ScaleFlux je společnost, která se zaměřuje výhradně na výpočetní úložiště, konkrétněji na výpočetní úložiště ve velkém měřítku. Společnost to dělá primárně se svými ScaleFlux Computational Storage Drives (CSD). Jak jste asi uhodli z názvu, CSD je NVMe SSD integrovaný s výpočetními enginy, které mohou zlepšit výkon disku a systému. Výpočetní úložiště však znamená mnoho různých věcí, v závislosti na tom, s kým mluvíte. V této recenzi se nahlédneme do perspektivy ScaleFluxu v podobě ScaleFlux CSD 2000.
Co je výpočetní úložiště?
O výpočetním úložišti píšeme na StorageReview již několik let. Stručně řečeno, výpočetní úložiště znamená převzetí výpočetních zdrojů (které nepatří do výpočetní a/nebo paměťové architektury systému) a jejich umístění do samotného úložiště.
Někdy jsou tyto výpočetní prostředky umístěny také mezi hostitelem a úložištěm. To může snížit přesun dat, ulevit výpočetním prostředkům systému a potenciálně zvýšit výkon nebo alespoň konzistenci výkonu. Na trhu s výpočetním úložištěm se však podílí mnoho dodavatelů, takže je důležité si uvědomit, že termín „výpočetní úložiště“ může v závislosti na produktu znamenat velmi odlišné věci.
ScaleFlux CSD 2000 a výpočetní úložiště
ScaleFlux CSD se odlišuje zavedením enginů pro kompresi/dekompresi datových cest. Podle společnosti to může efektivně zčtyřnásobit kapacitu a zdvojnásobit výkon. To samozřejmě za předpokladu, že data jsou komprimovatelná, což je pro dobré fungování této platformy zásadní. Za předpokladu, že jsou splněny vhodné podmínky, se efektivní kapacita stává silným prodejním argumentem.
Je třeba také argumentovat cenou a hustotou. Společnost ScaleFlux odhaduje, že kompresí dat a dosažením vyšší efektivní kapacity mohou organizace ušetřit až 50 % nákladů na flash paměť. Díky kompresi mohou také nabídnout „více“ flash paměti ve stejném slotu.
Cena a efektivita nic neznamenají bez výkonu, který ScaleFlux tvrdí, že se dá oproti tradičním SSD zdvojnásobit. Disk se dodává ve verzi pro datová centra i pro škálování dat, ale podívejme se na nejvyšší čísla. Nejvyšší hodnota s kompresí dat 1:1 je 750 tisíc IOPS při čtení 4K a 490 tisíc IOPS při zápisu 4K s kompresí dat 2:1. Pro sekvenční rychlosti se uvádí, že disk dosahuje 3 GB/s v obou kompresích a až 2.3 GB/s při zápisu s kompresí 1:1.
Mezi další rozdíly oproti CSD patří laditelné FTL/FM, které uživatelům umožňují optimalizovat výkon a cenu za GB. Vysoký výkon může vést k problémům s napájením a teplotou, i když je lze omezit, aby se zabránilo přehřátí. Ochrana dat je dnes stále v centru pozornosti a CSD v tomto ohledu tvrdí, že nabízí komplexní ochranu dat a ECC ve všech interních pamětech v datové cestě, a také ochranu proti výpadku napájení.
Abychom se mohli zapojit do této akce CSD se ScaleFlux, existuje několik nevýhod. Jednou z nich je, že disk, který recenzujeme, je Gen 3, v době, kdy tradiční SSD disky migrovaly na PCIe Gen 4. To je řešitelný problém. Dalším problémem je současná podpora ovladačů omezená na Linux. Windows a VMware jsou mimo provoz. Lokalizovaná virtualizace by byla zajímavým případem použití a mohla by přinést výhody v oblasti redukce dat. Doufejme, že se brzy rozšíří podpora.
Klíčové specifikace ScaleFlux CSD 2000
| Faktory tvaru | PCIe AIC a 2.5” U.2 |
| Rozhraní | Blokové úložné zařízení PCIe Gen3 x4 s nízkou latencí |
| NAND média | 3D TLC a 3D QLC |
| Ochrana proti ztrátě napájení | Ano |
| Ochrana dat |
|
| Výkon |
|
| Provozní teplota | 50 °C při 200 lb/min (AIC) 35 °C při 200 lb/min (U.2) |
| Tepelná ochrana | Tepelné škrcení povoleno |
| MTTF | 2 milionu hodin |
| Výpočetní schopnosti |
|
| Softwarová kompatibilita | Pouze Linux OS 2.6 Kernel nebo novější
|
Komprese se ScaleFlux
Hned od začátku jsme chtěli zjistit, jak je implementována komprese. Abyste mohli začít v Linuxu, musíte načíst jejich vlastní ovladač pro zobrazení a interakci s diskem, což je větev běžné sady nástrojů nvme-cli. To vám umožní zobrazit disk tak, jak je, formátovat ho a také interagovat a/nebo upravovat použitelnou kapacitu na základě aktuální datové sady. Níže je uveden rychlý příklad výstupu před a po testování pracovní zátěže. První příkaz „sfx-nvme list“ zobrazuje nainstalovaný disk.
root@storagereview:~# seznam sfx-nvme
Uzlový sériový číslo Model Jmenný prostor Použití Formát FW Revize BUS:slot:funkce
/dev/sfdv0n1 UC1945A7112M CSDU3RF040B1 1 3.20 TB / 3.20 TB 512 B + 0 B 4870 0000:d8:00.0
Po našem prvním kole benchmarků s plně nekomprimovatelnými daty (naše normální pracovní datová sada) vidíme, že disk vykazuje kompresní poměr 1.00.
root@storagereview:~# cat /sys/block/sfdv*/sfx_smart_features/sfx_capacity_stat
volný_prostor fyzická_velikost logická_velikost poměr_kompenzace provisioned_cap příznak_prostoru
2736 6251231232 6251231312 1.00 6251233968 0
Dále jsme přepnuli úroveň komprese vdbench na 4x, což umožnilo disku, aby v zákulisí projevil svou magii. Po dokončení a opětovném dotazování SSD disku vidíme zvětšenou velikost a kompresní poměr 4.10. Dobrou zprávou tedy je, že i s tímto základním protřepáváním disk plní to, co slibuje, pokud jde o funkčnost komprese.
root@storagereview:~# cat /sys/block/sfdv*/sfx_smart_features/sfx_capacity_stat
volný_prostor fyzická_velikost logická_velikost poměr_kompenzace provisioned_cap příznak_prostoru
4728607824 1522626144 6251231312 4.10 6251233968 0
Výkon ScaleFlux CSD 2000
Analýza pracovní zátěže VDBench
Pokud jde o benchmarking úložných zařízení, nejlepší je testování aplikací a syntetické testování je až na druhém místě. I když syntetické testy nepředstavují dokonalou reprezentaci skutečného zatížení, pomáhají stanovit základní parametry úložných zařízení s faktorem opakovatelnosti, který usnadňuje porovnávání konkurenčních řešení.
Tyto úlohy nabízejí řadu různých testovacích profilů, od testů „čtyř rohů“, přes běžné testy velikosti přenosu databáze až po zachycení tras z různých prostředí VDI. Všechny tyto testy využívají společný generátor úloh vdBench se skriptovacím enginem pro automatizaci a zachycení výsledků v rámci velkého clusteru výpočetních testů. To nám umožňuje opakovat stejné úlohy napříč širokou škálou úložných zařízení, včetně flash polí a jednotlivých úložných zařízení.
Náš testovací proces pro tyto benchmarky zaplní celou plochu disku daty a poté rozdělí sekci disku o velikosti rovnající se 25 % kapacity disku, aby simuloval, jak by disk mohl reagovat na pracovní zátěž aplikací. To se liší od testů s plnou entropií, které využívají 100 % disku a uvádějí ho do ustáleného stavu. V důsledku toho budou tyto hodnoty odrážet vyšší trvalé rychlosti zápisu.
Profily:
- Náhodné čtení 4K: 100% čtení, 128 vláken, rychlost čtení 0–120 %
- 4K Náhodný zápis: 100% zápis, 64 vláken, rychlost zápisu 0–120 %
- 64K sekvenční čtení: 100% čtení, 16 vláken, rychlost čtení 0–120 %
- 64K sekvenční zápis: 100% zápis, 8 vláken, rychlost zápisu 0–120 %
- Syntetická databáze: SQL a Oracle
- Trasování úplného klonu VDI a propojených klonů
Pro srovnání se podíváme na ScaleFlux SSD s VDBench odesílajícím nekomprimovatelná data a 4x komprimovatelná data. V náhodném 4K rozlišení nestlačitelný CSD začal pod 100 µs a dosáhl vrcholu 588 893 IOPS s latencí 216 µs. S kompresí byl disk jen o něco pomalejší s vrcholem 573 460 IOPS a latencí 222 µs.
Při náhodném zápisu 4K dosáhl nekomprimovatelný disk vrcholu přibližně 355 K IOPS s časem zhruba 325 µs, než došlo k jeho poklesu. S kompresí se disk většinou držel pod 100 µs s vrcholem přibližně 572 K IOPS a latencí 168 µs.
Při přepnutí na sekvenční úlohy s 64K datovým objemem dosáhl nekomprimovatelný disk pro čtení vrcholu 33 785 IOPS neboli 2.11 GB/s s latencí 473 µs. S kompresí jsme zaznamenali, že disk dosáhl 47 489 IOPS neboli 2.97 GB/s s nižší latencí 336 µs.
Při zápisu 64K běžely obě konfigurace po velkou část testu pod 100 µs. Nekompresní konfigurace dosáhla vrcholu 24 074 IOPS neboli 1.5 GB/s s latencí 643 µs. S 4násobnou kompresí jsme zaznamenali vrchol 36 364 IOPS neboli 2.27 GB/s s latencí 397 µs.
Naše další sada testů zahrnuje naše SQL úlohy: SQL, SQL 90-10 a SQL 80-20. Počínaje SQL byly obě konfigurace dat velmi podobné. Nekomprimovatelná data dosáhla vrcholu 188 269 IOPS a latence 167 µs, zatímco komprimovaná data směrovaná na disk dosáhla vrcholu 190 370 IOPS s latencí rovněž 167 µs.
V SQL 90-10 dosáhl nekomprimovatelný disk ScaleFlux CSD 2000 vrcholu 185 310 IOPS s latencí 172 µs. S 4násobnou kompresí na disku dosáhl vrcholu 220 615 IOPS a latence 144 µs.
SQL 80-20 měl vrchol nekomprimovatelného disku na hodnotě 179 482 IOPS s latencí 177 µs. Při pohledu na kompresi směřující do CSD jsme zaznamenali vrchol 221 851 IOPS s latencí 143 µs.
Další na řadě jsou naše úlohy s Oracle: Oracle, Oracle 90-10 a Oracle 80-20. Počínaje Oraclem dosáhl nekomprimovatelný disk vrcholu 184 048 IOPS a latence 194 µs. U disku s kompresí jsme zaznamenali vrchol 245 385 IOPS a latenci 135 µs.
Oracle 90-10 měly oba počáteční výkon a latenci téměř stejný. Nekompresní verze dosáhla vrcholu 155 641 IOPS s latencí 141 µs. Komprimovaná verze dosáhla vrcholu 175 681 IOPS s latencí 125 µs.
Konfigurace disků Oracle 80-20 Booth začaly s dobou odezvy pod 100 µs. S nekomprimovanými daty dosáhl vrcholu 151 983 IOPS s latencí 144 µs. S komprimovanými daty jsme zaznamenali vrchol 182 640 IOP s latencí 120 µs.
Dále jsme přešli k našemu testu klonování VDI, Full and Linked. Při spouštění VDI Full Clone (FC) dosáhl disk ScaleFlux CSD 2000 bez nekomprimovatelných dat vrcholu 127 616 IOPS s latencí 263 µs. 4násobná komprese zvýšila výkon na 161 543 IOPS s latencí 216 µs.
Počáteční přihlášení do VDI FC nám poskytlo maxima 78 125 IOPS při 379 µs s nekomprimovatelnými daty a 154 077 IOPS při 189 µs s komprimovanými daty.
V pondělí testu VDI FC dosáhl nekomprimovatelný disk vrcholu 62 922 IOPS s latencí 251 µs. Při 4násobné kompresi byl vrchol mnohem vyšší, a to 100 680 IOPS s latencí pouhých 156 µs.
Při spouštění VDI Linked Clone (LC) dosáhl objem nekomprimovatelných dat na disku vrcholu 58 705 IOPS s latencí 271 µs. Když jsme na disk odeslali 4násobnou kompresi, dosáhl vrcholu 81 137 IOPS a latence 196 µs.
VDI LC Initial Login dosáhl disk s nekomprimovatelnými daty maximálního výkonu 36 537 IOPS s latencí 215 µs. Když na disk dorazila 4x komprimovaná data, dosáhl vrcholu 56 739 IOPS a latence 137 µs.
Nakonec s VDI LC Monday Login dosáhl nekomprimovatelný disk vrcholu 48 814 IOPS s latencí 323 µs. S kompresí dosáhl SSD vrcholu 81 799 IOPS s latencí 192 µs.
Závěr
Společnost ScaleFlux se zaměřuje výhradně na výpočetní úložiště. Toho dosahuje především prostřednictvím svých SSD disků, známých jako ScaleFlux Computational Storage Drives (CSD). Jedná se o PCIe Gen3 SSD disky s výpočetními enginy pro zlepšení výkonu a efektivity dat. Společnost má na výběr z několika různých disků, ale pro tuto recenzi jsme se zaměřili na ScaleFlux CSD 2000.
Hlavním rozdílem mezi diskem ScaleFlux a jinými výpočetními úložišti je engine pro kompresi/dekompresi datové cesty. ScaleFlux uvádí čtyřnásobné zvýšení kapacity a zároveň dvojnásobný výkon díky své výpočetní technologii. To nejenže ovlivňuje výkon, ale vzhledem k efektivitě úložiště, když jsou data vysoce komprimovatelná, by to mohlo také snížit náklady na TB SSD úložiště.
Hlavní otázkou tedy je, zda kompresní engine funguje? To bylo snadné ano, protože jsme s kompresí manipulovali hned od začátku testování. Začali jsme se zcela nekomprimovatelnými daty a jak se očekávalo, poměr disku byl 1:1. Přepnutím na kompresní poměr 4X jsme dosáhli komprese disku 4.1:1. Kritický první krok byl splněn kontrolou, než se podívali na výkon.
Nejprve se podívejme na disk bez odesílání nekomprimovatelných dat. Mezi nejvýznamnější patří 589 tisíc IOPS při čtení 4K, 355 tisíc IOPS při zápisu 4K, 2.11 GB/s při čtení 64K a 1.5 GB/s při zápisu 64K. V SQL jsme zaznamenali maxima 188 tisíc IOPS, 185 tisíc IOPS v SQL 90-10 a 179 tisíc IOPS v SQL 80-20. U našich úloh Oracle jsme zaznamenali maxima 184 tisíc IOPS, 156 tisíc IOPS v Oracle 90-10 a 152 tisíc IOPS v Oracle 80-20. V našich testech VDI Clone nám CSD 2000 bez komprese poskytl 128 tisíc IOPS při bootování, 78 tisíc IOPS při počátečním přihlášení a 63 tisíc IOPS při pondělním přihlášení pro úplný klon. V režimu Linked Clone nám disk nabídl 59 tisíc IOPS při bootování, 37 tisíc IOPS při prvním přihlášení a 49 tisíc IOPS při pondělním přihlášení.
Jakmile jsme odeslali 4x komprimovaná data, byli jsme mile překvapeni skokem ve výkonu ve všech testech kromě čtení 4K, kde se rozdíly tak výrazně nelišily. Mezi nejvýznamnější patří 573 tisíc IOPS při čtení 4K, 572 tisíc IOPS při zápisu 4K, 2.97 GB/s při čtení 64K a 2.27 GB/s při zápisu 64K. V SQL jsme zaznamenali maxima 190 tisíc IOPS, 221 tisíc IOPS v SQL 90-10 a 222 tisíc IOPS v SQL 80-20. U Oracle jsme zaznamenali maxima 245 tisíc IOPS, 176 tisíc IOPS v Oracle 90-10 a 183 tisíc IOPS v Oracle 80-20. V našich testech VDI Clone nám ScaleFlux s kompresí nabídl 162 tisíc IOPS při bootování, 154 tisíc IOPS při prvním přihlášení a 101 tisíc IOPS při pondělním přihlášení pro úplné klonování. V případě propojeného klonování nám disk nabídl 81 tisíc IOPS při bootování, 57 tisíc IOPS při prvním přihlášení a 82 tisíc IOPS při pondělním přihlášení.
ScaleFlux CSD 2000 je opravdu zajímavý produkt a naznačuje potenciální otřesy v oblasti tradičních SSD disků, jelikož se výpočetní úložiště prosazuje. CSD existuje již mnoho let, takže koncept není nový. Co pravděpodobně chybí, je provedení. ScaleFlux je ze své strany první z CSD firem, které se nám dostaly do laboratoře. Samotná sebedůvěra ale nestačí, disk musí podávat výkon.
V tomto případě se výkon netýká jen čísel, která vidíte v našich grafech, i když si tam vedl docela dobře. Důkazem toho, že tento SSD disk je jeho schopnost dobře fungovat s komprimovatelnými daty. V našem testování to dělá přesně tak, jak se očekává, a dokonce ve všech testovacích profilech kromě jednoho vykazuje mírné zvýšení výkonu. Aby tento SSD disk dával smysl, stačí jen sladit jeho použití. Komprimovatelná data bezpochyby výrazně profitují z technologie ScaleFlux. Pokud v současné době nepotřebujete podporu virtualizace VMware nebo Windows, rozhodně stojí za to prozkoumat CSD 2000 v PoC (Power of Consumer - Potvrzení o účasti), abyste zjistili, jak moc z něj může profitovat vaše pracovní zátěž.
Amazon