Netbook lustai sukuria mažos galios debesį

Naudodami tų pačių procesorių, kurie paprastai rodomi nešiojamuosiuose kompiuteriuose ir panašiuose mobiliuosiuose įrenginiuose, grupę, mokslininkai sukūrė galingą serverio architektūrą, kuri sunaudoja mažiau energijos nei elektros lemputė.

Mažas stebuklas: Kiekvienas sparčiųjų mazgų (FAWN) mazgas turi vieną 500 megahercų AMD Geode procesorių, 256 megabaitus RAM ir vieną keturių gigabaitų kompaktinę „flash“ kortelę. Didžiausią iki šiol sukurtą FAWN klasterį sudaro 21 mazgas.

Architektūra, praminta greitu niūrių mazgų masyvu arba FAWN, siūlo būdą sumažinti energijos kiekį, kurį naudoja interneto milžinų, tokių kaip Google, Microsoft, Amazon, eBay, Facebook ir kt., skaičiavimo infrastruktūra. Jei jo išradėjų prognozės pasitvirtins, tai gali turėti didelės įtakos ir debesų kompiuterijos rezultatams, ir aplinkai.

Dabar energija sudaro iki 50 procentų duomenų centrų eksploatavimo išlaidų, o Jungtinėse Valstijose jos kaina kilovatvalandei didėja. Netgi santykiniai naujokai, tokie kaip Facebook, sunaudoja iki 1 milijono dolerių elektros energijos per mėnesį, o Aplinkos apsaugos agentūra (EPA) prognozuoja, kad iki 2011 m. JAV duomenų centrai galėtų sunaudoti iki 100 milijardų kilovatvalandžių elektros energijos per metus. kaina siekė 7,4 mlrd. USD, o išmetamų teršalų poveikis yra 59 mln. metrinių tonų CO².

FAWN, kuris yra aprašytas dar nepaskelbtame dokumente Davidas Andersenas ir jo komanda Carnegie Mellon universitete, šią problemą sprendžia derindami santykinai lėtus procesorius (tokius, kurie naudojami nešiojamuosiuose kompiuteriuose ir kituose mobiliuosiuose įrenginiuose) ir „flash“ atmintį (tokios, kuri saugo duomenis skaitmeniniuose fotoaparatuose ir USB atmintinėse). Šiek tiek priešingas rezultatas yra architektūra, kurios našumas vienam energijos vatui yra šimtą kartų geresnis nei tradicinių serverių, kuriuose naudojami greitesni (bet daug daugiau energijos reikalaujantys) procesoriai ir diskinė saugykla.

Išskirtinis FAWN našumas apsiriboja tam tikromis problemomis – atsitiktine prieiga prie nedidelių informacijos dalių – tačiau tokia daug įvesties/išvesties reikalaujanti užduotis yra būtent tai, kas apkrauna esamą interneto kompanijų, tokių kaip Facebook, infrastruktūrą.

Kai apsilankote Facebook.com, pagrindiniame puslapyje yra šimtai atskirų duomenų elementų, kurie paverčiami šimtais vidinių peržvalgų, sako Andersenas. Užklausos dėl tų šimtų elementų, įskaitant draugų atnaujinimus, pranešimų skaičių gautuosiuose ir kt., perduodami specializuotai programinei įrangai, vadinamai išsaugotas atmintyje , kuri saugo atitinkamus duomenis RAM. „Memcached“ neleidžia „Facebook“ disko duomenų bazėms perpildyti milijonų vienu metu gaunamų nedidelių informacijos gabalėlių užklausų. „Amazon“, kuri turi daugiau ar mažiau tokią pat problemą kaip „Facebook“ su savo pirkinių krepšeliu ir pritaikytomis rekomendacijomis, naudoja panašią pagal užsakymą sukurtą programinę įrangą, vadinamą „Dynamo“, kad atliktų beveik tą pačią funkciją.

Vienas iš būdų, kaip FAWN pakeičia programinę įrangą, pvz., „memcached“ ir „Dinamo“, yra užkariauti tai, ką kompiuterių mokslininkai vadina atminties sienele, o tai yra didžiulis skirtumas tarp greičio, kuriuo disko saugykla gali tiekti duomenis į centrinį procesorių, ir greičio, kuriuo CPU. yra daug greitesnis, gali peržiūrėti tuos duomenis. (Andersenas atkreipia dėmesį į tai, kad šiuolaikiniai procesoriai naudoja daugybę tranzistorių, bandydami atspėti, kokių duomenų tikėtis, iš anksto paimdami duomenis arba įkeldami juos į talpyklą, kad įsitikintumėte, jog lustas visada turi pastovų bitų tiekimą apdoroti.)

Yra du būdai, kaip apeiti atminties sienelę: pirmasis – padidinti sistemos atminties našumą, o antrasis – tiesiog sulėtinti jos procesorių. FAWN daro abu: „flash“ atmintis turi daug greitesnę atsitiktinę prieigą nei diskinė saugykla, o lėtesni FAWN procesoriai reikalauja mažiau energijos ir išeikvoja mažiau tranzistorių, bandydami atspėti, kas bus toliau.

FAWN sudaro daug atskirų mazgų, kurių kiekvienas turi vieną 500 megahercų AMD Geode procesorių (tas pats lustas, naudojamas pirmame nešiojamajame kompiuteryje, kurio vienas nešiojamas kompiuteris už 100 USD kainuoja), su 256 megabaitų RAM ir viena keturių gigabaitų kompaktine „flash“ kortele. Didžiausias iki šiol sukurtas FAWN klasteris, susidedantis iš 21 mazgo, realiomis sąlygomis sunaudoja daugiausia 85 vatus.

Kiekvienas FAWN mazgas atlieka 364 užklausas per sekundę vienam vatui, o tai yra šimtą kartų geriau, nei gali pasiekti tradicinė diske pagrįsta sistema, atliekanti daug įvesties / išvesties reikalaujančią užduotį, pvz., renkant visus skirtingus informacijos bitus, reikalingus rodyti. „Facebook“ arba „FriendFeed“ puslapis arba „Google“ paieškos rezultatas.

Toks našumas gali turėti taikomųjų programų už duomenų centro ribų Stevenas Swansonas , Kalifornijos universiteto, San Diego, kompiuterių mokslo ir inžinerijos katedros docentas. Paties Swanson didelio našumo, „flash“ atmintis pagrįstas serveris, vadinamas Gordon, kuris šiuo metu egzistuoja tik kaip modeliavimas, savo architektūra yra panašus į FAWN, tačiau buvo sukurtas atsižvelgiant į mokslines programas ir duomenų centrus.

„Swanson“ tikslas yra išnaudoti unikalias „flash“ atminties savybes, kad būtų galima išspręsti problemas, kurių šiuo metu neįmanoma išspręsti naudojant tik galingiausius ir brangiausius superkompiuterius žemėje – sistemas, turinčias iki petabaito RAM. Mes dirbame su San Diego superkompiuterių centru dėl didelių genomikos ir bioinformatikos modelių, sako Swansonas. Užklausas norime atlikti labai greitai, o jei duomenų grafikai netelpa į RAM, jos tampa labai lėtos, o tai reiškia, kad reikia atsisakyti modeliavimo tikslumo.

FAWN yra teisinga kryptis, kurią reikia stumti, sako Niraj Tolia , HP Labs Exascale Computing Lab tyrėjas. Praėjo laikai, kai į neapdorotą našumą žiūrėjome kaip į metriką, priduria jis.

Šiuo metu FAWN netinka daug procesoriaus reikalaujančioms užduotims, tokioms kaip vaizdo įrašų apdorojimas, tačiau Andersenas teigia, kad būsimose iteracijose bus naudojami galingesni Atom procesoriai (kuriuos Swansonas taip pat svarsto apie savo Gordon sistemą). Šie galingesni procesoriai, sukurti netbookams, sunaudoja tiek pat energijos, kiek ir AMD lustai – kiekvienas maždaug po keturis vatus. Įdiekite maitinimo šaltinį ir tam tikrą tinklo įrangą ir viename iš šių serverių galėtumėte labai lengvai paleisti nedidelę svetainę, kuri sunaudotų 10 vatų, sako Andersenas – dešimtadalį to, ką sunaudoja įprastas žiniatinklio serveris.

Andersenas tikisi, kad didžiausi duomenų centrų vartotojai ištirs naujos kartos FAWN. Man būtų malonu, jei „Facebook“, „Google“ ar „Microsoft“ pradėtų kurti grupes, sako jis.

paslėpti