私たちは Graid SupremeRAID カードとソフトウェアを何度も検討しましたが、Graid が可能にする究極のストレージ パフォーマンスに常に感銘を受けています。従来のハードウェア RAID とソフトウェア RAID の両方には、パフォーマンスの点で多くの要望が残されているため、より優れたネズミ捕りを備えた Graid の登場への扉が開かれています。現在、Gen5 SSD が大量に出荷されているため、フラッシュを飛ばしたときに何が可能になるかを確認するために、設備の整ったサーバーを構築しました。
なぜ Graid SupremeRAID とハードウェア RAID を使うのでしょうか?
Graid ソリューションは、GPU とソフトウェア デファインド ストレージ (SDS) スタックの 2 つのコア要素で構成されます。 RAID カードと同様に、GPU はドライブ管理とデータ保護タスクのほとんどを CPU から解放し、CPU を解放してアプリケーションを実行できるようにします。ただし、RAID カードとは異なり、SupremeRAID ははるかに効率的です。追加のケーブル接続や複雑なシャーシ構成を必要とせずに、PCIe バス経由でドライブに直接アドレス指定します。また、GPU は RAID カードの ASIC よりも動的であるため、Graid によるパフォーマンス スケーリングが大幅に向上します。
スケーリングの利点は、サーバー内のボトルネックが発生している場所を確認するとすぐにわかります。現在の RAID カードは Gen4 に制限されており、最高速度は 28GB/秒です。 4 つのまともな Gen24 SSD では、32 つの RAID カードが飽和状態になる可能性があります。 XNUMX ベイ サーバー内のすべてのドライブを利用するには、システムに複数の RAID カードが必要です。一方、SupremeRAID は XNUMX つのシステムで XNUMX 台のドライブをサポートでき、PCIe スロットの帯域幅制限はありません。
ハードウェア RAID のパフォーマンスの問題は、インターフェイスの世代が上がるたびにさらに複雑になります。 Gen5 SSD をサポートするには、新しいハードウェア RAID ASIC が必要です。しかし、その場合でも、ハードウェア RAID は、上で説明したのと同じスケーリングの問題に悩まされることになります。 SupremeRAID GPU は現在 Gen4 インターフェイスを使用していますが、公平を期すために言うと、これは今のところ単なる Intel/AMD/NVIDIA の問題です。しかし、それでも Gen5 ドライブのパフォーマンスを最大限に引き出すことはできます。これは、最大 260GB/s および 28M IOPS のパフォーマンス レベルを意味します。 Gen5 GPU が市場に投入されると、Graid は IOPS 数値をさらに向上させることができます。
Graid GPUに関する最後の補足事項として、現在、同社の実装のほとんどはNVIDIA A2000 GPUを搭載したSR-1010製品で行われています。ここで強調しておきたいのは、GraidはSupremeRAIDに高価で入手困難なGPUを必要とせず、外部電源も必要としないということです。もしユーザーが何らかの理由で別のカードを希望する場合でも、Graidのソフトウェアは、当社のラボでA2に搭載してテストしたほぼすべてのNVIDIA製チップで優れた結果を示しました。いずれにせよ、GPUの取り付けは簡単で、追加のバッテリーも不要です。
なぜ Graid SupremeRAID とソフトウェア RAID を使うのですか?
ソフトウェア RAID は、初期の NVMe RAID カードのコスト、複雑さ、および中程度のパフォーマンスのため、近年勢いを増しています。 NVMe SSD をグループ化してオンラインにするための迅速かつ簡単な方法が必要なときに、Windows 記憶域スペース、Linux MD、または ZFS RAIDZ を展開するのは罪です。ただし、ハードウェア アクセラレーションを使用しないストレージ ソフトウェアと同様に、コストがかかります。ホスト CPU はドライブ管理とデータ保護を実行し、アプリケーションからサイクルを奪う必要があります。 Graid の GPU ベースの製品にはこの制限がなく、ストレージとサーバー上のアプリケーションの両方で可能な限り最高のパフォーマンスが保証されます。
さらに、ソフトウェア RAID では、オペレーティング システムの選択によって選択肢が制限されます。 Graid は、6 種類以上の Linux ディストリビューションや Windows を含む、ほぼあらゆる環境で動作します。公平を期すために言うと、Graid はソフトウェア RAID よりも動作させるのに少し手間がかかります。 GPU をシステムにインストールする必要がありますが、追加の労力はおそらく無視できる程度です。ただし、以下に示すように、リターンは驚くべきものです。 SupremeRAID はソフトウェア RAID よりも桁違いに優れています。
Graid SupremeRAID Gen5 のパフォーマンス
今回のテストでは、Supermicro AS-2125HS-TNRサーバーに、AMD EPYC 9654 CPUを2基、DRAMを384GB、KIOXIAのCM7-R Gen5 SSDを3.84TB×24台搭載してテストを行いました。
SW RAID と Graid の両方でドライブを RAID5 構成に構成しました。ストライプ サイズについては、Graid には 4K ストライプを使用し、mdadm には 4K、64K、および 512K チャンクを使用しました。ソフトウェア RAID のさまざまなチャンク サイズは、最適化された構成でのピーク 4K 転送速度と、最良の状態でのピーク大ブロック帯域幅を示すために必要でした。これは、パフォーマンスを損なうことなくさまざまなブロック サイズを処理できる Graid にとってはそれほど重要ではありませんでした。
- サーバー: Supermicro AS-2125HS-TNR
- CPU: 2 x AMD EPYC 9654 96 コア プロセッサ x 2
- メモリ: 24 x Samsung M321R2GA3BB6-CQKVS DDR5 4800 MT/s 16GB x 24
- NVMe ドライブ: 24 x KIOXIA CM7-R 3.84T KCMY1RUG3T84 x 24
- RAID コントローラー: SupremeRAID SR-1010
- SupremeRAID Driver: 1.5.0-659.g10e76f72.010
- Linux OS: Ubuntu 22.04.1 LTS
| RAID 5 FIO パフォーマンス |
||||
| ホイール試乗 | SW RAID5 4KB チャンク |
SW RAID5 64K チャンク |
SW RAID5 512K チャンク |
SupremeRAID 4KB ストライプ |
| 1MBシーケンシャルライト(192T/16Q) | 1.22GB /秒 | 3.51GB /秒 | 801MB /秒 | 148GB /秒 |
| 1MB シーケンシャルリード (192T/16Q) | 21.8GB /秒 | 279GB /秒 | 235GB /秒 | 279GB /秒 |
| 64Kランダム書き込み(192T/16Q) | 822MB /秒 | 627MB /秒 | 795MB /秒 | 30.2GB /秒 |
| 4Kランダム書き込み(192T/32Q) | 49.8k IOPS (61.6ms) | 205k IOPS (15.01ms) | 78.7k IOPS (39ms) | 2.02万IOPS（1.52ミリ秒） |
| 4Kランダムリード(192T/32Q) | 5.6万IOPS（1.1ミリ秒） | 5.5万IOPS（1.11ミリ秒） | 5.53万IOPS（1.11ミリ秒） | 28.5万IOPS（22ミリ秒） |
ソフトウェア RAID と Graid のパフォーマンスを比較すると、非常に目を見張るものがありました。ピーク帯域幅に関しては、4K ではピーク読み取り帯域幅が低かったため、この評価中に mdadm チャンク サイズを 64K から 512K および 4K に増やすことになりました。 Mdadm は全体的には優れていませんでしたが、最高のシーケンシャル読み取り速度は 64K チャンク サイズで、279GB/s を測定し、Graid HW RAID 構成の速度と一致しました。 SW RAID のシーケンシャル書き込みパフォーマンスは、3.51K チャンク サイズで 64GB/s に達しましたが、148GB/s を測定した Graid とは比べものになりませんでした。
64K の大ブロックのランダム書き込み転送に移行すると、SW RAID の範囲は 627MB/s から 822MB/s でしたが、Graid はそれを驚異的に超え、30.2GB/s を測定しました。
最後の領域では、ランダム 4K 転送速度を確認し、4K チャンク サイズで最大の SW RAID パフォーマンスを測定し、5.6 ミリ秒で 1.1 万 IOPS を測定しました。 Graid は、この同じテストで 28.5 万 IOPS という驚異的な結果をもたらしました。 4K 書き込み速度は、64 ミリ秒で 205 万 IOPS の Graid と比較して、15.01K チャンクで最高の SW RAID パフォーマンスを示し、2.02 ミリ秒で 1.52 IOPS を測定しました。
最終的な考え
私たちは、専用のハードウェア カードからさまざまなソフトウェア ベースのソリューションに至るまで、最新の RAID のほぼすべてを実際に扱ってきました。また、3 つの異なる GPU、さまざまな SSD メディア タイプ、NVMe インターフェイスにわたって Graid ソリューションを何度もテストしました。公平を期すために言うと、バックアップとリカバリ、大規模なデータレイク、ファイル共有など、深刻なパフォーマンス要件を持たない多くのデータセットは、これらのソリューションのいずれでも完全に満足できるでしょう。しかし、アプリケーションが基盤となるフラッシュへのフルチルト アクセスを必要とする場合、Graid はまったく別のレベルで動作します。
ほとんどのお客様は NVMe ハードウェアを見て、何があってもパフォーマンスが優れていると想定していますが、ドライブが結合され、その上に RAID 層が追加されたときにシステムがどのように動作するかを理解することが重要です。 Linux 環境では、ソフトウェア RAID は NVMe デバイス、特に Gen5 SSD に対応する上で限界を示しています。
個々のドライブのパフォーマンスは強力ですが、すべての RAID ソリューションが最適であるわけではありません。最適化された構成を相互に比較すると、Graid は 279 台の KIOXIA CM148-R Gen24 SSD 全体で読み取り 7GB/s、書き込み 5GB/s を超える帯域幅を提供しましたが、SW RAID は読み取り 279GB/s、書き込み 3.51GB/s を管理しました。 4K ランダム転送では、Graid からの読み取り 28.5 万 IOPS、書き込み 2.02 万 IOPS という驚異的な結果が見られましたが、SW RAID では読み取り 5.6 万 IOPS、書き込み 205 IOPS にすぎません。 SW RAID は一部の環境では「十分に高速」かもしれませんが、可能な限り最高のパフォーマンス レベルを要求する環境では Graid の SupremeRAID とほとんど比較できません。
このように単一ホストで NVMe SSD のパフォーマンスを最大化するために、Graid SupremeRAID Gen5 ソリューションに対応できるものは市場にありません。これは素晴らしいことであり、このテストでは、安価な NVIDIA A2000 GPU で作業を行っています。 Gen5 フラッシュへの投資を最大限に活用したいと考えている組織は、Graid の PoC に参加して、自社のテクノロジーがどれほど大きな影響を与えるかを確認することが賢明です。
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