Crean una forma más económica de usar SSD NVMe en el almacén de clave-valor

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WD Black SN750 NVMe

Expertos chinos en supercomputación han desarrollado una nueva forma de aprovechar el almacenamiento SSD para acelerar el rendimiento de las bases de datos de clave-valor. Esto permitiría acelerar el trabajo en ciertas aplicaciones de vanguardia, por ejemplo, en entornos de datos para las plataformas de computación de alto rendimiento.

El paradigma de almacén de clave valor (Key-value store), o base de datos de clave valor se emplea en numerosas aplicaciones y servicios críticos, donde lleva a cabo un procesamiento rápido en memoria. Pero en muchas ocasiones se ve limitado por el rendimiento de entrada/salida de datos, por lo que la industria se plantea utilizar la tecnología de almacenamiento SSD NVMe para desarrollar nuevos diseños de sistemas KV que puedan sacar partido a su latencia ultrabaja y su gran ancho de banda.

Pero se requiere una importante inversión para cambiar a diseños de datos nuevos y trasladar las bases de datos completas a plataformas SSD de gama alta, algo que no está al alcance de todos. Para ofrecer una solución viable un equipo de investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China y del Laboratorio clave de computación de alto rendimiento de la provincia de Anhui, en China, han presentado una alternativa.

En su trabajo, publicado en la revista ACM Transactions on Storage proponen un nuevo sistema KV store denominado SpanDB, pensado para la implementación selectiva de SSD de alta velocidad. Esto permite a los usuarios alojar la mayor parte de sus datos en unidades SSD más grandes y económicas y reubica los registros de escritura anticipada (WAL) y los niveles superiores del árbol LSM en unidades SSD NVMe. Para aprovechar las capacidades de esta tecnología más rápida, SpanDB proporciona escrituras WAL paralelas de alta velocidad a través de SPDK y permite el procesamiento de solicitudes asincrónicas para reducir la sobrecarga de sincronización entre subprocesos y trabajar de forma más eficiente con las entradas y salidas.

También han presentado un sistema de archivos simplificado, denominado TopFS, que proporciona contenedores de interfaz de archivos familiares además de SPDL I/O, que facilita la integración de datos en tiempo real entre discos SSD más rápidos y más lentos. Según sus pruebas, SpanDB es capaz de mejorar el rendimiento de RocksDB hasta en un 8,8%, y reducir la latencia entre un 9,5% y un 58,3%. Afirman que en comparación con el sistema diseñado para SSD de gama alta KVell, SpanDB consigue mejorar su rendimiento entre un 96% y un 140%, con una latencia entre un 2,3% y un 21,6% menor. Al permitir el uso eficaz de SSD más económicos en combinación con SSD NVMe, se puede construir un KV store basado en almacenamiento de estado sólido mucho más económico.

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