🥇Lloji i ri i ruajtjeve SSD do të reduktojë konsumimin e energjisë në Qendrat e Dhënash — si funksionon

Sistemi do të reduktojë shpenzimet për energjinë elektrike me dyfish.

/ фото Andy Melton CC BY-SA

Pse nevojitet një arkitekturë e re

Sipas vlerësimeve nga Data Centre Dynamics, deri në vitin 2030 pajisjet elektronike do të konsumojnë 40% të të gjithë energjisë së prodhuar në planet. Afërsisht 20% e këtij volumi do të bien mbi sektorin IT dhe qendrat e të dhënave. Sipas të dhënave analistëve evropianë, Qendrat e Të Dhënave tashmë "po marrin" 1.4% të gjithë energjisë elektrike. Pritet që ky numër të rritet në 5% deri në vitin 2020.

Një pjesë të konsiderueshme të energjisë elektrike e konsumojnë magazinat SSD. Gjatë periudhës 2012-2017, përqindja e disqeve të gjendjes së ngurtë në qendrat e të dhënave u rrit nga 8 në 22%. Edhe pse SSD-të konsumojnë një të tretën më pak energji (PDF, fq.13), shpenzimet për energjinë elektrike në qendrat e të dhënave mbeten të mëdha.

Për të reduktuar konsumimin e energjisë të magazinave SSD në Qendrat e Të Dhënave, inxhinierët nga MIT zhvilluan një arkitekturë të re për magazinat SSD. Ajo mori emrin LightStore dhe lejon lidhjen e magazinave direkt me rrjetin e qendrave të të dhënave, duke anashkaluar serverat e ruajtjes. Sipas fjalëve autorëve, sistemi do të reduktojë shpenzimet për energjinë elektrike me dyfish.

Si funksionon kjo

LightStore është një magazinë flash e tipit çelës-vlerë, ku kërkesat e përdoruesit drejt magazinave paraqiten si çelësa. Më pas ato dërgohen në një server, i cili çliron të dhënat të lidhura me këtë çelës.

Sistemi përmban processor të integruar me efikasitet energjetik, DRAM dhe memorie NAND. Ajo kontrollohet nga një kontrollues dhe një software të veçantë. Kontrolluesi është përgjegjës për funksionimin me grumbujt NAND, ndërsa softueri merret me përpunimin e kërkesave KV dhe ruajtjen e çiftave të çelësave. Arkitektura e softuerit është ndërtuar mbi bazën e pemës LSM, e cila përdoret në shumë DB moderne.

Skema e arkitekturës mund të paraqitet si më poshtë:

Në diagram paraqiten komponentët bazë të LightStore. Klustër i nyjeve punon me çifte çelës-vlerë. Serverët e aplikacioneve lidhen me sistemin përmes adapterëve. Ata konvertojnë kërkesat e klientëve (p.sh., fread() nga API POSIX) në kërkesa KV. Arkitektura gjithashtu ka adapterë të veçantë për YCSB, depozita bllokesh (të bazuara në modul BUSE) dhe depozita skedash.

Duke shpërndarë kërkesat, adapteri përdor hashimin e qëndrueshëm. Ky është përdorur në sisteme si Redis ose Swift. Përdorimi i çelësit të kërkesës KV, adapteri gjeneron një çelës hash, vlera e të cilit përcakton nyjën e synuar.

Kapaciteti i klasterit LightStore zgjeron në mënyrë lineare — mjafton të lidhen nyje shtesë në rrjet. Në disa raste, mund të jetë e nevojshme të blihen switch të rinj. Megjithatë, zhvilluesit i kanë pajisur çdo nyje me slot shtesë për lidhjen e çipave NAND.

Potenciali i arkitekturës

Inxhinierët nga MIT thonë se kapaciteti i zgjidhjes mbi bazën e LightStore arrin deri në 620 Mbps për Ethernet 10-gigabit. Një nyje konsumohet 10 W në vend të zakonshmeve 20 W (në sistemet SSD që përdoren sot nga qendrat e të dhënave). Përveç kësaj, pajisja zë dy herë më pak hapësirë.

Aktualisht, zhvilluesit janë duke përmirësuar disa aspekte. Për shembull, LightStore nuk është në gjendje të punojë me kërkesa për interval dhe kërkesa të vogla. Këto funksione do të shtohen në të ardhmen, pasi LightStore përdor pemët LSM. Gjithashtu, sistemi aktualisht ka një grup të kufizuar adapterash — mbështeten adapterët YCSB dhe blloqe. 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 linjë të re kontrollesh SSD bazuar në sisteme AI. Zhvilluesit integruan akseleratorë të të mësuarit të thellë NVIDIA në kontrollet standarde për qendrat e të dhënave dhe aplikacionet klient. Si rezultat, ata krijuan një arkitekturë autonome që konsumon më pak energji në krahasim me kontrollet SSD klasike. Kompania shpreson që sistemi do të gjejë aplikim në llogaritjet periferike, analitikën e të dhënave të mëdha dhe IoT.

Kohët e fundit, linja e ruajtësve Western Digital Blue u përmirësua. Në prill, zhvilluesit prezantuan zgjidhjen — WD Blue SSD mbi bazën e teknologjive SanDisk, të cilat WD i bleu një vit më parë. WD Blue SSD të përditësuar kanë performancë dhe efikasitet energjetik të rritur. Arkitektura është ndërtuar mbi bazën e specifikacionit NVMe, i cili ofron qasje në SSD të lidhur përmes PCI Express.

Ky specifikim rrit efikasitetin e punës së SSD në lidhje me numrin e madh të kërkesave të përbashkëta dhe përshpejton qasjen në të dhëna. Për më tepër, NVMe lejon standardizimin e ndërfaqes SSD — prodhuesit e hardware më nuk do të kenë nevojë të shpenzojnë burime për të zhvilluar drivere, lidhje dhe forma unike.

Perspektivat

Tregu i SSD-disqeve për Qendrat e Dhënash po shkon drejt thjeshtimit të arkitekturës, automatizimit të funksionimit të komponentëve të ruajtjes dhe rritjes së efikasitetit energjetik. Zhvillimi i inxhinierëve nga MIT zgjidh këtë sfidë. presin, se LightStore do të bëhet standardi i industrisë për ruajtjet SSD në Qendrat e Dhënash. Mund të supozohet se në të ardhmen, bazuar në të, do të shfaqen arkitektura të reja, edhe më efikase.

Disa materiale nga Blogu i Parë mbi IaaS-in korporativ: