Nel data center è in corso una corsa senza fine tra processori e storage. Negli ultimi dieci anni, i processori hanno aumentato il numero di core che contengono da uno o due a 8, 16, 32 o addirittura 64. Le tecnologie di storage in questo periodo hanno ridotto drasticamente la latenza e aumentato il throughput dei dati. Tuttavia, la realtà è che troppi cicli della CPU vengono sprecati aspettando che i dati risiedano sui dispositivi PCIe o sullo storage di rete. Stiamo raggiungendo un punto di svolta con l'emergere di un nuovo tipo di hardware di archiviazione: Storage Class Memory (SCM). SCM risiede sul canale di memoria, che non è ostacolato dalle limitazioni di latenza e larghezza di banda dei dati dell'archiviazione periferica. Essere sul canale di memoria colloca SCM molto più vicino alla CPU, il che significa che dispone di più "corsie" simultanee per trasferire i dati alle CPU moderne. Ciò aumenta in modo significativo la velocità con cui il processore può accedere ai dati.
Poiché SCM è molto più veloce della comune soluzione di storage per data center, ha la capacità di rimodellare il modo in cui utilizziamo lo storage. Sebbene SCM abbia il potenziale per mettere lo storage in testa alla corsa tecnologica dei data center, riuscirà a farlo solo se riusciremo a trarne vantaggio, il che è del tutto possibile con la capacità ideata di sfruttare in modo efficace la potenza di SCM per lo storage dei dati. In questo articolo illustreremo cos'è l'SCM e discuteremo ciò che lo rende così trasformativo: la promessa di questa tecnologia, il nostro processo di test e il motivo per cui riteniamo che possa essere trasformativo nel data center.
Uno dei problemi di molte nuove tecnologie hardware è che spesso richiedono la riscrittura o la riprogettazione di applicazioni o servizi per poterne sfruttare appieno le potenzialità. Un esempio lampante è rappresentato dalla necessità di scrivere codice multithread per sfruttare i processori multi-core al loro debutto. La stessa situazione si è presentata con SCM, finché un'azienda, Formulus Black , non ha ideato un modo per consentire alle applicazioni esistenti e non modificate di utilizzare SCM per migliorare le prestazioni. Formulus Black ha sviluppato un software di gestione della memoria che presenta un dispositivo a blocchi standard conforme a POSIX, permettendo alle applicazioni di sfruttare SCM senza alcuna modifica. I primi test condotti da Formulus Black dimostrano che le applicazioni che utilizzano storage basato su SCM ottengono notevoli miglioramenti delle prestazioni. Verificheremo e quantificheremo questi miglioramenti nei laboratori di StorageReview.com.
Prima di approfondire i dettagli di Formulus Black, offriamo un breve aggiornamento di SCM e del suo background. SCM è molto diverso da qualsiasi altro sistema di archiviazione server che abbiamo visto in quanto i processori vi accedono tramite il bus di memoria tramite slot DIMM, anziché tramite un bus periferico (come nel caso di NVMe e SSD/HDD) e questo metodo di archiviazione del processore l’accesso si traduce in una sostanziale diminuzione della latenza. A differenza della DRAM (che non è persistente), SCM conserverà le informazioni dopo un'interruzione di corrente o dopo un riavvio. Sebbene SCM abbia altre funzionalità rispetto alle tecnologie SSD/HDD, la velocità con cui è possibile accedervi e la sua persistenza sono di gran lunga le più importanti.
Lo sviluppo della tecnologia SCM ha richiesto molto tempo. Poiché non è possibile semplicemente inserire la memoria NAND (attualmente utilizzata nei dispositivi SSD) negli slot DIMM e aspettarsi prestazioni ottimali, è stato necessario sviluppare una nuova tipologia di semiconduttori. Intel è stata all'avanguardia nella tecnologia SCM con il suo chip 3D XPoint, utilizzato nella linea di prodotti Optane DC Persistent Memory .
I primi test condotti da Intel mostrano che 3D XPoint è 100 volte più veloce della NAND, ma solo 10 volte più lento della DRAM. Nonostante sia molto più lento della DRAM, 3D XPoint supporta dispositivi con capacità maggiore, costa meno e, come notato, ha la persistenza dei dati, cosa che la DRAM non ha. Sebbene sul mercato siano presenti diversi prodotti SCM PMEM, per semplicità e poiché Intel sembra essere il leader nel settore in questo momento, in questo articolo ci concentreremo sulla sua offerta SCM.
Una volta che i prodotti SCM sono diventati disponibili, le aziende hanno dovuto capire il modo migliore per sfruttare questa tecnologia, e Formulus Black ha fatto proprio questo con Forsa . Forsa è uno stack software che consente la creazione e la gestione di un dispositivo a livello di blocco chiamato memoria logica estesa (LEM), utilizzando SCM o DRAM come supporti di memoria fisica. Dato che una LEM è conforme a POSIX, un'applicazione può utilizzarla direttamente; è possibile montarvi un filesystem standard oppure può essere utilizzata da una macchina virtuale (VM). Per chiarezza, Forsa può essere utilizzato anche con DRAM, ma i test che effettueremo nel nostro laboratorio StorageReview.com saranno eseguiti con Optane DC Persistent Memory (DCPMM).
Esistono altri driver di dispositivo a livello di blocco per DCPMM ma, a differenza di altri dispositivi a livello di blocco, Formulus Black ha dotato il LEM di funzionalità di archiviazione aziendale come integrità dei dati, riduzione dei dati in tempo reale, cloni, istantanee, alta disponibilità, ecc. Queste funzionalità possono essere utilizzato (indipendentemente dal fatto che il LEM venga utilizzato da una VM) come file system o direttamente da un'applicazione. Inoltre, FORSA affronta le complessità tipiche dell'utilizzo del canale di memoria, ad esempio il fatto che DCPMM stock non riconosce NUMA, mentre i LEM FORSA sono consapevoli NUMA grazie alla loro architettura NURA. Ad esempio, invece di dover effettuare il provisioning e gestire quattro regioni di archiviazione SCM separate sul server Lenovo SR950 nel nostro laboratorio di test, Forsa mappa tutte le regioni di memoria SCM su tutti i nodi NUMA su un server multi-socket e consente di effettuare il provisioning e gestire LEM basati sull'utilizzo della capacità SCM totale di tutti.
Creare e abilitare LEM con le funzionalità aziendali sopra menzionate è molto semplice, poiché Forsa dispone di un'interfaccia utente intuitiva basata sul Web. Tuttavia, poiché Formulus Black ha una mentalità API-first, è possibile accedere a tutte le funzionalità di gestione LEM tramite la loro API RESTful.
Per garantire l'integrità dei dati, Forsa dispone di un Central Fault Tolerance Manager (CFTM) che esegue il controllo degli errori di memoria e la sostituzione dei blocchi danneggiati (BBR).
Migliorando l'efficienza dei dati, Formulus Black offre anche una funzionalità di riduzione dei dati, un algoritmo in linea in tempo reale che utilizza la tecnologia proprietaria Formulus Bit Marker (FbM) per ridurre i dati duplicati. I primi test condotti da Formulus Black indicano che FbM può aumentare la quantità di dati grezzi che possono essere archiviati nello stesso supporto di memoria fisica e ridurre il costo effettivo per GB derivante dall'utilizzo della memoria come livello di archiviazione veloce. In un test di nicchia in cui sono state distribuite molte istanze di VM RHEL, tuttavia, affermano che FbM ha aumentato la capacità di archiviazione effettiva della memoria di oltre 20 volte. Ciò è dovuto alla capacità di FbM di rilevare modelli di dati come istanze di immagini golden di RHEL e altri dati applicativi in esecuzione su più istanze di macchine virtuali.
Per la protezione dei dati, Forsa può essere utilizzato in modalità High Availability (HA) in cui crea un'immagine speculare del LEM che si desidera proteggere su un secondo nodo. Riteniamo che la modalità HA sia estremamente utile con LEM di alto valore o quando si utilizza DRAM come supporto di archiviazione, poiché non è persistente.
Puoi anche proteggere i LEM eseguendo il backup su un dispositivo di archiviazione SSD. La funzionalità di backup di Forsa, BLINK, è quella che puoi utilizzare su tutti, o solo su alcuni, dei LEM su un sistema. Come la modalità HA, vediamo che BLINK è estremamente utile con LEM di alto valore o quando si utilizza DRAM come supporto di archiviazione poiché non è persistente.
Potrebbero esserci casi in cui il LEM che desideri creare supera la capacità della DRAM o dell'SCM su un singolo server. Per soddisfare queste situazioni, puoi utilizzare Forsa per creare un LEM che si estende su due server che eseguono Forsa.
I requisiti per eseguire Forsa sono piuttosto flessibili e si possono trovare sul sito web di Formulus Black. I requisiti per la memoria persistente Intel Optane DC sono più restrittivi, poiché è supportata solo su determinate schede madri e su alcuni modelli dei processori più recenti. Per i nostri test, utilizzeremo un server Lenovo SR950 ben equipaggiato. L'SR950 che useremo ha 768 GB di RAM, 4 CPU 8280M, un SSD SATA m.2 integrato che verrà utilizzato per l'avvio e 12 SSD Intel P4610 NVMe da 1.6 TB. Nei nostri test precedenti, abbiamo ottenuto risultati prestazionali impressionanti. Nei carichi di lavoro VDBench, è stato in grado di fornire oltre 5 milioni di IOPS in lettura 4K e 3.2 milioni di IOPS in scrittura 4K. Questo è il sistema perfetto per testare Forsa, poiché non sarà limitato da problemi di prestazioni della CPU. Una recensione completa dell'SR950 è disponibile qui.
Alcune applicazioni, come SAP HANA, sono state riscritte o modificate per sfruttare la tecnologia DCPMM, ma la stragrande maggioranza non lo ha fatto. Oltre ad avere il potenziale per utilizzare questo storage estremamente veloce, Forsa estende le funzionalità di DCPMM poiché supporta le funzionalità richieste dai clienti aziendali, come HA, backup e riduzione dei dati tramite FbM. Formulus Black Forsa ha molte promesse e non vediamo l'ora di lavorarci nel nostro laboratorio. La capacità di sfruttare la tecnologia SCM senza riscrivere o riprogettare le applicazioni potrebbe rendere Forsa l'applicazione killer per DCPMM.
Formulus Black ha fatto alcune affermazioni audaci riguardo al fatto che Forsa sia l'interfaccia di archiviazione a blocchi più veloce per la memoria persistente sul mercato e afferma che i LEM Forsa hanno addirittura superato i file system nativi della memoria persistente. Noi di StorageReview non vediamo l'ora di lavorarci nel nostro laboratorio e di testare queste affermazioni.
Prova gratuita di Formulus Black
Scheda informativa sul prodotto Formulus Black (PDF)
Questo rapporto è sponsorizzato da Formulus Black. Tutti i pareri e le opinioni espressi in questo rapporto si basano sulla nostra visione imparziale dei prodotti in esame.
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