V datových centrech probíhá nekonečný závod mezi procesory a úložišti. Během posledního desetiletí procesory zvýšily počet jader, která obsahují, z jednoho nebo dvou na 8, 16, 32 nebo dokonce 64. Technologie úložišť za tuto dobu dramaticky snížily jejich latenci a zvýšily propustnost dat. Realita je však taková, že příliš mnoho cyklů CPU se plýtvá čekáním na data uložená na zařízeních PCIe nebo na síťovém úložišti. S nástupem nového typu úložného hardwaru: paměti třídy Storage (SCM) se dostáváme do inflexního bodu. SCM se nachází na paměťovém kanálu, který není omezován latencí a omezeními šířky pásma periferních úložišť. Nachází-li se na paměťovém kanálu, umisťuje SCM mnohem blíže k CPU, což znamená, že má více souběžných „plaveckých drah“ pro přenos dat do moderních CPU. To výrazně zvyšuje rychlost, s jakou může procesor k datům přistupovat.
Vzhledem k tomu, že SCM je mnohem rychlejší než běžné úložné řešení pro datová centra, má schopnost změnit způsob, jakým úložiště využíváme. Ačkoli má SCM potenciál dostat úložiště do čela závodu technologií datových center, uspěje pouze tehdy, pokud ho dokážeme využít – což je díky navržené schopnosti efektivně využít sílu SCM pro ukládání dat zcela možné. V tomto článku si vysvětlíme, co SCM je, a probereme, co ho dělá tak transformativním: slib této technologie, náš proces testování a proč si myslíme, že by mohla být transformační v datovém centru.
Jedním z problémů mnoha nových hardwarových technologií je, že mohou vyžadovat přepsání nebo změnu architektury aplikací nebo služeb, aby bylo možné využít jejich možnosti. Ukázkovým příkladem je situace, kdy bylo nutné psát vícevláknový kód, aby bylo možné využít výhod vícejádrových procesorů, když se poprvé objevily. SCM se nacházela ve stejné situaci, dokud společnost Formulus Black nevymyslela způsob, jak umožnit stávajícím, nemodifikovaným aplikacím využívat SCM k urychlení výkonu aplikací. Formulus Black vyvinula software pro správu paměti, který poskytuje standardní blokové zařízení kompatibilní s POSIX, aby aplikace mohly využívat SCM bez jakýchkoli úprav. První testování společností Formulus Black ukazuje, že aplikace, které využívají úložiště s podporou SCM, vykazují značné zvýšení výkonu. Toto zvýšení ověříme a kvantifikujeme v laboratořích StorageReview.com.
Než se ponoříme do detailů Formulus Black, dovolte nám krátce si připomenout SCM a jeho pozadí. SCM se od všech ostatních serverových úložišť, která jsme dosud viděli, výrazně liší v tom, že k němu procesory přistupují přes paměťovou sběrnici přes sloty DIMM, nikoli přes periferní sběrnici (jako je to u NVMe a SSD/HDD) – a tato metoda přístupu procesoru se promítá do podstatného snížení latence. Na rozdíl od DRAM (která není perzistentní) si SCM uchová informace i po výpadku napájení nebo po restartu. Ačkoli má SCM oproti technologiím SSD/HDD další možnosti, zdaleka nejdůležitější jsou rychlost, s jakou k němu lze přistupovat, a jeho perzistence.
Vývoj technologie, která by SCM učinila realitou, trval dlouho. Protože nelze jednoduše zasunout NAND (která se v současnosti používá v SSD zařízeních) do slotů DIMM a očekávat, že bude fungovat dobře, bylo nutné vyvinout nový typ polovodičů. Společnost Intel byla v popředí technologie SCM se svým čipem 3D XPoint, který používá ve své produktové řadě Optane DC Persistent Memory.
První testování společností Intel ukazuje, že 3D XPoint je 100krát rychlejší než NAND, ale pouze 10krát pomalejší než DRAM. Přestože je o řád pomalejší než DRAM, podporuje zařízení s vyšší kapacitou, stojí méně a, jak již bylo zmíněno, má datovou perzistenci – což DRAM nemá. Ačkoli na trhu existují různé produkty SCM PMEM, pro jednoduchost a vzhledem k tomu, že se Intel v současné době jeví jako lídr v tomto oboru, se v tomto článku zaměříme na jeho nabídku SCM.
Jakmile byly produkty SCM dostupné, firmy musely najít nejlepší způsob, jak tuto technologii využít – a Formulus Black to udělal s Forsou . Forsa je softwarový stack, který umožňuje vytváření a správu zařízení na úrovni bloků nazývaného logická rozšířená paměť (LEM), a to s využitím SCM nebo DRAM jako fyzického paměťového média. Vzhledem k tomu, že LEM je kompatibilní s POSIX, může ji aplikace používat přímo; můžete na ni připojit standardní souborový systém nebo ji může používat virtuální stroj (VM). Pro upřesnění, Forsa lze také použít s DRAM, ale testování, které budeme provádět v naší laboratoři StorageReview.com, bude probíhat s Optane DC Persistent Memory (DCPMM).
Existují i další ovladače zařízení na úrovni bloků pro DCPMM, ale na rozdíl od jiných zařízení na úrovni bloků Formulus Black vybavil LEM funkcemi podnikového úložiště, jako je integrita dat, redukce dat v reálném čase, klony, snímky, vysoká dostupnost atd. Tyto funkce lze využít (bez ohledu na to, zda LEM používá virtuální počítač) jako souborový systém nebo přímo aplikací. FORSA se navíc zabývá složitostmi, které jsou specifické pro používání paměťového kanálu, například standardní DCPMM nemá podporu NUMA, zatímco FORSA LEM si NUMA podporují díky své architektuře NURA. Například místo nutnosti zřizovat a spravovat čtyři samostatné oblasti úložiště SCM na serveru Lenovo SR950 v naší testovací laboratoři mapuje Forsa všechny oblasti paměti SCM napříč všemi uzly NUMA na vícesocketovém serveru a umožňuje vám zřizovat a spravovat LEM založené na SCM s využitím celkové kapacity SCM všech.
Vytváření a aktivace systémů LEM s výše uvedenými podnikovými funkcemi je velmi přímočará, protože Forsa má elegantní webové uživatelské rozhraní. Vzhledem k tomu, že Formulus Black je zaměřen na API, jsou všechny funkce správy LEM přístupné prostřednictvím jejich RESTful API.
Pro zajištění integrity dat má Forsa Central Fault Tolerance Manager (CFTM), který provádí kontrolu chyb paměti a nahrazování vadných bloků (BBR).
Formulus Black nabízí také funkci redukce dat, což je algoritmus v reálném čase, který využívá jejich proprietární technologii Formulus Bit Marker (FbM) k redukci duplicitních dat. První testování provedené společností Formulus Black naznačuje, že FbM dokáže zvýšit množství nezpracovaných dat, která lze uložit na stejné fyzické paměťové médium, a snížit efektivní náklady na GB při používání paměti jako rychlé vrstvy úložiště. V testu specializované případové studie, ve které nasadili mnoho instancí virtuálních strojů RHEL, však tvrdí, že FbM zvýšil efektivní úložnou kapacitu paměti více než 20krát. To je dáno schopností FbM detekovat datové vzory, jako jsou instance zlatých obrazů RHEL a další aplikační data běžící napříč více instancemi virtuálních strojů.
Pro ochranu dat lze Forsu použít v režimu vysoké dostupnosti (HA), ve kterém vytváří zrcadlový obraz LEM, který chcete chránit, na druhém uzlu. Režim HA považujeme za extrémně užitečný u vysoce hodnotných LEM nebo při použití DRAM jako zálohy úložiště, protože není trvalý.
LEMy můžete také chránit jejich zálohováním na SSD úložné zařízení. Funkci zálohování Forsa s názvem BLINK můžete použít na všech nebo jen na některých LEMech v systému. Stejně jako režim HA vidíme BLINK jako extrémně užitečný u LEMů s vysokou hodnotou nebo při použití DRAM jako zálohy úložiště, protože není trvalý.
Mohou nastat případy, kdy LEM, který chcete vytvořit, překročí kapacitu paměti DRAM nebo SCM na jednom serveru. Pro řešení těchto situací můžete použít Forsa k vytvoření LEM, který zahrnuje dva servery se spuštěným systémem Forsa.
Požadavky pro spuštění Forsy jsou poměrně volné a najdete je na webových stránkách Formulus Black. Požadavky na paměť Intel Optane DC Persistent Memory jsou přísnější, protože je podporována pouze na některých základních deskách a některých modelech jejich nejnovějších procesorů. Pro naše testování použijeme dobře vybavený server Lenovo SR950. SR950, který budeme používat, má 768 GB RAM, 4 procesory 8280M, integrovaný SATA m.2 SSD disk, který bude použit pro bootování, a 12 1.6TB SSD disků Intel P4610 NVMe. V našich předchozích testech jsme zaznamenali působivé výsledky výkonu. V úlohách VDBench byl schopen dosáhnout více než 5 milionů IOPS při čtení 4K a 3.2 milionu IOPS při zápisu 4K. Jedná se o perfektní systém pro testování Forsy, protože nebude omezován žádnými problémy s výkonem CPU. Kompletní recenzi SR950 naleznete zde.
Několik aplikací, jako například SAP HANA, bylo přepsáno nebo upraveno tak, aby využívaly technologii DCPMM, ale drtivá většina nikoli. Kromě potenciálu využít toto extrémně rychlé úložiště Forsa rozšiřuje možnosti DCPMM, protože podporuje funkce, které podnikoví zákazníci vyžadují, jako je HA, zálohování a redukce dat prostřednictvím FbM. Formulus Black Forsa má velký potenciál a těšíme se na spolupráci s ní v naší laboratoři. Schopnost využít technologii SCM bez přepisování nebo změny architektury aplikací by mohla z Forsa udělat skvělou aplikaci pro DCPMM.
Společnost Formulus Black učinila několik odvážných tvrzení, že Forsa je nejrychlejším rozhraním pro blokové úložiště perzistentní paměti na trhu, a tvrdí, že Forsa LEM dokonce překonala nativní souborové systémy perzistentní paměti. Ve StorageReview se těšíme na spolupráci s ním v naší laboratoři a testování těchto tvrzení.
Formulus Black zkušební verze zdarma
Stručný popis produktu Formulus Black (PDF)
Tuto zprávu sponzoruje společnost Formulus Black. Veškeré názory a stanoviska vyjádřené v této zprávě vycházejí z našeho nezaujatého pohledu na daný produkt (produkty).
Amazon