MIT 如何打造省錢節能的大數據運算架構?棄 DRAM 使用 NAND FLASH 

作者 | 發布日期 2015 年 07 月 15 日 15:49 | 分類 伺服器 , 晶片 , 零組件 follow us in feedly

如果我們要打造一台高階的電腦或伺服器的話,基於電腦的基礎設計原則,通常我們都會需要大量的記憶體,無論是高級工作站、超級電腦、伺服器在進行大規模運算的時候,都會有大量的 DRAM 負載。




而 MIT 研究人員最近就發表了一款新的伺服器運算系統 BlueDBM,這種架構在部分常見的 Big Data 應用運算情況下並不需要傳統記憶體,而是利用 NAND Flash 透過 FPGA 即可有效執行運算功能,即使 NAND FLASH 的運算速度只有 DRAM 的十分之一,但也能夠透過這個架構獲得足夠的運算能力。

更重要的是, NAND Flash 的價格是 DRAM 的十分之一,同時也更為省電。

這種系統設計的概念是基於 MIT 研究人員的效能計算研究:他們發現如果執行分佈式運算的伺服器在執行工作時,需要花費整體運算時間中的 5% 將資料寫入磁碟,那伺服器的效能就會因而下降。

研究人員舉出實際例子說明:40 台總共有 10TB DRAM 的伺服器,在進行 10.5 TB 資料運算的時候,效能約等於 20 台裝有 20TB NAND Flash 的伺服器,但後者卻更為省電,而且這還沒有加上研究人員開發的數據運算技術。

為了讓 NAND Flash 運算架構得以運作,MIT 的研究團隊讓 20 個伺服器連接到一個現場可編輯邏輯陣列中(Field-Programmable Gate Arrays,以下簡稱 FPGA),而每一個 FPGA 都會連接到一個裝有 500GB NAND Flash 晶片的機架中。同時每一個 FPGA 也會相互連接,讓伺服器之間得以彼此互通。

而且 FPGA 可以程式化的特性,可以針對不同情況載入不同的智慧運算工具,目前研究人員有預放三種較為流行的大數據應用,分別是圖案搜尋、Google 的 PageRank、資料庫網站使用的 Memcached 三種。

不過這並不代表 DRAM 在伺服器部分會被 NAND Flash 取代,此計畫的負責人,同時也是電腦科學與工程系教授艾爾文(Arvind)說:「這不是用來設計替代 DRAM 的產品,不過這產品往後還有很多應用,可以發揮這種設計的重要優勢,許多企業也在嘗試 Flash 不同的應用面,我們只是嘗試另一種角度。」

目前這種設計比較適合使用在專注化的任務,而非像是傳統伺服器的多功能特性,而且也需要依照任務的狀況調整 FPGA。不過 ExtremeTech 的編輯認為,從長遠來看,這種將資料儲存在 NAND FLASH 運算的作法整體的好處應該比傳統的 DRAM 加 HDD 模式要好。

(首圖來源:達志影像) 

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