Mevcut flash depolama, veri tahsis yönteminin dönen disk sabit disklerinin ve sabit blok desenlerinin uzak geçmişine dayanması nedeniyle güç açlığı çekiyor ve veri merkezi performansını israf ediyor. Çözüm, verileri anahtar-değer biçiminde yazmak ve blok adresleme aracısını ortadan kaldırmaktır.
Bu, anahtar-değer biçimindeki okuma ve yazma işlemlerini hızlandıran özel bir çip üzerinde depolama yazılımıyla piyasaya girmeyi planlayan Silikon Vadisi merkezli girişim QiStor’un görüşü.
Anahtar-değer veri yazmanın yaygın bir yoludur. Anahtar-değerde, anahtar bir değişkenin adıdır ve değer de -adından da anlaşılacağı gibi- onun değeridir. Anahtarlar ve değerler belirli sınırlar içinde herhangi bir uzunlukta olabilir. Sayısal, karakter, hatta resim veya diğer nesneler gibi farklı veri türleri olabilirler. Ayrıca iç içe de olabilirler, bu nedenle bir anahtar, ilişkili değerlere sahip başka bir anahtar olan bir değere sahip olabilir.
Anahtar-değer, JSON formatında, Kubernetes’teki etcd veri deposunda, Javascript ve Python programlama dillerinde veri türü olarak ve diğerlerinde bulunan bir veri biçimi olarak yaygın olarak kullanılır ve NoSQL veritabanlarının temelini oluşturur.
QiStor’un ele aldığı konu, veri depolamanın doğrudan anahtar-değer biçiminde yazıldığı ve okunduğu ortaya çıkan bir eğilimdir.
Bunun için büyük bir etken, dosya sistemleri ve veritabanlarının depolama donanımıyla iletişim kurma biçimlerinin genellikle verimsiz olmasıdır. Mevcut sistemlerde veriler genellikle medyada 512 kb’lık bloklara tahsis edilir. Dosya sistemleri, bu fiziksel katman ile kullanıcı ve uygulama tarafından görülen veriler arasında çeviri yapmak zorundadır. Bu da bir işlem yükü getirir.
Ayrıca, flash depolamada, veriler medyaya yazılırken, optimize edilirken, taşınırken vs. silinmesi ve yeniden kullanıma hazır hale getirilmesi gerekir. Bu da -yani çöp toplama- veriler silinip yeniden yazıldığında verimsizlik yaratır.
QiStor CEO’su Andy Tomlin şunları söyledi: “Zaten sahip olduğumuz şey çalışıyor, ancak çok fazla verimsizlik var ve bunlar kapasite, performans ve güçte israfa denk geliyor. Optimum çözüm nedir? Alanın tahsisi ve takibi tek bir yerde, en düşük seviyede ve en iyi performans gösteren donanımda yapılmalıdır.
“Bu yüzden çözümün anahtar-değer olduğunu düşünüyoruz. Kullanıcı tanımlı bir referans olan bir soyutlama sağlıyor. Bunu tanımlayan cihaz değil. Başka yollar da var, ancak anahtar-değer, depolamak istediğimiz bilgiler için en basit soyutlamadır. Çoğu veritabanında alt katman anahtar-değerdir.”
QiStor’un vurgulamak istediği arka plan hikayesi, yapay zekanın kullanımındaki artışla daha da kötüleşen veri merkezlerine güç sağlama konusundaki büyüyen sorundur.
Bu arka plan, veri merkezlerinin küresel elektriğin %1 ila %2’sini kullandığını ve veri depolamanın bunun %20 ila %25’ini tükettiğini içerir. Bu arada, Dünya Ekonomik Forumu’na göre, yapay zeka büyümesini sürdürmek için gereken işlem gücü yaklaşık her 100 günde bir iki katına çıkıyor.
Tomlin, bundan yola çıkarak, temel talebin giderek artan bir şekilde veri merkezi donanımının işlemeyi CPU’dan boşaltması olma ihtimalinin yüksek olduğunu söyledi. GPU’ların donanım hızlandırma olarak kullanımı buna örnektir, ancak kullanımda olan DPU’lar, ağ hızlandırma vb. de vardır.
İkinci etken ise yapay zeka için vektör veri tabanlarının kullanılmasıdır; Tomlin, bunun için anahtar-değer veri depolarının önemli bir temel olduğunu söyledi.
QiStor, okuma/yazma işlemlerini optimize etme ve çöp toplamayı azaltma veya ortadan kaldırma gibi yollarla elde ettiği 10x ila 100x hızlanma iddiasında bulunuyor. Ancak QiStor’un bir ürün sunabilmesine hâlâ bir yıl kaldığını söyleyen Tomlin, şunları ekledi: “Çekirdek teknolojinin çoğunu oluşturduk ve şimdi depolama motorunu oluşturacağız.”
Şirketin planları yazılımını geliştirmek ve bunu üçüncü taraf bulut tabanlı hizmetler aracılığıyla veya müşterilerin kendi altyapılarına entegre edebilecekleri şekilde FPGA hızlandırma çipleri aracılığıyla sunmaktır.
Tomlin, “Müşteriler örneğin anahtar-değer donanım hızlandırması olan bir bulut veritabanı hizmeti satın alacak veya kendi yığınlarını satın alıp anahtar-değer hızlandırması sağlayacaklar” dedi.
QiStor’un sunacağı şey, NVMe KV standardındaki gibi blok adresleme yerine anahtar-değer adresleme kullanan flash sürücülerden farklıdır.
Potansiyel müşteri kullanım durumlarından bahseden Tomlin şunları söyledi: “Büyük veri kümelerine sahip müşteriler için ilgi çekici, yani belleğe sığmayacak olanlar için. 1PB veya daha fazlasından bahsediyoruz, ancak en küçük 100TB’den az değil. İş yükleri açısından web uygulamaları, analizler, yapay zeka ve performans ve büyük miktarda depolama gereksinimi olan her şeyden bahsediyoruz.”
Tomlin şunları ekledi: “Bir müşteri anahtar-değeri kaç sunucuda çalıştırdığıyla ilgileniyorsa, muhtemelen biz ilgileniyoruz. Bazı müşteriler anahtar-değeri çalıştıran 10’larca veya 1.000’lerce sunucu çalıştırıyor… buna ayrılmış tüm departmanlar. Veritabanı pazarı 100 milyar dolar ve büyük bir kısmı anahtar-değerde.