energjisë përgjysmë.
/ Foto CC BY-SA
Pse na duhet një arkitekturë e re?
Deri në vitin 2030, pajisjet elektronike do të konsumojnë 40% të të gjithë energjisë së prodhuar në planet. Përafërsisht 20% e këtij vëllimi do të vijë nga sektori i IT dhe qendrat e të dhënave. Nga Sipas analistëve evropianë, qendrat e të dhënave tashmë "heqin" 1,4% të të gjithë energjisë elektrike. Pritet që kjo .
Ruajtja SSD konsumon një pjesë të konsiderueshme të energjisë elektrike. Në periudhën nga 2012 deri në 2017, pjesa e disqeve në gjendje të ngurtë në qendrat e të dhënave . Megjithëse SSD-të konsumojnë një të tretën më pak energji () sesa HDD, faturat e energjisë elektrike mbeten të mëdha në shkallën e qendrave të të dhënave.
Për të reduktuar konsumin e energjisë të disqeve në gjendje të ngurtë në qendrën e të dhënave, inxhinierët nga MIT kanë zhvilluar një arkitekturë të re të ruajtjes SSD. Quhet LightStore dhe ju lejon të lidhni disqet direkt me një rrjet të qendrës së të dhënave, duke anashkaluar serverët e ruajtjes. Nga autorët, sistemi do të zvogëlojë kostot e energjisë përgjysmë.
Si punon kjo
LightStore është një dyqan me vlerë çelësash flash që harton kërkesat e përdoruesve në disqet si çelësa. Më pas ato dërgohen në server, i cili lëshon të dhënat e lidhura me atë çelës.
Sistem procesor i integruar me efikasitet energjetik, memorie DRAM dhe NAND. Ai kontrollohet nga një kontrollues dhe softuer special. Kontrolluesi është përgjegjës për punën me grupet NAND, dhe softueri është përgjegjës për përpunimin e kërkesave KV dhe ruajtjen e çifteve të çelësave. Arkitektura e softuerit është ndërtuar mbi bazën , i cili përdoret në shumë DBMS moderne.
Diagrami i arkitekturës mund të përfaqësohet si më poshtë:
Diagrami tregon komponentët bazë të LightStore. Një grup nyjesh funksionon në çifte çelës-vlerë. Serverët e aplikacionit janë të lidhur me sistemin duke përdorur adaptorë. Ata konvertojnë kërkesat e klientit (të tilla si fread() nga POSIX API) në kërkesa KV. Arkitektura gjithashtu ka adaptorë të veçantë për , bllokoni (bazuar në modulin BUSE) dhe ruajtjen e skedarëve.
Gjatë shpërndarjes së kërkesave, përshtatësi përdor . Përdoret në sisteme si Redis ose Swift. Duke përdorur çelësin e kërkesës KV, përshtatësi gjeneron një çelës hash vlera e të cilit identifikon nyjen e synuar.
Kapaciteti i grupit LightStore shkallëzohet në mënyrë lineare - thjesht lidhni nyje shtesë në rrjet. Në disa raste, mund t'ju duhet të blini çelsat e rinj. Sidoqoftë, zhvilluesit kanë pajisur çdo nyje me lojëra elektronike shtesë për lidhjen e çipave NAND.
Potenciali i arkitekturës
Inxhinierët e MIT thonë se zgjidhja e bazuar në LightStore ka një xhiro prej 620 Mbps mbi 10 Gigabit Ethernet. Një nyje konsumon 10 W në vend të 20 W të zakonshme (në sistemet SSD që përdoren sot nga qendrat e të dhënave). Përveç kësaj, pajisjet zënë gjysmën e hapësirës.
Tani zhvilluesit po finalizojnë disa aspekte. Për shembull, LightStore nuk mund të punojë me pyetje të gamës dhe pyetje të vogla. Këto veçori do të shtohen në të ardhmen, pasi LightStore përdor pemë LSM. Gjithashtu, sistemi ka ende një grup të kufizuar përshtatësish - YCSB dhe adaptorët e bllokut mbështeten. Në të ardhmen, LightStore do të jetë në gjendje të përpunojë pyetje SQL, etj.
Zhvillime të tjera
Në verën e vitit 2018, Marvell, një kompani e zhvillimit të magazinimit, prezantoi një linjë të re të kontrolluesve SSD bazuar në sistemet AI. Zhvilluesit kanë integruar përshpejtuesit e mësimit të thellë NVIDIA në kontrollorët standardë për qendrat e të dhënave dhe aplikacionet e klientëve. Si rezultat, ata krijuan një arkitekturë të pavarur që konsumon më pak energji në krahasim me kontrollorët klasikë SSD. Kompania shpreson që sistemi të gjejë aplikim në llogaritjen e skajshme, analitikën e të dhënave të mëdha dhe IoT.
Linja e disqeve Western Digital Blue është përditësuar së fundmi. Në prill, zhvilluesit prezantuan një zgjidhje - SSD WD Blue bazuar në teknologjitë SanDisk, të cilën WD e bleu një vit më parë. SSD-të e përditësuar WD Blue ofrojnë performancë të përmirësuar dhe efikasitet të energjisë. Arkitektura është ndërtuar në bazë të specifikimeve , i cili siguron qasje në SSD të lidhura nëpërmjet PCI Express.
Ky specifikim përmirëson efikasitetin e disqeve SSD me një numër të madh kërkesash të njëkohshme dhe përshpejton aksesin e të dhënave. Për më tepër, NVMe ju lejon të standardizoni ndërfaqen SSD - më shumë për prodhuesit e pajisjeve për zhvillimin e drejtuesve unikë, lidhësve dhe faktorëve të formës.
Perspektivat
Tregu SSD i qendrës së të dhënave po lëviz drejt arkitekturës së thjeshtuar, automatizimit të komponentëve të ruajtjes dhe rritjes së efikasitetit të energjisë. Zhvillimi i inxhinierëve nga MIT zgjidh problemin e fundit. Autorët se LightStore do të bëhet standardi i industrisë për ruajtjen e SSD në qendrat e të dhënave. Dhe mund të supozojmë se në të ardhmen do të shfaqen arkitektura të reja, edhe më efikase bazuar në të.
Disa materiale nga blogu i parë në lidhje me IaaS të korporatës:
Burimi: www.habr.com