Rośnie popularność baz instalowanych w pamięci RAM serwerów

Ostatnio szybko rośnie liczba relacyjnych baz danych, które mogą być uruchamiane bezpośrednio w pamięci RAM serwerów (In-memory DataBase).

Chyba najlepiej znana od kilku lat baza SAP HANA doczekała się licznych konkurentów. Można tu wymienić IBM Blu for DB2, VoltDB Eponymous Database, Oracle TimesTen.

Zobacz również:

• Cyfrowa transformacja z AI - co nowego na Google Cloud Next 24

W tym roku Microsoft rozszerzył SQL Server 2014 o dodatkowy moduł pozwalający na uruchamianie bazy w pamięci serwera, a Pivotal udostępnił Gemfire HD, pierwszą komercyjną wersję swojej bazy danych dla systemu Hadoop, która może pracować w trybie In-memory.

Klasyczne, korporacyjne bazy danych były z zasady przechowywane w pamięciach dyskowych. Wynikało to z ograniczenia pojemności pamięci RAM, która była zbyt mała, by pomieścić wszystkie dane, a także ryzyka, że zanik napięcia lub uszkodzenie układu RAM może spowodować nieodwracalną utratę danych.

Obecnie wiele modeli serwerów oferuje możliwość instalacji pamięci RAM o pojemności sięgającej terabajta, co dla wielu baz danych jest wielkością wystarczającą.

Dostępne są też mechanizmy zabezpieczające przed utratą danych, a także rozwiązania wykorzystujące nieulotne pamięci flash do przechowywania informacji zapisanych w bazie. Dla przykładu, moduł oprogramowania SQL Server 2014 pracując w pamięci RAM zapisuje wszystkie zmiany danych w odpowiednim logu, który pozwala na ich odtworzenie w przypadku awarii.

„Jeżeli baza danych nie mieści się obecnie w pamięci standardowego serwera, można zaczekać rok lub dwa, a wówczas najprawdopodobniej problem ten zniknie” – mówi Michael Stonebraker, CTO w firmie VoltDB.

„A jeżeli użytkownik widzi potrzebę zwiększenia wydajności, a jego budżet pozwala na zakup nowoczesnej bazy relacyjnej, opcja jej uruchomienia w pamięci RAM ma duży sens” – uważa Curt Monash, główny analityk z firmy Monash Research.

W ciągu ostatnich 6 miesięcy nastąpiła wyraźna zmiana pytań klientów dotyczących technologii In-memory Database. Poprzednio najczęściej pytali: „co to jest?”, a teraz: „jak to wdrożyć?” – zwraca uwagę Nicola Morini Bianzino, dyrektor SAP Platform Solutions Group w firmie Accenture.

Należy zauważyć, że technologia udostępniania danych przy zastosowaniu szybkiej pamięci RAM nie jest nowością. Od lat funkcjonują systemy, w których pamięć RAM wielu serwerów obsługujących jedną bazę MySQL tworzy terabajtową pulę pojemności wykorzystywaną do zapewnienia szybkiego dostępu do danych. Innym, coraz częściej stosowanym rozwiązaniem są systemy udostępniające bazie danych szybką pamięć podręczną, takie jak Memcache.

Możliwość instalacji bazy w pamięci serwera bez stosowania dodatkowych systemów jest jednak rozwiązaniem prostszym i łatwiejszym w realizacji.

Immersyjne serwery

Koncepcja chłodzenia serwerów przez zanurzenie ich w dielektrycznym płynie pojawiła się już kilka lat temu i znalazła zastosowania praktyczne.

Ale wciąż jest to technologia unikalna i rzadko wykorzystywana. Pojawiają się jednak nowe konstrukcje i rozwiązania, które mają szanse na szerszą niż dotąd popularyzację.

Zaletami chłodzenia płynem są możliwości zwiększenia gęstości upakowania serwerów, uproszczenia systemu odprowadzania ciepła i zasadnicze zwiększenie jego efektywności, a w efekcie istotna oszczędność energii. Jak twierdzi Michael Patterson z Intela, potencjalnie rachunki za energię zużywaną do chłodzenia serwerów w centrum danych można obniżyć nawet o 90%.

W kwietniu br. Intel i SGI przeprowadziły testy takiego rozwiązania wykorzystując dielektryczny płyn Novec opracowany przez 3M oraz prototypowy model superkomputera SGI Ice X z procesorami Xeon.

Na rynku są już dostępne tego typu komercyjne systemy oferowane m.in. przez amerykańską firmę Green Revolution oraz brytyjską Iceotope.

Green Revolution opracowała system chłodzenia wykorzystujący dielektryczny płyn GreenDEF. Jest to olej mineralny, który według zapewnień producenta jest tani, bezpieczny i nietoksyczny.

Szafy stelażowe Green Revolution są wypełnione płynem chłodzącym, a zainstalowane w nich serwery są w nim zanu-rzone. Umożliwia to względnie proste chłodzenie wszystkich elementów znajdujących się na płycie głównej, choć jednocześnie stawia dodatkowe wymagania na ich konstrukcję, na przykład dyski mechaniczne muszą mieć szczelne obudowy zapobiegające przedostawaniu się cieczy do ich wnętrza.

Natomiast Iceotope oferuje serwery stelażowe wyposażone w system chłodzenia cieczą. Są to serwery o połówkowej głębokości (można je instalować jednocześnie z przodu i z tyłu szafy stelażowej) wyposażone w procesory Xeon.

Iceotope wykorzystała ten sam co SGI, opracowany przez 3M inercyjny system chłodzenia cieczą Novec, integrując go z serwerowymi płytami głównymi. Ogrzana ciecz jest konwekcyjnie odprowadzana z obszaru płyty, a następnie pod niskim ciśnieniem przepompowywana do głównego wymiennika ciepła. Jak zapewnia Iceotope CTO, Peter Hopton, rozwiązanie to umożliwia efektywne chłodzenie szafy wyposażonej w serwery zużywające łącznie 20 kW mocy przy wykorzystaniu pompy wymagającej tylko 70 W.

Największą barierą hamującą rozwój tej technologii nie są jej bezpośrednie koszty, ale to, że wymaga ona zastosowania płyt głównych i innych elementów specjalnie zaprojektowanych i przystosowanych do pracy po zanurzeniu w płynie. Nie można tak po prostu zanurzyć w nim standardowego serwera.