Предлагат сървъри без оперативна памет

В ерата на големите данни DRAM дори и в най-мощните сървъри се оказва недостатъчна – решението е да бъде заменена с SSD

Поредна иновация на учени от Масачузетския технологичен институт (MIT) може да насочи в нова посока развитието на компютърния хардуер. Създаден е сървър, който използва флаш памет вместо традиционната оперативна памет от тип DRAM.

Принципно, оперативната памет съхранява данните по време на тяхната обработка. Процесорът чете и записва данни в нея хиляди пъти по-бързо, отколкото на твърдия диск. Но в ерата на големите данни, DRAM дори и в най-мощните сървъри се оказва недостатъчна – например, при обработка на данни за човешкия геном.

За да решат този проблем, учените от MIT предлагат сървърен дизайн, при който процесорът се обръща директно към флаш-базиран диск (SSD) вместо към оперативна памет DRAM – такава въобще отсъства в конструкцията на машината.

С помощта на инженери от Quanta Computer, Samsung и Xilinx, изследователският екип е създал прототип на мрежа от 20 сървъра. Всеки от тях е свързан към програмируем чип от типа FPGA, който емулира различни електрически схеми. Всеки FPGA, на свой ред, е свързан към блок флаш памет с капацитет 500 GB и два съседни FPGA в сървърна стойка.

Тъй като FPGA са свързани един към друг, всеки сървър може да получи мигновен достъп до данните на други блокове флаш памет. Освен това FPGA отговарят за управлението на флаш паметта, а това не е никак лесна задача – обикновеният SSD съдържа около осем процесора и 1GB оперативна памет за изпълнение само на управляващите функции.

Накрая, FPGA изпълняват предварителна обработка на данни, съхранявани във флаш паметта. Учените са разработили три алгоритъма, предназначени за три сфери на приложение: търсене на сходни изображения по шаблон, оценка на релевантността на уеб страниците и онлайн бази данни.

Флаш паметта има предимството, че е 10 пъти по-евтина и също толкова по-ефективна в консумацията на енергия, в сравнение с оперативната памет. Но същевременно, тя е 10 пъти по-бавна. Учените обаче са решили и този проблем, прилагайки специални алгоритми.

Ефективността на новата сървърна технология е доказана при сценарий, в който обръщанията към диска заемат само 5% от времето за работа. Производителността в този случай се оказва на нивото на производителността на флаш паметта, или с други думи – съхранението на данни в оперативната памет не носи увеличение.

Според учените, 40 традиционни сървъра с 10 TB оперативна памет не могат да работят по-бързо от 20 сървъра с 20 TB флаш памет, изпълнени по новата технология. Освен това флаш паметта консумира в пъти по-малко електроенергия. Много приложения могат да работят по-бързо на сървъри с подобна архитектура, твърдят още изследователите.