- favorite 0 polubień
- comment 0 komentarzy
ATTO Technology ExpressNVMTM NVMe Smart Switch Host Adapters i Xinnor Software RAID (xiRAID)
Integralność danych, elastyczność w projektowaniu systemu i zarządzanie zasobami pamięci masowej to kluczowe wymagania przy projektowaniu skalowalnego rozwiązania pamięci masowej o wysokiej wydajności.
Opis problemu
W ekosystemach intensywnych obliczeń i wysokiej wydajności powszechnie używa się systemu RAID. Ważny jest on dla krytycznych zastosowań, które obejmują ochronę przed awariami dysków, umożliwiając redundancję danych i odporność na uszkodzenia w celu poprawy niezawodności i wydajności pamięci masowej.
Cechy te mają fundamentalne znaczenie dla każdego przedsiębiorstwa i szkieletu systemu klienckiego do zapewnienia solidnej i odpornej infrastruktury.
Urządzenia NVMe SSD w coraz większym stopniu stają się standardem zapewniającym wyjątkowo niskie opóźnienia i wysoką wydajność blokowej pamięci masowej w korporacyjnych centrach danych.
W przypadku aplikacji o znaczeniu krytycznym, niskie opóźnienia są bardzo ważne. Klienci oczekują interakcji z technologią w czasie rzeczywistym, bez opóźnień, a dostęp do szybkiej pamięci masowej o dużej pojemności z ograniczonymi przestojami jest niezwykle cenny w scenariuszach wymagających dużej liczby IOPS. Przedsiębiorstwa i centra danych wymagają dziś solidnej łączności do pamięci masowej NVMe, aby zapewnić najlepsze w swojej klasie wrażenia użytkownika końcowego.
Wyzwania
Urządzenia NVMe nie są w żaden sposób chronione, co wiąże się z nowymi wyzwaniami w zakresie integralności danych, zarządzania i skalowalności. Zajęcie się tymi wyzwaniami, które stanowią przeszkodę we wdrażaniu RAID na dyskach SSD NVMe, ma ogromne znaczenie.
Programowe opcje RAID są przeznaczone do pracy z wolniejszymi urządzeniami o mniejszej równoległości i intensywności operacji we/wy, takimi jak dyski twarde lub dyski półprzewodnikowe SATA i SAS.
W przypadku korzystania z pamięci NVMe, większość programowych produktów RAID boryka się z obciążeniem procesora, wykorzystaniem pamięci i ogólną wydajnością. Problem ten nasila się podczas odbudowy macierzy RAID w przypadku awarii dysku.
Wady te są jednym z głównych powodów, dla których w wielu instalacjach klienci muszą polegać na prostych mirroringach lub schematach RAID 1+0, aby utrzymać wysoki poziom wydajności i ochrony danych.
Jest to jednak kosztowne ze względu na konieczność podwojenia wymaganej pojemności dysków.
Dzisiejsze platformy serwerowe oferują złącza NVMe, ale są one zwykle podłączone do prostych retimerów PCIe w celu zwiększenia siły sygnału. Rozwiązuje to kwestie jakości sygnału, ale nic więcej. W świecie pamięci masowych odpowiednią analogią byłoby SATA z połączeniami 1:1 i prostym zarządzaniem S.M.A.R.T..
Intensywnie przetwarzające dane i krytyczne aplikacje wymagają zaawansowanych opcji skalowalności, podobnych do ekspanderów SAS oraz rozbudowanego monitorowania stanu urządzenia i analizy wydajności w celu efektywnego zarządzania zasobami pamięci masowej.
Rozwiązanie
Xinnor xiRAID to programowe rozwiązanie RAID zaprojektowane od podstaw z myślą o wydajności NVMe. Zapewnia wysoki poziom elastyczności przy jednoczesnym utrzymaniu wykorzystania zasobów hosta na bezprecedensowym minimum.
Gdy mamy do czynienia z setkami tysięcy lub milionami IOP i dziesiątkami gigabajtów na sekundę przepustowości, programowa macierz RAID zaczyna wykorzystywać znaczne ilości zasobów hosta, co może pozbawić aplikacje biznesowe cykli procesora.
„xiRAID opiera się na stosunkowo rzadko używanej funkcji nowoczesnych procesorów x86 o nazwie AVX (Advanced Vector Extensions) i ma architekturę lockless, która pomaga równomiernie rozłożyć obliczenia na rdzenie procesora.”
Jest to wysoce efektywne podejście, które wymagało lat badań, ale pozwala na obliczanie parzystości RAID „w locie” dla dziesiątek milionów IOPS przy znikomym wpływie na zasoby hosta. Umożliwia również szybszą rekonstrukcję RAID w przypadku awarii dysku, minimalizując okno zwiększonego ryzyka utraty danych i obniżonej wydajności.
ATTO ExpressNVMTM NVMe Smart Switch Host Adapters to innowacyjne rozwiązanie łączności pamięci masowej, które zwiększa skalowalność i elastyczność gęstych ekosystemów pamięci masowej NVMe, jednocześnie oferując zaawansowane funkcje zarządzania niedostępne w innych adapterach NVMe.
ExpressNVM to adapter hosta PCIe Gen4.0 z dedykowanymi połączeniami dla maksymalnie 16 dysków NVMe SSD w celu zwiększenia wydajności pamięci masowej w serwerze hosta. Inteligentna architektura sprzętowa ExpressNVM jest ściśle połączona z wysoce zoptymalizowanymi algorytmami, aby zapewnić maksymalną przepustowość w najszybszy, najbardziej niezawodny i inteligentny sposób.
ExpressNVM jest wyposażony w szereg narzędzi do zarządzania i funkcji administracyjnych, które umożliwiają centrom danych i hiperskalerom projektowanie inteligentnych i elastycznych systemów klasy korporacyjnej przy zachowaniu pełnej wydajności dysków SSD NVMe. Silnik zarządzania oparty na FPGA w ExpressNVM monitoruje kluczowe metryki za pośrednictwem SMBUS i przekłada je na bardzo przydatne informacje na stosie oprogramowania, ATTOView, który zbiera i analizuje dane metryczne. Menedżerowie IT i administratorzy systemów mogą teraz uzyskać wgląd w ekosystem NVMe na poziomie szczegółowym.
ExpressNVM oferuje również funkcje UBM i Virtual SES, które rozszerzają zarządzanie urządzeniami za pośrednictwem płyty montażowej.
Oprócz śledzenia temperatury i poprawek oprogramowania układowego, metryki takie jak stan dysku, izolacja wadliwych urządzeń i hermetyzacja, statystyki odczytu/zapisu dysku, dodają niesamowitą wartość do ekosystemu NVMe – pomagając skrócić przestoje i obniżyć ogólny całkowity koszt posiadania.
Wydajność programowej macierzy RAID xiRAID i zdolność ExpressNVM do skalowania, zarządzania i monitorowania macierzy dyskowych NVMe łączą się, tworząc ekonomiczne i bardzo wydajne rozwiązanie do przechowywania danych, niepodobne do żadnego innego na rynku.
Jest to potężne, a jednocześnie wysoce elastyczne rozwiązanie stanowiące odpowiedź na wyzwanie związane z przystępną cenowo, wydajną ochroną danych i zarządzaniem dyskami NVMe w centrum danych.
Testowanie
Zainstalowaliśmy 8 dysków SSD NVMe poprzez PCIe Gen4 na serwerze Dell PowerEdge przy użyciu adaptera ATTO ExpressNVM i uruchomiliśmy sekwencyjne I/O w grupie RAID.
Obciążenia sekwencyjne zostały zmierzone przy użyciu FIO z rozmiarem 128K IO. xiRAID zarejestrował imponującą wydajność RAID5 z odczytami taktowanymi na poziomie 27,5 GB/s w konfiguracji x4 PCIe w całej grupie RAID i zapisami średnio na poziomie 9 GB/s.
Konfiguracja testowa:
Serwer: Dell Power Edge R750
CPU: Intel® Xeon® Gold 6330 CPU @2.00GHz
Pamięć: 128 GB DRAM
System operacyjny: Oracle Linux 8.7
Wersja jądra: Linux 5.4.17-2136.313.6.el8uek.x86_64
Karta NVMe: ExpressNVM S48F/S4FF x16PCIe Gen4
Dyski SSD NVMe: 8x dyski Western Digital Ultrastar DC SN650 NVMe Poziom RAID: RAID5
Rozmiar paska RAID: 128K – z zalecaną optymalizacją Xinnor Benchmarking wydajności: FIO
Wnioski
Xinnor xiRAID i ATTO ExpressNVM wprowadzają opłacalność i funkcjonalność tradycyjnego systemu RAID do ekosystemu pamięci masowej NVMe, zapewniając jednocześnie wyjątkową wydajność, niezawodność i skalowalność. xiRAID umożliwia w pełni funkcjonalny programowy RAID NVMe przy minimalnych stratach zasobów, podczas gdy ExpressNVM zapewnia elastyczność i łatwość zarządzania, których architekci infrastruktury pamięci masowej wymagają od swoich projektów RAID.
Komentarze (0)