Systemet kommer att minska energikostnaderna med hälften.
/ Foto CC BY-SA
Varför behöver vi en ny arkitektur?
År 2030 kommer elektroniska enheter att förbruka 40 % av all energi som genereras på planeten. Cirka 20 % av denna volym kommer från IT-sektorn och datacenter. Förbi Enligt europeiska analytiker "tar datacenter" redan 1,4 % av all elektricitet. Det förväntas att detta .
SSD-lagring förbrukar en betydande del av elen. Under perioden 2012 till 2017, andelen solid-state-enheter i datacenter . Även om SSD-enheter förbrukar en tredjedel mindre ström () än hårddisk är elräkningarna fortfarande höga i datacenters skala.
För att minska strömförbrukningen för solid-state-enheter i datacentret har ingenjörer från MIT utvecklat en ny SSD-lagringsarkitektur. Den heter LightStore och låter dig ansluta enheter direkt till ett datacenternätverk, förbi lagringsservrar. Förbi författarna kommer systemet att minska energikostnaderna med hälften.
Hur fungerar den här
LightStore är ett flash-nyckelvärdelager som mappar användarförfrågningar till enheter som nycklar. De skickas sedan till servern, som släpper data som är associerade med den nyckeln.
System inbyggd energieffektiv processor, DRAM och NAND-minne. Den styrs av en styrenhet och speciell programvara. Styrenheten ansvarar för att arbeta med NAND-matriser, och programvaran ansvarar för att behandla KV-förfrågningar och lagra nyckelpar. Mjukvaruarkitekturen är byggd på basen , som används i många moderna DBMS.
Arkitekturdiagrammet kan representeras enligt följande:
Diagrammet visar de grundläggande komponenterna i LightStore. Ett nodkluster arbetar på nyckel-värdepar. Applikationsservrar är anslutna till systemet med hjälp av adaptrar. De konverterar klientförfrågningar (som fread() från POSIX API) till KV-förfrågningar. Arkitekturen har även separata adaptrar för , block (baserat på BUSE-modulen) och fillagringar.
Vid distribution av förfrågningar använder adaptern . Det används i system som Redis eller Swift. Med hjälp av KV-begärannyckeln genererar adaptern en hashnyckel vars värde identifierar målnoden.
Kapaciteten hos LightStore-klustret skalas linjärt - anslut bara ytterligare noder till nätverket. I vissa fall kan du behöva köpa nya switchar. Utvecklarna har dock utrustat varje nod med ytterligare platser för att ansluta NAND-chips.
Arkitekturens potential
MIT-ingenjörer säger att den LightStore-baserade lösningen har en genomströmning på 620 Mbps över 10 Gigabit Ethernet. En nod förbrukar 10 W istället för de vanliga 20 W (i SSD-system som används av datacenter idag). Dessutom tar utrustningen upp halva utrymmet.
Nu håller utvecklarna på att slutföra några aspekter. LightStore kan till exempel inte fungera med intervallfrågor och små frågor. Dessa funktioner kommer att läggas till i framtiden, eftersom LightStore använder LSM-träd. Dessutom har systemet fortfarande en begränsad uppsättning adaptrar - YCSB- och blockadaptrar stöds. I framtiden kommer LightStore att kunna bearbeta SQL-frågor m.m.
Annan utveckling
Sommaren 2018 introducerade Marvell, ett lagringsutvecklingsföretag, en ny linje med SSD-kontroller baserade på AI-system. Utvecklare har integrerat NVIDIAs djupinlärningsacceleratorer i standardkontroller för datacenter och klientapplikationer. Som ett resultat skapade de en fristående arkitektur som förbrukar mindre ström jämfört med klassiska SSD-kontroller. Företaget hoppas att systemet ska hitta tillämpning inom edge computing, big data analytics och IoT.
Western Digital Blue-serien med enheter har nyligen uppdaterats. I april presenterade utvecklarna en lösning – WD Blue SSD baserad på SanDisk-teknologier, som WD förvärvade för ett år sedan. De uppdaterade WD Blue SSD:erna erbjuder förbättrad prestanda och energieffektivitet. Arkitekturen är byggd utifrån specifikationen , som ger åtkomst till SSD-enheter anslutna via PCI Express.
Denna specifikation förbättrar effektiviteten hos SSD-enheter med ett stort antal samtidiga förfrågningar och snabbar upp dataåtkomst. Dessutom låter NVMe dig standardisera SSD-gränssnittet - mer för hårdvarutillverkare för utveckling av unika drivrutiner, kopplingar och formfaktorer.
Utsikter
Datacenter SSD-marknaden går mot förenklad arkitektur, automatisering av lagringskomponenter och ökad energieffektivitet. Utvecklingen av ingenjörer från MIT löser det senare problemet. Författare att LightStore kommer att bli branschstandard för SSD-lagring i datacenter. Och vi kan anta att det i framtiden kommer att dyka upp nya, ännu effektivare arkitekturer utifrån det.
Flera material från den första bloggen om företags IaaS:
Källa: will.com