Созданы серверы без оперативной памяти

Техника
мобильная версия
, Текст: Сергей Попсулин
Исследователи создали сеть из серверов, лишенных оперативной памяти. Ее функцию исполняют SSD-накопители. Авторы проекта утверждают, что в ряде сфер применения такая система дешевле и эффективнее, чем серверы со стандартной архитектурой.

Новая архитектура

Исследователи из Массачусетского технологического института (МТИ) разработали сервер, в котором вместо оперативной памяти используется флэш-память. Об этом сообщается на сайте учебного заведения.

Оперативная память (ОЗУ или DRAM) — это память, в которой хранятся данные во время их обработки. Процессор способен читать и записывать в нее данные в тысячи раз быстрее, чем на диск. Но в эру больших данных оперативной памяти даже в самых мощных серверах оказывается недостаточно. Например, для того чтобы поместить в ОЗУ человеческий геном (около 78 тыс. ТБ), потребуется память 40-100 серверов.

Инженеры из МТИ предложили конструкцию сервера, в котором процессор общается с дисковым накопителем, роль которого играет флэш-память. ОЗУ при этом не предусмотрено.

Сеть из серверов

При поддержке Quanta Computer, Samsung Electronics и Xilinx команда исследователей построила прототип сети с 20 серверами. Каждый сервер был подключен к программируемой вентильной матрице (FPGA) — специальной микросхеме, позволяющей эмулировать различные электрические цепи. Каждая микросхема FPGA, в свою очередь, была подключена к блоку флэш-памяти емкостью 500 ГБ и двум соседним FPGA в серверной стойке.

Благодаря тому, что FPGA были подключены друг к другу, любой сервер смог мгновенно получать доступ к данным на любых блоках флэш-памяти. Кроме того, FPGA отвечали за управление флэш-памятью. Это непростая задача — обычный серверный SSD-накопитель содержит около восьми процессоров и 1 ГБ оперативной памяти только лишь для исполнения функции управления.


Роль оперативной памяти в новых серверах играют SSD-накопители

Наконец, FPGA выполняли предварительную обработку данных, хранящихся во флэш-памяти. Исследователи разработали три отдельных алгоритма предварительной обработки для трех сфер применения: поиск похожих изображений по шаблону, оценка релевантности веб-страниц и онлайн база-данных.

Преимущества флэш-памяти

Флэш-память в 10 раз дешевле и во столько же раз эффективней с точки зрения потребления электроэнергии, чем оперативная память. Но одновременно и в 10 раз медленнее. По словам исследователей, они смогли решить эту проблему посредством специальных алгоритмов.

Исследователи доказали эффективность новой технологии. Они испробовали сценарий, когда обращение к диску происходило лишь 5% всего времени работы. Производительность такой системы оказалась на уровне производительности флэш-памяти. Иными словами, хранение данных в ОЗУ не дало повышения эффективности.

Более высокая эффективность

Без использования технологии исследователей из МТИ для ускорения работы флэш-памяти, 40 серверов с 10 ТБ оперативной памяти не могут выполнить вычисления быстрее, чем 20 серверов с 20 ТБ флэш-памяти, приводят в пример авторы проекта, добавляя, что флэш-память еще и потребляет в разы меньше электроэнергии.

«Это не замена DRAM или что-то в этом роде, — пояснили исследователи. — Но существуют множество приложений, которые смогли бы работать быстрее при использовании такой архитектуры. Многие экспериментируют с новыми способами применения флэш-памяти. Мы лишь пытаемся найти ей новое место в конструкции вычислительной системы».