Veri depolama ve veri işleme her zaman ayrı işlevler olmuştur, ancak ya bunlar birleştirilip çok daha iyi performans elde edilebilse? Hesaplamalı depolamanın vaadi budur.
Medya değişse ve kapasite artsa da veri depolamanın temel işlevi onlarca yıldır değişmeden kaldı. 1980’lerin manyetik disk sürücüleri ve bantları çoğu zaman günümüzdeki flash depolamayla aynı işlevi ve aşağı yukarı aynı mimariyi yerine getirir. Ancak hesaplamalı depolama, depolama ve veri işlemeye yaklaşımımızı yeniden tanımlayacak şekilde ayarlanmıştır. Peki potansiyel faydaları ve zorlukları nelerdir?
Veri işleme, tipik olarak, depolama cihazına geri yazmadan önce, giriş/çıkış (G/Ç) köprüsü boyunca küçük gruplar halinde depolama aygıtından işlemciye veri hareketini içerir. Ancak G/Ç kanalı genellikle depolamaya daha yakın yerlerde elde edilebilecek veri aktarım hızlarından daha yavaştır. Bu, verilerin işlenme hızını yavaşlatır ve darboğazlara neden olur.
Veri işlemedeki bu gecikme, gerçek zamanlı işlemleri engelleyebilir. Veriler işlendiğinde kritik an geçmiş olabilir. Zamanın hassas olduğu ortamlarda bu durum meydana geldiğinde para kaybı yaşanabilir ve operasyonel zorluklar ortaya çıkabilir.
Hesaplamalı depolama, depolama sistemine işleme yeteneğini dahil eder. Doğrudan sabit sürücüye yerleştirilmiş bir mini sunucuya benzer. Bu, işlem gücü depolama sistemine bağlı olduğundan, verilerin artık bilgi işlem için ayrılmış işlemcilere taşınmasına gerek olmadığı anlamına gelir. Bu ancak katı hal sürücülerin (SSD’ler) ortaya çıkışından bu yana mümkün oldu.
Bu, verilerin her zamankinden çok daha hızlı işlenmesini sağlar. Veriler yerinde işlendiğinden, hesaplamalı depolama, büyük miktarlarda veri işleyen iş yükleri için idealdir. Çekirdek işlem gücünün daha sonra azaltılması, sistemlerin daha verimli çalışmasını sağlar ve işlemciler ve ilgili soğutma sistemleri için enerji tüketimini azaltır.
Hesaplamalı depolamanın ek bir potansiyel faydası ağ trafiğinin azaltılmasıdır çünkü bazı veriler işlemciye gönderilmek yerine depolama aygıtının kendisinde işlenebilmektedir.
Hesaplamalı depolama türleri
Şu anda iki farklı türde hesaplamalı depolama vardır:
- Sabit hesaplamalı depolama hizmetleri veya sabit işlevli cihazlar, önceden programlanmış özel bir işleve (veri sıkıştırma gibi) sahip yerleşik bir işlemciye sahiptir. Kurulumu ve kurulumu daha kolay olmasına rağmen, işleve özgüdürler ve esneklikten yoksundurlar. Sabit işlevli cihazlara bir örnek, potansiyel kötü amaçlı yazılım saldırılarına karşı disk erişimini izleyen Flexxon SSD’dir.
- Programlanabilir hesaplamalı depolama hizmetleri veya genel amaçlı cihazlar, genellikle Linux tabanlı bir işletim sistemine sahip olan ve standart bir sunucu gibi programlanması gereken hesaplamalı depolama cihazlarıdır. Bunlar, belirli veri işleme görevlerini gerçekleştirmek üzere programlanabilen yerleşik bir işlemciye sahiptir. Genel amaçlı cihazlar, belirli iş ihtiyaçlarını karşılamaya çok daha uygun olsa da, doğal olarak kurulumları daha uzun sürer.
Zorluklar devam ediyor
Hesaplamalı depolamanın potansiyel faydalarına rağmen, çözülmesi gereken önemli zorluklar bulunmaktadır. Hesaplamalı depolamanın temelinde yatan teknoloji emekleme aşamasındadır ve şu anda yalnızca sınırlı sayıda üreticide mevcuttur.
SSD’ler değiştirilebilir ve birbirleriyle kolaylıkla arayüz oluşturabilse de, bu birlikte çalışabilirlik, hesaplamalı depolama ile kaybolur. Her tedarikçinin hesaplamalı depolamaya yaklaşımı yeterince farklıdır ve bu nedenle değiştirilebilirlik henüz mevcut değildir.
2022’nin sonlarına doğru, Depolama Ağı Endüstrisi Birliği (SNIA), yeni donanım ve yazılım mimari standartlarının yanı sıra, hesaplamalı depolama cihazlarına erişmek için gereken uygulama programlama arayüzüne yönelik bir ön standart yayınladı.
Hesaplamalı depolamanın potansiyel güvenlik riskleri de henüz tam olarak anlaşılamamıştır. Potansiyel tehditlerin sonuçları ve depolama cihazında yerleşik bir işlemciye sahip olmanın güvenlik gereksinimleri henüz tam olarak dikkate alınmamıştır.
Hesaplamalı depolamanın avantajlarından tam olarak yararlanmak için mevcut uygulamaların ve hizmetlerin yeni sistemlerle entegre olacak şekilde yeniden düzenlenmesi gerekebilir. Bu, hesaplamalı depolamanın mevcut uygulamalarla kullanılmasını zorlaştırabilir ve geliştirme ekiplerinin potansiyel tehlikeleri kapsamlı bir şekilde anlaması gerekecektir. Kodu değiştirmek her zaman bazı kuruluşların riske girmek istemeyebileceği istenmeyen sonuçların ortaya çıkması riskini taşır.
Uygulamaların gelecekte hesaplamalı depolamayı kullanacak şekilde uyarlanıp uyarlanmayacağı sorusu hala devam ediyor. Eğer öyleyse, hesaplamalı depolama işlem süresini azaltabilir. Ancak uygulamaların yerleşik işlemden yararlanacak şekilde yazılıp yazılmayacağı, hesaplama depolamasının ne kadar yaygın hale geldiğine bağlıdır.
Kullanım örnekleri
Tek bir hesaplama cihazı yalnızca belirli alanlarda performans kazanımları sunacağından ve maliyetli olabileceğinden, hesaplamalı depolama evrensel bir performansla her derde deva olmayacaktır. Bununla birlikte, hesaplamalı depolamanın yerleşik işlemcileri, onları belirli veri yoğunluklu işleme görevleri için ideal kılar. Bazı örnekler arasında gerçek zamanlı veri analizi, makine öğrenimi ve içerik dağıtım ağları için video sıkıştırma yer alır.
Hesaplamalı depolamanın sınırlı işlem gücü göz önüne alındığında, karmaşık simülasyonların modellenmesi gibi yoğun bilgi işlem gerektiren görevler, en iyi şekilde özel bir işlemci tarafından gerçekleştirilir.
Hesaplamalı depolamayı halihazırda benimsemiş olan şirketlerden bazıları arasında Tesla, Google, Facebook ve Yahoo Mail bulunmaktadır. AWS ve Alibaba gibi işleme kaynakları sunan bazı büyük ölçekli veri merkezleri de hesaplamalı depolamayı benimsemiştir.
Hesaplamalı depolama cihazları halihazırda ticari olarak mevcuttur ve bu yeni teknolojiyle donatılmış herhangi bir sistem potansiyel olarak geleneksel mimarilere göre daha az CPU yoğunluğuna sahip olacaktır.
Hesaplamalı depolama işlemcisi tarafından gerçekleştirilen veri yoğun görevlerle sistem işlemcisi, iş yükünün yoğun bilgi işlem bölümlerine odaklanabilir. Bir sistemi bu şekilde yönetmek, genel performansı artırır ve görevlerin daha hızlı ve verimli bir şekilde yürütülmesine olanak tanır. Bu aynı zamanda zaman açısından kritik iş yüklerinin daha uygulanabilir hale gelmesini sağlayacaktır.