FAWN – кластер с экономичными процессорами и флеш-памятью

Исследователи из Университета Карнеги-Меллона при поддержке одной из лабораторий Intel объединили встраиваемые процессоры с низким энергопотреблением и флеш-память для создания серверной архитектуры, способной выполнять приложения с высокой интенсивностью обращения к данным при минимальной расходуемой мощности. Экспериментальный вычислительный кластер, не без иронии названный создателями FAWN (сокращение от Fast Array of Wimpy Nodes, – быстрый массив дрянных узлов), способен выполнить в десятки и сотни раз больше запросов по сравнению с традиционными кластерами, использующими жесткие диски, при условии одинакового количества затраченной энергии.

В текущем варианте кластер FAWN состоит из 21 узла, каждый из которых включает процессор и карту памяти Compact Flash емкостью 4 Гб. Даже на пике производительности система потребляет не больше энергии, чем 100-ваттная лама накаливания. Работа исследователей была отмечена дипломом Ассоциации вычислительной техники на недавно прошедшем ежегодном симпозиуме этой организации. Планируется, что работа над проектом продолжится, и следующее поколение FAWN будет основано на процессорах Intel Atom.

Создание энергоэффективных серверных архитектур для ЦОД рассматривается в качестве одной из приоритетных задач их развития. В настоящее время стоимость потребленной за время эксплуатации электроэнергии уже догоняет, или даже превышает стоимость самого оборудования. Крупные ЦОД иногда требуют собственных электрических подстанций, а их потребляемая мощность может достигать десятков или даже сотен мегаватт.

Создатели FAWN заявили, что их система, конечно, не может заменить собой все оборудование ЦОД, но вполне может применяться для задач, требующих быстрого доступа к относительно небольшому количеству информации. Подобные решения, относящиеся к классу систем хранения ключевых данных (key-value storage systems), все шире применяются для поддержки разнообразной интернет-активности, включая работу социальных сетей и сопровождение процесса покупок в онлайновых магазинах.

Флеш-память по многим скоростным характеристикам превосходит жесткие диски, и при этом она заметно дешевле динамической памяти. Хотя процессоры с низким энергопотреблением и не блещут рекордной производительностью, все же архитектура FAWN представляет собой разумный баланс вычислительной мощности и пропускной способности подсистем ввода-вывода. В традиционных же системах отрыв производительности процессоров от пропускной способности других подсистем со временем все более увеличивается, что приводит к образованию «узких мест». Процессор, не способный работать в полную меру своих возможностей из-за не успевающей за ним памяти – весьма распространенное явление, но при этом он продолжает потреблять непропорционально большую мощность.