W maju tego roku, podczas konferencji Dell Tech World, Dell PowerScale uruchomił obsługę dysków SSD QLC dla swoich węzłów F600 i F900. Obsługa dysków SSD o pojemności 15.36 TB i 30.72 TB została natychmiast zaakceptowana przez klientów PowerScale, którzy zaczęli kupować te niezwykle gęste węzły PowerScale, gdy stały się one powszechnie dostępne latem. Nowe dyski QLC, obsługiwane przez system OneFS 9.4, oferują klientom optymalną ekonomikę dla obciążeń NAS wymagających wydajności, niezawodności i pojemności, dzięki czemu idealnie nadają się do modelowania finansowego, mediów i rozrywki, sztucznej inteligencji (AI), uczenia maszynowego (ML) i głębokiego uczenia (DL).
W obliczu ciągłego wzrostu ilości nieustrukturyzowanych danych, węzeł F600 o pojemności 246 TB lub F900 o pojemności 737 TB jest bardzo atrakcyjny. Dyski QLC rozszerzają zasoby bazy danych nawet o 2 razy większą pojemność niż poprzednie generacje, zajmując przy tym same wymiary, oszczędzając miejsce w szafie oraz energię i chłodzenie.
Dyski QLC stają się częścią ogólnego systemu zarządzania cyklem życia w ramach OneFS, dając PowerScale przewagę nad konkurencją pod względem całkowitego kosztu posiadania (TCO). Bezproblemowa integracja węzłów z dyskami QLC z istniejącymi klastrami PowerScale umożliwia klastrom przejmowanie nowych obciążeń. Aby sprostać wymaganiom dotyczącym pojemności pamięci masowej, wydajności i optymalizacji kosztów dla obecnych obciążeń, a także sprostać nieprzewidywalnym wymaganiom przyszłości, systemy PowerScale zapewniają klientom wybór, skalowalność i elastyczność.
Wytrzymałość i długowieczność
Nie jest nowością, że zainteresowanie i rozwój technologii dysków SSD gwałtownie wzrosły w ciągu ostatnich kilku lat, ale zawsze istniała obawa, że dyski SSD nie mają takiej samej żywotności jak dyski HDD. Obserwujemy zmianę w tym sposobie myślenia, szczególnie w firmie Dell Technologies. Niedawno opublikowaliśmy podcast z Davidem Noyem, wiceprezesem ds. zarządzania produktami w firmie Dell, poświęcony dyskom SSD o dużej pojemności.
David wyjaśnił, że zapisywanie danych na dyskach QLC w PowerScale odbywa się oszczędnie, aby zapewnić trwałość, a Dell ostrożnie podchodzi do sposobu użytkowania dysków, ponieważ dane są zapisywane w dużych ilościach operacji wejścia/wyjścia, a dane są przetwarzane jeszcze przed zapisem na dysk. Na podstawie uzyskanych wyników Dell przewiduje około 14 lat trwałości bez awarii dysków.
QLC umożliwia ogromne zwiększenie wydajności PowerScale
Dell PowerScale słynie z zestawu funkcji, który oferuje skalowalność, elastyczność i prostotę. Klienci mogą zacząć od jednego obciążenia, takiego jak konsolidacja współdzielonych plików lub przechowywanie danych na różnych nośnikach, a następnie skalować system OneFS w celu obsługi różnych obciążeń, wykorzystując prostą, przypominającą chmurę architekturę pamięci masowej z jedną pulą.
Firma Dell zapewniła sobie większą elastyczność i wybór, wprowadzając dyski flash QLC (Quad-Level Cell) o pojemności 15 TB i 30 TB do modeli all-flash PowerScale F900 i F600. W zależności od obciążenia, Dell przewiduje wzrost wydajności do 25% lub więcej w przypadku odczytu strumieniowego z węzłami all-flash w kolejnej wersji systemu PowerScale OneFS. Dzięki ciągłym ulepszeniom w zakresie niezawodności i wydajności w technologii QLC Gen 2, klienci mogą uzyskać większą ekonomiczność w przypadku szybkich obciążeń NAS wymagających wydajności i pojemności. Obsługa dysków QLC o pojemności 30 TB pozwala firmie Dell zwiększyć gęstość w modelach PowerScale F600 i PowerScale F900 oraz obniżyć koszty pamięci flash dla klientów.
Dyski Solidigm P5316 QLC
Nie jest tajemnicą, że dyski QLC używane w systemach all-flash PowerScale F600 i PowerScale F900 to dyski Solidigm D5-P5316. Modele D5-P5316 zapewniają prędkość odczytu sekwencyjnego do 7 GB/s, natomiast modele o pojemności 30.72 TB oferują wyższą prędkość zapisu, sięgającą 3.6 GB/s. W przypadku losowych odczytów 4K, Solidigm podaje prędkość 800 000 IOPS dla wszystkich modeli. Dysk charakteryzuje się również wskaźnikiem DWPD (liczba zapisów na sekundę) na poziomie 0.41, 5-letnią gwarancją oraz szeregiem zaawansowanych zabezpieczeń, w tym sprzętowym szyfrowaniem AES-256, sanityzacją NVMe i pomiarem oprogramowania układowego.
Dyski QLC są również wyposażone w 144-warstwową pamięć QLC NAND, co pozwoli obniżyć koszty przy jednoczesnym zachowaniu modeli o dużej pojemności i wysokiej wydajności. Dyski te idealnie sprawdzają się w środowiskach wymagających optymalizacji i przyspieszenia pamięci masowej w obciążeniach centrów danych, takich jak sieci dostarczania treści (CDN), infrastruktura hiperkonwergentna (HCI) i Big Data. Podsumowując, dyski Solidigm QLC zapewniają doskonałą równowagę między pojemnością, wydajnością i ceną.
Pojemność surowa PowerScale F900/F600 QLC
| Projekt podwozia (na węzeł) | Surowa pojemność na węzeł | Surowa pojemność dla maksymalnej konfiguracji klastra (252 węzły) | |
| F900 | 2U z 24 dyskami SSD NVMe | 737.28 TB z dyskiem QLC o pojemności 30.72 TB
368.6 TB z dyskiem QLC o pojemności 15.36 TB |
185.79 PB z 30.72 TB QLC
92.89 PB z 15.36 TB QLC |
| F600 | 1U z 8 dyskami SSD NVMe | 245.76 TB z dyskiem QLC o pojemności 30.72 TB
122.88 TB z dyskiem QLC o pojemności 15.36 TB |
61.93 PB z 30.72 TB QLC
30.96 PB z 15.36 TB QLC |
Dell PowerScale OneFS
Mówiąc o PowerScale, należy wspomnieć przynajmniej o OneFS, fundamentalnym elemencie infrastruktury skalowalnej poziomo, na którym opierają się wszystkie rozwiązania pamięci masowej Dell PowerScale NAS. OneFS to w pełni symetryczny system plików bez pojedynczego punktu awarii. Wykorzystuje klastrowanie do skalowania wydajności i pojemności, umożliwiając przełączanie awaryjne między dowolnymi systemami oraz wiele poziomów redundancji wykraczających poza możliwości RAID.
OneFS redukuje obciążenie związane z zarządzaniem pamięcią masową poprzez eliminację złożoności i włączenie funkcji samonaprawiania. OneFS oferuje również paralelizm na głębokim poziomie systemu operacyjnego, dzięki czemu praktycznie każda kluczowa usługa systemowa jest rozproszona na wielu jednostkach sprzętowych. Taka konstrukcja pozwala OneFS na skalowanie w każdym wymiarze wraz z rozbudową infrastruktury. Biorąc pod uwagę szybki wzrost gęstości pamięci masowej i rosnącą wydajność, OneFS został zaprojektowany z myślą o rozbudowie do skali wielopetabajtowej, zapewniając jednocześnie większą niezawodność niż tradycyjne systemy pamięci masowej.
System OneFS idealnie nadaje się do aplikacji „big data” opartych na plikach i nieustrukturyzowanych w środowiskach korporacyjnych, w tym do obsługi katalogów domowych na dużą skalę, współdzielonych plików, archiwów, wirtualizacji i analityki biznesowej. System OneFS jest szeroko stosowany w wielu branżach intensywnie wykorzystujących dane, takich jak energetyka, usługi finansowe, usługi internetowe i hostingowe, Business Intelligence, inżynieria, produkcja, media i rozrywka, bioinformatyka, badania naukowe i inne środowiska obliczeniowe o wysokiej wydajności.
Wydajność Dell PowerScale QLC
Choć wzrost pojemności jest wyraźny, a zapotrzebowanie klientów oczywiste, sama gęstość infrastruktury nie wystarczy, aby osiągnąć ten cel. Klienci chcą również mieć pewność, że wydajność klastra zaspokoi ich obciążenia. Aby lepiej zrozumieć, jak dyski SSD QLC wypadają w porównaniu z tradycyjnymi dyskami SSD TLC w PowerScale, współpracowaliśmy z zespołem laboratoryjnym firmy Dell, aby zrozumieć te profile wydajności.
Na podstawie wewnętrznych danych testowych firmy Dell rozwiązanie PowerScale z napędami QLC zapewnia:
- Lepsza wydajność przy poborze mocy mniejszym o połowę i przestrzeni w szafie wymaganej na TB w porównaniu z obecnym węzłem o największej pojemności.
- Do 2 razy większa pojemność klastra w porównaniu z obecnymi dyskami all-flash.
- Do 2 razy większa gęstość węzłów w porównaniu z obecnymi dyskami all-flash.
- Do 19 procent niższa cena za TB w porównaniu z obecnymi dyskami all-flash.
Węzły PowerScale zbudowane z dysków QLC zapewniają taką samą wydajność jak dyski TLC, wymagając jedynie o połowę mniej energii i miejsca w szafie rack. Dyski QLC oferują również o 19% niższą cenę za TB, co przekłada się na lepszą ekonomiczność i wartość. Węzły z obsługą QLC osiągały wyniki na poziomie parzystości lub nieco lepsze niż węzły z obsługą TLC w testach przepustowości i obciążeniach SPEC.
Aby jak najdokładniej zmierzyć wydajność, koncentrując się na samych dyskach, środowisko testowe wykorzystało ten sam sprzęt, jedynie zamieniając dyski. Firma Dell użyła dwóch węzłów F600 z systemem OneFS 9.4.0.007. Chociaż dwa węzły nie są tradycyjnym ani obsługiwanym rozwiązaniem u klienta, udało się precyzyjnie zmierzyć wydajność między każdą konfiguracją.
W teście skupiającym się na sekwencyjnej przepustowości dużych bloków, węzły miały obciążenie 128 KB w celu pomiaru prędkości odczytu. Oryginalne dyski SSD QLC zaoferowały w tym przypadku wzrost wydajności o 4.18%. Przy rozmiarze transferu 512 KB w celu pomiaru wydajności zapisu, dyski SSD QLC wykazały lepszy wzrost prędkości zapisu o 4.56%. Zmniejszając rozmiar transferu do 4 KB dla losowego obciążenia odczytu, dyski SSD QLC nieznacznie wyprzedziły dyski SSD TLC, uzyskując poprawę o 0.47%. Przechodząc do obciążenia wyłącznie zapisem i utrzymując losowy rozmiar transferu 4 KB, dyski SSD TLC i QLC osiągnęły wynik porównywalny, ze zmianą na poziomie 0.00%.
Kolejna partia danych koncentruje się na obciążeniach losowego odczytu i zapisu 32 KB. Tutaj ponownie widzimy minimalną różnicę w wydajności między konfiguracjami TLC i QLC węzłów PowerScale F600. W przypadku obciążeń losowego odczytu 32 KB dyski SSD QLC uzyskały wzrost o 1.88% w porównaniu z dyskami SSD TLC. W przypadku losowego zapisu 32 KB dyski SSD QLC wykazały poprawę o 2.67% w porównaniu z dyskami SSD TLC. Na koniec przeprowadzamy test przepustowości współbieżnej 20 MB, mierzący wydajność odczytu i zapisu, przesyłając miliony plików. W tym przypadku dyski SSD QLC zaoferowały wzrost wydajności odczytu o 1.45% i wzrost wydajności zapisu o 2.32%.
Nasza kolejna grupa testów odchodzi od tradycyjnych prędkości i wprowadza obciążenia syntetyczne do testów SPEC obejmujących różne scenariusze aplikacji. Obejmuje to testy SPEC Software Build, SPEC Electronic Design Automation i SPEC Genomics. To porównanie wydajności nie skupia się na szybkości dwuwęzłowej kompilacji F600, a bardziej na różnicach między dwoma typami dysków SSD. Mając to za sobą, przechodzimy najpierw do metryk SPEC 2020 SWB, gdzie konfiguracja dysków SSD QLC odnotowała spadek wydajności o -2.27%. W teście SPEC 2020 EDA dyski SSD QLC utrzymały niewielką różnicę w wydajności, spadając jedynie o -1.69%. W ostatniej sekcji dotyczącej testu SPEC 2020 Genomics, różnica między dyskami SSD QLC nadal się zmniejszała, osiągając zaledwie -1.32%.
Analizując te testy wydajności, udało nam się przedstawić kluczowe wnioski dla klientów Dell PowerScale rozważających przejście na systemy oparte na procesorach QLC. W przypadku obciążeń syntetycznych o dużych i małych blokach, obciążeń współbieżnych oraz obciążeń aplikacji SPEC, typ dysku ma minimalny wpływ na wydajność. W każdym z tych obszarów dyski osiągały wyniki zbliżone do siebie, a w niektórych przypadkach użycia nieznacznie przewyższały dyski SSD TLC.
Ostatnim obszarem, niezwiązanym wyłącznie z wydajnością, ale mierzącym prędkość dysku, jest szybkość odbudowy węzła F600 w przypadku awarii pojedynczego dysku. W tym obszarze firma Dell zmierzyła prędkość odbudowy węzła F600 z dyskami TLC na poziomie 681 GB/h, podczas gdy dyski SSD QLC odbudowywały się z szybkością 720 GB/h.
Uwagi końcowe
Kilka tygodni temu firma Dell Technologies po raz siódmy z rzędu została uznana za lidera w raporcie Gartner Magic Quadrant 2022 w kategorii rozproszonych systemów plików i obiektowej pamięci masowej. Co więcej, raport przyznał firmie Dell najwyższą pozycję w kwadrancie „liderów”. Co więcej, Gartner szacuje, że do 2026 roku duże przedsiębiorstwa potroją swoją pojemność na nieustrukturyzowane dane w swoich siedzibach. Aby sprostać temu ciągłemu wzrostowi, organizacje potrzebują skalowalnych, łatwych w zarządzaniu rozwiązań pamięci masowej, które oferują wgląd w dane klientów.
W tym artykule przyjrzeliśmy się bliżej problemowi skalowalności. Dell mądrze zainwestował w system OneFS, obsługując dyski SSD QLC w węzłach F600 i F900. W systemie PowerScale F900 oznacza to 737.28 TB pojemności pamięci flash na węzeł z dyskami SSD o pojemności 30.72 TB. Po rozwiązaniu równania dotyczącego pojemności i gęstości, pojawia się kolejne pytanie: czy systemy oparte na dyskach QLC poradzą sobie z dużymi obciążeniami?
Odpowiedź brzmi: zdecydowanie tak. Porównując systemy Dell PowerScale między sobą – jeden z dyskami SSD TLC, a drugi z QLC – nigdy nie obserwujemy różnicy w obciążeniu przekraczającej pięć procent. Oznacza to, że pod względem wydajności aplikacji praktycznie nie ma różnicy. Nawet w sytuacji odzyskiwania, takiej jak awaria pojedynczego dysku, węzeł PowerScale F600 nie odnotował wydłużenia czasu odbudowy. Dell dobrze poradził sobie z zaprojektowaniem PowerScale tak, aby dostosować się do technologii pamięci masowej. Dzisiaj mówimy o dyskach SSD QLC, ale jutro może on wykorzystywać zasoby chmury w ramach projektu Alpine, czyli działania firmy Dell mającego na celu przeniesienie oprogramowania pamięci masowej do chmury.
Sponsorem tego raportu jest firma Solidigm. Wszystkie poglądy i opinie wyrażone w niniejszym raporcie opierają się na naszej obiektywnej opinii na temat rozpatrywanego produktu/produktów.
Amazon