لتحسين كفاءة مراكز البيانات، غالبًا ما يتم تجميع أجهزة التخزين ومشاركتها عبر الشبكة، لكن الاختلافات في الأداء تؤدي إلى عدم الاستفادة الكاملة من السعة. طور باحثو معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا نظامًا برمجيًا يُدعى Sandook، قادرًا على معالجة ثلاثة مصادر رئيسية لاختلاف الأداء في وقت واحد، مما يعزز أداء أجهزة التخزين بشكل ملحوظ. مقارنة بالأساليب التقليدية التي تعالج مصدر اختلاف واحدًا في كل مرة، يحقق النظام الجديد تحسينًا واضحًا في السرعة.

يستخدم Sandook بنية ذات طبقتين: وحدة تحكم مركزية مسؤولة عن توزيع المهام على نطاق واسع، ووحدة تحكم محلية تعيد توجيه البيانات بسرعة عندما تواجه الأجهزة صعوبات. يمكن لهذا النظام التكيف مع أحمال العمل المتغيرة في الوقت الفعلي دون الحاجة إلى أجهزة مخصصة. في الاختبارات على مهام عملية مثل تدريب نماذج الذكاء الاصطناعي وضغط الصور، كان الأداء يقارب ضعف الأداء الذي تحققه الأساليب التقليدية.

صرحت غوهار شودري، طالبة الدراسات العليا في الهندسة الكهربائية وعلوم الحاسوب (EECS) والمؤلفة الرئيسية للورقة البحثية: "يميل الناس إلى إلقاء المزيد من الموارد لحل المشكلات، لكن هذا غير مستدام من نواحٍ عديدة. نريد تعظيم العمر الافتراضي لهذه الموارد الباهظة الثمن والمكثفة الكربون. من خلال حلول برمجية تكيفية، لا يزال بإمكانك استخراج قدر كبير من الأداء من الأجهزة الحالية قبل الحاجة إلى استبدالها بأخرى جديدة."

يتم تحسين نظام Sandook لمعالجة اختلافات الأداء في تجمعات محركات الأقراص ذات الحالة الثابتة (SSD)، والتي تنشأ من عوامل مثل عمر الجهاز، ودرجة التآكل، واختلاف السعة، وتداخل عمليات القراءة والكتابة، وعمليات جمع البيانات غير المستخدمة (Garbage Collection). من خلال التخطيط الشامل والاستجابة المحلية، يمكن للنظام ضبط أحمال العمل ديناميكيًا لتحسين الكفاءة الشاملة.

اختبر الباحثون Sandook على تجمع يتكون من 10 محركات أقراص ذات حالة ثابتة، وقيموا أربعة مهام: تشغيل قاعدة بيانات، وتدريب نموذج تعلم آلي، وضغط الصور، وتخزين بيانات المستخدم. مقارنة بالطرق الثابتة، حسّن Sandook معدل نقل البيانات لكل تطبيق بنسبة تتراوح بين 12% و94%، وزاد معدل استخدام السعة الإجمالي لمحركات الأقراص ذات الحالة الثابتة بنسبة 23%. مكّن هذا النظام محركات الأقراص ذات الحالة الثابتة من تحقيق 95% من أقصى أداء نظري ممكن، دون الحاجة إلى تحديثات للأجهزة.

أُنجز هذا البحث بواسطة فريق معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، وسيتم تقديم الورقة البحثية في ورشة عمل USENIX حول تصميم وتنفيذ أنظمة الشبكات (NSDI 2026)، المقرر عقدها في رينتون، واشنطن، من 4 إلى 6 مايو 2026. في المستقبل، يخطط الباحثون لدمج أحدث بروتوكولات محركات الأقراص ذات الحالة الثابتة، والاستفادة من إمكانية التنبؤ بأحمال عمل الذكاء الاصطناعي لزيادة الكفاءة بشكل أكبر.