ระบบจะลดต้นทุนด้านพลังงานลงครึ่งหนึ่ง
/ รูปถ่าย CC BY-SA
ทำไมเราต้องมีสถาปัตยกรรมใหม่?
ภายในปี 2030 อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จะใช้พลังงาน 40% ของพลังงานทั้งหมดที่สร้างขึ้นบนโลก ประมาณ 20% ของปริมาณนี้จะมาจากภาคไอทีและศูนย์ข้อมูล โดย ตามที่นักวิเคราะห์ชาวยุโรประบุว่า ศูนย์ข้อมูล "นำไปใช้" ไปแล้ว 1,4% ของไฟฟ้าทั้งหมด คาดว่าประมาณนี้. .
ที่จัดเก็บข้อมูล SSD ใช้พลังงานไฟฟ้าในปริมาณมาก ในช่วงระหว่างปี 2012 ถึง 2017 ส่วนแบ่งของโซลิดสเตตไดรฟ์ในศูนย์ข้อมูล . แม้ว่า SSD จะใช้พลังงานน้อยกว่าถึงหนึ่งในสาม () เมื่อเทียบกับ HDD ค่าไฟฟ้ายังคงมีขนาดใหญ่ในระดับศูนย์ข้อมูล
เพื่อลดการใช้พลังงานของโซลิดสเตตไดรฟ์ในศูนย์ข้อมูล วิศวกรจาก MIT ได้พัฒนาสถาปัตยกรรมการจัดเก็บข้อมูล SSD ใหม่ เรียกว่า LightStore และช่วยให้คุณสามารถเชื่อมต่อไดรฟ์เข้ากับเครือข่ายศูนย์ข้อมูลได้โดยตรง โดยไม่ต้องผ่านเซิร์ฟเวอร์จัดเก็บข้อมูล โดย ผู้เขียนระบบจะลดต้นทุนพลังงานลงครึ่งหนึ่ง
Какэтоработает
LightStore เป็นที่เก็บคีย์-ค่าแฟลชที่จับคู่คำขอของผู้ใช้กับไดรฟ์เป็นคีย์ จากนั้นจะถูกส่งไปยังเซิร์ฟเวอร์ ซึ่งจะเผยแพร่ข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับคีย์นั้น
ระบบ โปรเซสเซอร์ประหยัดพลังงานในตัว, หน่วยความจำ DRAM และ NAND มันถูกควบคุมโดยคอนโทรลเลอร์และซอฟต์แวร์พิเศษ คอนโทรลเลอร์มีหน้าที่ทำงานกับอาร์เรย์ NAND และซอฟต์แวร์มีหน้าที่ในการประมวลผลคำขอ KV และจัดเก็บคู่คีย์ สถาปัตยกรรมซอฟต์แวร์ถูกสร้างขึ้นบนพื้นฐาน ซึ่งใช้ใน DBMS สมัยใหม่จำนวนมาก
แผนภาพสถาปัตยกรรมสามารถแสดงได้ดังนี้:
แผนภาพแสดงส่วนประกอบพื้นฐานของ LightStore คลัสเตอร์โหนดทำงานกับคู่คีย์-ค่า แอปพลิเคชันเซิร์ฟเวอร์เชื่อมต่อกับระบบโดยใช้อะแดปเตอร์ พวกเขาแปลงคำขอของลูกค้า (เช่น fread() จาก POSIX API) เป็นคำขอ KV สถาปัตยกรรมยังมีอะแดปเตอร์แยกต่างหากสำหรับ , บล็อก (ขึ้นอยู่กับโมดูล BUSE) และที่เก็บไฟล์
เมื่อกระจายคำขอ อะแดปเตอร์จะใช้ . มันถูกใช้ในระบบเช่น Redis หรือ Swift เมื่อใช้คีย์คำขอ KV อะแด็ปเตอร์จะสร้างคีย์แฮชที่มีค่าระบุโหนดเป้าหมาย
ความจุของคลัสเตอร์ LightStore ปรับขนาดเชิงเส้น เพียงเชื่อมต่อโหนดเพิ่มเติมเข้ากับเครือข่าย ในบางกรณี คุณอาจต้องซื้อสวิตช์ใหม่ อย่างไรก็ตาม นักพัฒนาได้ติดตั้งแต่ละโหนดพร้อมช่องเพิ่มเติมสำหรับเชื่อมต่อชิป NAND
ศักยภาพทางสถาปัตยกรรม
วิศวกรของ MIT กล่าวว่าโซลูชันที่ใช้ LightStore มีความเร็ว 620 Mbps บน 10 Gigabit Ethernet โหนดหนึ่งใช้พลังงาน 10 W แทนที่จะเป็น 20 W ปกติ (ในระบบ SSD ที่ศูนย์ข้อมูลใช้ในปัจจุบัน) นอกจากนี้อุปกรณ์ยังใช้พื้นที่เพียงครึ่งหนึ่ง
ขณะนี้นักพัฒนาซอฟต์แวร์กำลังสรุปบางประเด็น ตัวอย่างเช่น LightStore ไม่สามารถทำงานกับข้อความค้นหาแบบช่วงและข้อความค้นหาขนาดเล็กได้ คุณสมบัติเหล่านี้จะถูกเพิ่มเข้ามาในอนาคต เนื่องจาก LightStore ใช้แผนผัง LSM นอกจากนี้ ระบบยังคงมีชุดอะแด็ปเตอร์ที่จำกัด - รองรับ YCSB และอะแด็ปเตอร์บล็อก ในอนาคต LightStore จะสามารถประมวลผลคำสั่ง SQL ได้ ฯลฯ
การพัฒนาอื่นๆ
ในฤดูร้อนปี 2018 Marvell ซึ่งเป็นบริษัทพัฒนาพื้นที่จัดเก็บข้อมูลได้เปิดตัวคอนโทรลเลอร์ SSD รุ่นใหม่ที่ใช้ระบบ AI นักพัฒนาได้รวมตัวเร่งความเร็วการเรียนรู้เชิงลึกของ NVIDIA เข้ากับตัวควบคุมมาตรฐานสำหรับศูนย์ข้อมูลและแอปพลิเคชันไคลเอนต์ ด้วยเหตุนี้ พวกเขาจึงสร้างสถาปัตยกรรมแบบครบวงจรที่กินไฟน้อยกว่าเมื่อเทียบกับคอนโทรลเลอร์ SSD แบบคลาสสิก บริษัทหวังว่าระบบจะค้นหาแอปพลิเคชันใน Edge Computing, การวิเคราะห์ Big Data และ IoT
ไดรฟ์กลุ่มผลิตภัณฑ์ Western Digital Blue ได้รับการอัปเดตเมื่อเร็วๆ นี้ ในเดือนเมษายน นักพัฒนาได้นำเสนอโซลูชัน - WD Blue SSD ที่ใช้เทคโนโลยี SanDisk ซึ่ง WD ซื้อกิจการเมื่อปีที่แล้ว WD Blue SSD ที่ได้รับการอัปเดตนำเสนอประสิทธิภาพและประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่ดีขึ้น สถาปัตยกรรมถูกสร้างขึ้นบนพื้นฐานของข้อกำหนด ซึ่งให้การเข้าถึง SSD ที่เชื่อมต่อผ่าน PCI Express
ข้อมูลจำเพาะนี้ปรับปรุงประสิทธิภาพของไดรฟ์ SSD ด้วยการร้องขอพร้อมกันจำนวนมากและเพิ่มความเร็วในการเข้าถึงข้อมูล นอกจากนี้ NVMe ยังช่วยให้คุณสร้างมาตรฐานให้กับอินเทอร์เฟซ SSD - เพิ่มเติมจากผู้ผลิตฮาร์ดแวร์ สำหรับการพัฒนาไดรเวอร์ ตัวเชื่อมต่อ และฟอร์มแฟคเตอร์ที่เป็นเอกลักษณ์
อนาคต
ตลาด SSD สำหรับศูนย์ข้อมูลกำลังมุ่งสู่สถาปัตยกรรมที่เรียบง่าย ระบบอัตโนมัติของส่วนประกอบการจัดเก็บข้อมูล และประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่เพิ่มขึ้น การพัฒนาวิศวกรจาก MIT ช่วยแก้ปัญหาหลังได้ ผู้เขียน LightStore จะกลายเป็นมาตรฐานอุตสาหกรรมสำหรับการจัดเก็บข้อมูล SSD ในศูนย์ข้อมูล และเราสามารถสรุปได้ว่าในอนาคตสถาปัตยกรรมใหม่ที่มีประสิทธิภาพยิ่งขึ้นจะปรากฏขึ้นตามนั้น
เนื้อหาหลายประการจากบล็อกแรกเกี่ยวกับ IaaS ขององค์กร:
ที่มา: will.com