RAMCloud: Storage-System setzt auf RAM statt Festplatten oder SSDs

Die Stanford-Professoren John Ousterhout und Mendel Rosenblum arbeiten zusammen mit einigen Studenten an RAMCloud, einer neuen Generation von Storage-Systemen, die alle Daten komplett im Arbeitsspeicher hält.

Artikel veröffentlicht am 14. März 2013, 9:39 Uhr, Jens Ihlenfeld

Storage System hält Daten komplett im Arbeitsspeicher. (Bild: RAMCloud)

RAMCloud soll 100- bis 1.000-mal schneller sein als heute existierende Storage-Systeme. Dazu hält es sämtliche Daten im DRAM vor, speichert sie aber zusätzlich auf Festplatten oder SSDs, damit die Daten bei einem Systemausfall nicht verloren gehen.

Die Idee, Daten für einen schnelleren Zugriff im Speicher zu halten, ist nicht neu und so werden zunehmend mehr Daten im Speicher gehalten als früher. Das liegt zum einen an fallenden Speicherpreisen, zum anderen aber auch daran, dass Festplatten und auch SSDs für viele Cloud-Applikationen zu langsam sind. Die Forscher verweisen beispielsweise auf Unternehmen wie Facebook, die bereits 2009 rund 150 TByte RAM für Memcached und weitere 200 TByte für andere Caches nutzen. Und große Suchmaschinen würden schon heute ihren kompletten Index im RAM vorhalten.

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RAMCloud-Architektur

Doch auch wenn schon heute immer mehr Arbeitsspeicher zum Einsatz komme, werde DRAM immer noch sehr eingeschränkt verwendet, meist nur für Caches oder bei Indexes auf eine sehr Applikations-spezifische Art und Weise, so die Forscher. Das liege vor allem daran, dass der Einsatz von RAM für Entwickler aufwendig sei, denn sie müssten sicherstellen, dass die Daten zwischen Cache und Storage konsistent gehalten werden.

RAMCloud soll dieses Problem lösen: Das System hält alle Daten immer komplett im Speicher und soll dabei über tausende von Servern skalieren und so mehrere hundert TByte an Speicherplatz bereitstellen.

Seit Herbst 2011 sind die ersten Komponenten von RAMCloud umgesetzt. Die Forscher betreiben seitdem einen Test-Cluster mit 60 Nodes, der Remote-Reads von 100 Byte innerhalb von 5 ms abwickelt. Ein einzelner Server schafft dabei 800.000 kleine Lesezugriffe. Nach einem Absturz soll das System in der Lage sein, rund 35 GByte Daten innerhalb von 1,6 Sekunden in den Arbeitsspeicher zu laden.

Video: John Ousterhout stellt RAMCloud vor

Derzeit unterstützt RAMCloud allerdings nur ein einfaches Datenmodell (Key-Value-Store). Die Forscher würden aber gern auch Sekundäre Indizes und Multi-Objekt-Transaktionen ohne Abstriche an die Skalierbarkeit oder Geschwindigkeit unterstützen. Auch soll RAMCloud später ein hohes Maß an Konsistenz bieten. Darüber hinaus listen die Forscher noch zahlreiche weitere offene Fragen auf und suchen nach Entwicklern, die das noch junge Projekt unterstützen wollen. Sollte das Projekt erfolgreich sein, könnte es die Umsetzung neuer Applikationen ermöglichen und zu einem zentralen Storage-System für Cloud-Plattformen wie Amazon Webservices (AWS) oder Microsofts Azure werden, so dessen Entwickler.