V posledních několika letech proběhlo mnoho diskusí o problémech týkajících se bootovacích disků v oblasti hyperscale systémů. I když hyperscaleři za ně nechtějí utrácet příliš mnoho, potřebují mimo jiné nezbytné specifikace základní minimální výkonnostní limit.
Otázkou je také, kdo bude ve skutečnosti pokračovat ve výrobě malokapacitních bootovacích disků M.2 NVMe, jelikož výrobci podnikových SSD disků z tohoto segmentu trhu většinou odešli. Společnost Solidigm ve svém portfoliu úložišť nemá žádný moderní bootovací disk M.2 a většina moderních možností nabízených společnostmi Samsung, KIOXIA a Micron má kvůli vysoké kapacitě obavy z ceny. Pak je tu ještě požadavek na výkon. I když to není skvělý výkon, bootovací disk musí spolehlivě dosahovat minimálního výsledku.
Jak vidíte v níže uvedeném grafu, kapacita bootovacích i datových disků neustále roste, což pro organizace znamená vyšší výdaje.
Požadavky a omezení pro spouštěcí disk Hyperscale NVMe
Na summitu OCP se o těchto problémech diskutovalo během prezentace zástupců společností Google a Meta a především o tom, co dělají pro jejich řešení.
Byl ukázán příklad hyperscale bootovacího SSD disku, který reprezentuje aktivitu za jeden den, včetně I/O čtení a zápisů a také transakcí TRIM. Nejvýraznější je vysoká propustnost transakcí TRIM, která ukazuje na krátkodobá data (vytvořená a poté brzy smazána). Pokud transakce TRIM nejsou správně navrženy, povedou k zastavení s latencí a budou narušovat provoz při čtení a zápisu. Většina provozu je také náhodné čtení a zápis.
Mezi překážky, kterým čelí Hyperscale NVMe Boot, patří:
- Hyperškálovatelné úlohy jsou v konečném důsledku citlivé na latenci, takže trvalý výkon je velmi důležitý pro zajištění efektivního uživatelského prostředí.
- Je také náročné ladit ve velkém měřítku, takže podrobné monitorovací metriky jsou zásadní jak pro predikci, tak pro detekci selhání.
- Výdrž je u bootovacích SSD disků velmi důležitá. Po dokončení finalizace systému (což může nějakou dobu trvat) vám bootovací disky s vysokou výdrží umožní, aby vydržely tak dlouho, jak je po celou dobu životnosti produktu.. To také pomůže eliminovat potřebu oprav a zabránit předčasnému opotřebení.
- A co je nejdůležitější, hyperscale zákazníci kladou velký důraz na soukromí a bezpečnost a někdy je obtížné splnit všechny tyto standardy.
Jedná se o poměrně rozmanitou škálu problémů, takže jejich řešení může být složitý proces, pokud se neprovede správně.
Řešení problémů se spouštěcími disky
Hlavním cílem a motivací OCP je, že jediným způsobem, jak tyto problémy vyřešit, je spolupráce a otevřené specifikace. Společnosti Meta a Google proto spojily síly, aby sloučily požadavky a vytvořily specifikaci Hyperscale NMEe Boot SSD (verze 1.0) , která představuje důležitý milník v efektivitě bootovacích disků. Specifikace byla předložena začátkem tohoto roku a je k dispozici na webových stránkách OCP.
Tyto specifikace přinášejí mnoho výhod. V konečném důsledku umožňují trhu lépe porozumět funkcím, které hyperškálovači potřebují a používají pro svá bootovací zařízení, a zajišťují, aby se shodovali s průmyslem při zavádění bootovacích SSD disků. Kromě toho poskytují organizacím open-source nástroje pro správu bootovacích SSD disků, což vede k vývoji testovacích sad třetích stran , které splňují všechny požadavky.
Během prezentace také naznačili, že existují dva způsoby, jak přistupovat k vytvoření hyperscale bootovacího SSD disku. Buď downgrade podnikového SSD disku, nebo upgrade spotřebitelského SSD disku, protože jeho požadavky se nacházejí někde uprostřed mezi těmito dvěma oblastmi.
Lavice pro boty
Do našich recenzí SSD disků jsme začali přidávat sekci o výkonu spouštěcího testu, což je profil pracovní zátěže, který OCP používá k posouzení SSD disků určených pro spouštění serverů. Tato spouštěcí úloha spočívá v relativně intenzivním testovacím plánu, který disk kompletně zaplní zápisy, než se otestuje sekvence úloh s velkým počtem čtení.
Pro každý test provede asynchronní operaci náhodného čtení s objemem 32 kB spolu se synchronním náhodným zápisem s rychlostí 15 MiB/s a rychlostí 128 kB a také se synchronním náhodným zápisem/ořezáváním na pozadí s rychlostí 5 MiB/s. Skript začíná aktivitou náhodného čtení na úrovni 4 úloh a ve vrcholném běhu škáluje až na 256 úloh. Konečným výsledkem jsou operace čtení provedené během vrcholného běhu.
Cílem OCP pro tento benchmark je dosáhnout/neprojít při 60 000 IOPS při čtení. Většina testovaných disků toto minimum výrazně překročí, ale výsledky jsou i tak poučné. Nejzajímavější na našem testování bylo, že jsme byli schopni výrazně překročit prahovou hodnotu IOPS u výkonově orientovaných modelů NVMe SSD, ale ne u pomalejších SSD disků splňujících kritéria. Mnoho pomalejších modelů SSD disků snadno spadá do kategorie neprocházejících testem, i když jsme u modelu 970 EVO Plus 2TB zaznamenali pomalejší rychlost, která test nesplňovala.
| SSD | Čtení IOPS |
| Sk hynix Platinum P41 | 220,884 IOPS |
| WD SN850X | 219,883 IOPS |
| Solidigm P44 Pro | 211,999 IOPS |
| Fantom VENOM8 | 190,573 IOPS |
| Samsung 990 Pro | 176,677 IOPS |
| Sabrent Rocket 4 Plus | 162,230 IOPS |
| Samsung 970 EVO Plus 2TB | 52,005 IOPS |
| Corsair MP600GS | DNF |
| Solidigm P41 Plus | DNF |
Příklad případu užití hyperškálovatelné úlohy
Během konzultace také porovnali dva různé disky: jeden, který je obecnější, a druhý, který více odpovídá specifikacím OCP pro hyperscale. Celkově zjistili, že u druhého jmenovaného disku došlo k dramatickému zlepšení latence napříč všemi oblastmi, což je v oblasti hyperscale velmi důležité.
V reálném světě to znamená, že dochází k znatelnému zkrácení doby uvedení na trh při snaze o nasazení disku, který lépe odpovídá specifikacím.
Pohyb vpřed s Specifikace bootovacího SSD disku OCP Hyperscale NVMe
Zatímco některé společnosti si dříve vytvářely vlastní hyperscale bootovací disky, které vyhovovaly jejich specifickým potřebám (a specifickým požadavkům jejich zákazníků), tyto specifikace nebyly sdíleny v rámci celého odvětví. To vedlo k tomu, že dodavatelé museli vytvářet vlastní hardware/firmware na míru, aby splnili potřeby svých zákazníků.
Od té doby jsme ušli dlouhou cestu, protože OCP nyní oficiálně zveřejnila verzi 1.0 své specifikace Hyperscale NVMe Boot SSD . To umožňuje výrobcům systémů a poskytovatelům SSD sladit se na společné sadě požadavků a zároveň podporuje další spolupráci.
Společnost OCP vyzývá všechny výrobce OEM (tj. výrobce systémů) a hyperscalery, aby se k této iniciativě připojili, a slibuje, že bude specifikace neustále vyvíjet a vylepšovat s tím, jak se bude měnit prostředí úložišť.
Dopad na podnik
Potřeba bootovacího disku se neomezuje pouze na případy použití v hyperscale. M.2 je v současnosti de facto standardem bootovacího disku pro většinu serverů a úložných polí. I když disk ve většině případů nemusí dělat mnoho, musí být spolehlivý, dostatečně výkonný a ne větší (dražší), než je nezbytně nutné. Doufejme, že uvidíme, jak dodavatelé úložišť na tuto iniciativu zareagují SSD diskem specifickým pro bootování, aby si poskytovatelé infrastruktury mohli udržet určitou míru standardizace.
Amazon