r   e   k   l   a   m   a
r   e   k   l   a   m   a

Więcej RAM nie zawsze znaczy lepiej. Taniej i wydajniej może być z pamięcią flash

Strona główna AktualnościSPRZĘT

Przyzwyczailiśmy się do tego, że komputery potrzebują RAM. Im więcej pamięci operacyjnej tym lepiej, im poważniejsze zastosowanie komputera, tym RAM-u potrzeba więcej. W superkomputerach czy klastrach do przetwarzania Big Data często montuje się więc dziesiątki terabajtów modułów DRAM, znacząco zwiększających cenę sprzętu. A może to wszystko nie ma sensu, może tyle pamięci operacyjnej wcale nie jest potrzebne? Informatycy z MIT dowiedli, że istnieje wiele obciążeń roboczych, w których pamięć DRAM lepiej zastąpić pamięcią zewnętrzną NAND flash.

Jako pamięć masowa flash NAND przyjął się na dobre, jako nośnik jest o rząd wielkości szybszy od dysków talerzowych. Flash NAND jest też bardziej energooszczędny, zarówno od mechanicznych dysków, jak i pamięci DRAM. Jednak w porównaniu do DRAM, jest przeraźliwie powolne. Procesor jest w stanie uzyskać dostęp do danych w takiej pamięci tysiące razy szybciej niż do danych w pamięci zewnętrznej. Nie bez znaczenia pozostają też ceny: serwerowe 64 GB RAM to ok. 2 tys. złotych. Szybki dysk SSD o takiej pojemności kosztuje ok. 200 zł.

Grupa informatyków z MIT pokazała jednak podczas poświęconego architekturze komputerowej międzynarodowego sympozjum interesującą alternatywę dla bogatych w RAM systemów. W wielu typowych dla superkomputerów obciążeniach roboczych można wykorzystać zamiast tego klastry pamięci flash NAND, oszczędzając pieniądze i energię elektryczną. Dotyczy to wszystkich sytuacji, w których wąskim gardłem jest dostęp do pamięci zewnętrznej. Wystarczy, by w obliczeniach konieczne okazało się sięganie do danych na dyskach SSD przez więcej niż 5% czasu pracy, a znacznie efektywniejsze staje się zastosowanie większej ilości pamięci masowej niż operacyjnej. Podczas prezentacji wykazano, że klaster 40 serwerów z 10 TB RAM, który otrzymał do przeliczenia zbiór 10,5 TB danych, był mniej wydajny niż BlueDBM – eksperymentalny klaster 20 serwerów z 20 TB flashowej pamięci masowej.

r   e   k   l   a   m   a

Oczywiście te konkurencyjne pod względem wydajności serwery nie były czymś do zamówienia wprost z katalogów hurtowni. Badacze zbudowali własną sieć, kontrolującą ich komunikację z pamięcią masową. Każdy z tych 20 serwerów połączony był z płytką z programowalnym układem FPGA, podłączonym do dwóch układów flash NAND o łącznej pojemności 1 TB. Każda z płytek z FPGA była spięta w sieć o pierścieniowej topologii z pozostałymi, co pozwalało każdemu serwerowi na dostęp do każdej macierzy pamięci. Na FPGA uruchamiane było zaś oprogramowanie predykcyjne, umożliwiające efektywne buforowanie najpotrzebniejszych aktualnie danych.

Oprócz tego na FPGA działały też algorytymy wstępnie przetwarzające dane gromadzone na pamięci flash, pod kątem założonych obciążeń roboczych. Przetestowano trzy takie narzędzia software'owe – dla wyszukiwania obrazów z bazy, dla ustalania rankingu w indeksie stron WWW (analogicznie do Google Page Rank) oraz dla warstwy buforującej memcached, wykorzystywanej do buforowania często pobieranych ze stron danych.

Badacze podkreślają, że to nie jest uniwersalne rozwiązanie, i na pewno DRAM nie zastąpi. Jednak wiele rodzajów aplikacji może skorzystać na tej nowej architekturze, pozwalającej budować dla nich znacznie tańsze i znacznie bardziej energooszczędne komputery. Co szczególnie istotne, osiągnięcie to pokazuje, jak wiele technice komputerowej może dać upowszechnienie się układów FPGA, na których uruchamiane byłyby specjalizowane akceleratory, napisane pod kątem zadanych obciążeń. Rozumie to dobrze Intel, który w 2014 roku pokazał swój pierwszy procesor Xeon E5 z wbudowanym FPGA produkcji Altery, a w tym roku za niemal 17 mld dolarów (w gotówce!) zakupił tę firmę – lidera na rynku programowalnych układów logicznych.

Zainteresowanym szczegółami tej ciekawej konstrukcji polecamy artykuł naukowców z MIT i Quanta Research pt. BlueDBM: An Appliance for Big Data Analytics.

© dobreprogramy
r   e   k   l   a   m   a
r   e   k   l   a   m   a

Komentarze

r   e   k   l   a   m   a
r   e   k   l   a   m   a
Czy wiesz, że używamy cookies (ciasteczek)? Dowiedz się więcej o celu ich używania i zmianach ustawień.
Korzystając ze strony i asystenta pobierania wyrażasz zgodę na używanie cookies, zgodnie z aktualnymi ustawieniami przeglądarki.