Technológia

Hogyan nyújt számítási tárolás adatközpont előnyöket

A cél a számítási tárolási architektúra vagy csökkenteni kell a nagy adatkészletek mozgatásának szükségességét, vagy enyhíteni a meglévő számítási vagy tárolási erőforrásokra vonatkozó korlátozásokat, például egy éles telepítésnél.

A számítási tárolás fejlődésének egyik tényezője az adat – vagy, pontosabban szólva, az egyre növekvő adatmennyiség, amellyel a szervezeteknek egyre inkább küzdenie kell. A szervezetek az adattudomány, az adatelemzés és a gépi tanulás felé fordulnak, hogy betekintést nyerjenek ezekbe az adatokba, de ezek nagyon adatigényesek, és általában a bemeneti / kimeneti (I / O) sebességgel vannak kötve, vagy késésérzékenyek. Ésszerűbb tehát, ha az adatokat a tárolás helyéhez a lehető legközelebb kezeljük, ahelyett, hogy gigabájtokat vagy terabájtokat kevernénk a memóriába és vissza.

A számítástechnikai tárolási termékeket fejlesztő vállalatok eltérő építészeti megközelítést alkalmaznak, kezdve a processzorok meghajtókba történő integrálásától a gyorsítókig, amelyek PCIe foglalathoz csatlakoznak, és az NVMe-n keresztül hozzáférnek a meglévő adattárolókhoz.

Annak elkerülése érdekében, hogy a kialakulóban lévő számítási tárolási ökoszisztéma balkanizálódjon egymással inkompatibilis termékcsaládokká, a Tárolási Hálózati Ipartestület (SNIA) alakult a Számítástechnikai tárolási technikai munkacsoport (TWG). A csoport azon dolgozik, hogy meghatározza a szabványokat és kidolgozzon egy közös programozási modellt, amely lehetővé teszi az alkalmazások számára, hogy felfedezzék és felhasználják a számítógépes rendszerhez csatolt bármilyen számítási tároló erőforrást.

Az SNIA megosztotta a a számítási tárolás meghatározása eszközöket számítási tároló processzorokba (CSP), számítási tároló meghajtókba (CSD) és számítási tároló tömbökbe (CSA). A CSP tartalmaz számítási motort, de valójában nem tartalmaz maga tárolót. A CSD (általában szilárdtestalapú meghajtó / SSD) egyaránt tartalmaz számítást és tárhelyet. A CSA egy vagy több számítási motort és tárolóeszközt tartalmaz.

Az SNIA modell felsorolja azokat a számítási tárolási funkciókat, amelyeket számítógépes tárolóeszközök hajthatnak végre, például tömörítést és dekompressziót. Egyes számítástechnikai tároló termékeket speciális funkciók, például videó kódolás vagy dekódolás végrehajtására terveztek, míg másokat felhasználó által programozhatókra.

Nevezetes szolgáltatók

Az NGD Systems az egyik legkiemelkedőbb számítástechnikai tárhely-beszállító. Termékei az SNIA meghatározás szerinti CSD-k, amelyek integrálják a számítási folyamatokat egy NVMe SSD-be. Ez egy egyedi alkalmazás-specifikus integrált áramkör (ASIC) használatával érhető el, amely magában foglalja mind az SSD vezérlő funkcióit, mind a négymagos Arm Cortex-A53 CPU blokkot.

Ennek az architektúrának számos előnye van. Az ASIC-nek közvetlen hozzáférése van a meghajtóban található Nand flash chipekhez a közös flash interfész (CFI) csatornákon keresztül, és ezek nagy sávszélességű és alacsony késésű hozzáférést biztosítanak az adatokhoz, összehasonlítva azzal, hogy az adatokat memóriába továbbítják a fogadó CPU számára annak feldolgozása érdekében. .

A beágyazottnak köszönhetően Karmagok, az NGD eszközei képesek futtatni az Ubuntu Linux verzióját, amely leegyszerűsíti az alkalmazások vagy a Microsoft Azure IoT Edge fejlesztését és telepítését. Maga a meghajtó egyszerűen normál SSD-ként is elérhető.

Ez a típusú architektúra jól alkalmazható élrendszer-telepítésekhez, ahol csak egy élű kiszolgáló számára lehet elegendő hely vagy elegendő energia, de szigorú követelmények támasztják alá az adatok valós idejű elemzését, például egy biztonsági kamera videó-adattovábbítását. Az NGD rendelkezik egy Megoldás Röviden honlapján, amely leírja, hogyan lehet egy MongoDB adatbázist több szervercsomópont helyett több CSD SSD-n keresztül szilárdítani egyetlen kiszolgálón belül, csökkentve az adatközpont lábnyomát és az összköltséget, miközben alacsonyabb késleltetés érhető el az adatok replikálásakor.

Az NGD felhasználási esetekként említi az autóipari mesterséges intelligenciát (AI), a tartalomszolgáltató hálózatokat és a hiperskála adatközpontok, és kínál egy teljesen integrált In-Situ Processing Development System (ISDP) rendszert, amely lehetővé teszi a fejlesztőknek és az integrátoroknak alkalmazások felépítését és telepítését.

A Samsung hasonló CSD termékkel rendelkezik, de a SmartSSD egy Xilinx terepi programozható kaputömböt (FPGA) és a Samsung NVMe SSD vezérlőt integrál egy szabványos, 2,5 hüvelykes (U.2) formátumú SSD-be, amelynek kapacitása legfeljebb 4 TB. A kapott terméket a Xilinx forgalmazza.

A Xilinx egy fejlesztői platformot, a Vitis-t kínál, amely lehetővé teszi a C, C ++ vagy OpenCL fejlesztését. Ez lehetővé teszi a szervezetek számára, hogy gyorsított alkalmazásokat építsenek a SmartSSD-ben a Xilinx FPGA-ra optimalizált nyílt forráskódú könyvtárak segítségével. Vannak Vitis könyvtárak az AI következtetések felgyorsítására, az adatelemzésre, a kvantitatív finanszírozásra és másokra. A Xilinx azt állítja, hogy a Bigstream hiper-gyorsító rétegét használva a SmartSSD képes tízszer gyorsabbá teszi az Apache Spark elemzését.

Eközben az Eideticom NoLoad termékei CSP-k, mivel tartalmaznak gyorsítómotort, de nincsenek tárolók. Ehelyett az NVMe-n keresztül kapcsolódnak a tárhelyhez és a gazdagép CPU-hoz, amely lehetővé teszi a számítás és a tárolás független méretezését. Valójában az NVMe-oF támogatásával az adatok ugyanúgy tárolhatók külső tároló tömbökben is.

A NoLoad eszközök FPGA-t használnak gyorsítóként, és PCIe kártyaként, U.2 formátumú tényezőként, például meghajtóházként, vagy EDSFF formátumban érhetők el, az Intel Ruler SSD formátumán alapulva. A NoLoad számos funkciót támogat, például tömörítést, titkosítást, törlőkódolást, deduplikációt, adatelemzést és gépi tanulást (ML).

A NoLoad eszközök már voltak a Los Alamos Nemzeti Laboratóriumban (LANL) telepítették a következő generációs tárolórendszer részeként nagy teljesítményű számítástechnika (HPC). Ez azt jelentette, hogy a NoLoad eszközöket használták a kulcstárolási feladatok Luster / ZFS fájlrendszerben történő betöltésére, ami javított teljesítményhez és alacsonyabb költségekhez vezetett a tárolási rendszer számára.

Ugyancsak a tárhelyet célozza meg a Pliops, amely egy FPGA-val ellátott PCIe kártyát használ az alkalmazásokban, például adatbázisokban használt kulcsértékű műveletek felgyorsítására. A Pliops Storage Processor (PSP) optimalizált adatstruktúrát valósít meg az adatbázishoz kapcsolódó tárolási műveletekhez, például indexeléshez, kereséshez vagy rendezéshez, és felgyorsítja azokat anélkül, hogy bármilyen szoftveres változtatást igényelne az alkalmazásban. Ezt úgy hajtja végre, hogy hardveres gyorsítójával lecseréli az alapul szolgáló kulcsérték-tároló motort, például az InnoDB-t, a MySQL alapértelmezett opcióját. Pliops azt állítja, hogy ez a megvalósítás másodpercenként a lekérdezések számának tízszeresét képes elérni, miközben hatékonyabban kihasználhatja az SSD-tárhelyet, azonnali üzleti értéket biztosítva.

A GPU-k képesek számítási tárolásra is

Talán a legszélsőségesebb számítási tároló-gyorsító példa a Nyriad. A cég kifejlesztette a szoftver által meghatározott tárhely Nsulate nevű platform, amely Nvidia GPU-t használ a gyorsuláshoz törlés kódolása funkciókat. A RAID alternatívájaként szolgál a nagy megbízhatóságot igénylő nagy teljesítményű, méretarányos tároló telepítésekhez.

Tény, hogy állítólag több tucat egyidejű eszközhibát képes valós időben kezelni, a teljesítmény romlása nélkül, mivel az Nsulate a hiányzó adatokat gyorsabban képes újjáépíteni, mint amennyit az adatok a tárolóból lehívhatnak. Ez azt jelenti, hogy a meghibásodott meghajtó cseréjének nem kell kiemelt fontosságúnak lennie az informatikai csapat számára. Nyriad azt állítja, hogy a GPU egyidejűleg használható más terhelésekhez is, például a gépi tanuláshoz.

Az Nsulate jelenleg előre felépített rendszerek részeként elérhető olyan partnerek részéről, mint a Boston Limited, amely Supermicro-alapú Nsulate tárolókiszolgálót kínál.

A számítási tárolás még mindig a fejlesztés korai szakaszában van, bár egyes szállítók már több éve kínálnak telepíthető termékeket. Az adatközpontjukat kiértékelő szervezeteknek ezért körültekintően kell eljárniuk, de a számítási tárolási termékek bizonyos alkalmazásokban való használatának már vannak előnyei. Ez alacsonyabb teljes energiafogyasztáshoz és például kevesebb szervercsomópontonkénti CPU-mag szükségességéhez vezethet, valamint sok esetben jelentősen növelheti a teljesítményt.