Dell PowerScale se beneficia da economia e do desempenho do QLC SSD

Dell PowerScale lançou o suporte QLC SSD em maio deste ano na Dell Tech World para seus nós F600 e F900. O suporte para os SSDs de 15.36 TB e 30.72 TB foi imediatamente adotado pelos clientes do PowerScale, que começaram a devorar esses nós extremamente densos do PowerScale à medida que se tornavam GA durante o verão. Esses novos drives QLC, compatíveis com a versão OneFS 9.4, oferecem aos clientes economia ideal para cargas de trabalho NAS que exigem desempenho, confiabilidade e capacidade, tornando-os ideais para modelagem financeira, mídia e entretenimento, inteligência artificial (IA), aprendizado de máquina (ML) e aprendizagem profunda (DL).

Dell PowerScale lançou o suporte QLC SSD em maio deste ano na Dell Tech World para seus nós F600 e F900. O suporte para os SSDs de 15.36 TB e 30.72 TB foi imediatamente adotado pelos clientes do PowerScale, que começaram a devorar esses nós extremamente densos do PowerScale à medida que se tornavam GA durante o verão. Esses novos drives QLC, compatíveis com a versão OneFS 9.4, oferecem aos clientes economia ideal para cargas de trabalho NAS que exigem desempenho, confiabilidade e capacidade, tornando-os ideais para modelagem financeira, mídia e entretenimento, inteligência artificial (IA), aprendizado de máquina (ML) e aprendizagem profunda (DL).

Com a explosão contínua de dados não estruturados, o nó F600 com 246 TB brutos ou o F900 com 737 TB brutos é muito atraente. As unidades QLC expandem o data lake com até 2x mais capacidade do que as gerações anteriores na mesma área de ocupação, economizando espaço em rack e energia/resfriamento.

Esses drives QLC tornam-se parte do sistema de gerenciamento de ciclo de vida geral no OneFS, dando ao PowerScale uma vantagem de TCO sobre a concorrência. A integração perfeita de nós com unidades QLC em clusters PowerScale existentes permite que os clusters assumam novas cargas de trabalho. Para atender à capacidade de armazenamento, às necessidades de desempenho e aos requisitos de otimização de custos para as cargas de trabalho de hoje e projetados para as demandas imprevisíveis de amanhã, os sistemas PowerScale fornecem aos clientes opções, dimensionamento e flexibilidade.

Resistência e Longevidade

Não é novidade que o interesse e o crescimento na tecnologia SSD decolaram nos últimos anos, mas sempre houve a preocupação subjacente de que os SSDs não têm a mesma vida útil dos HDDs. Há uma mudança nesse processo de pensamento, especialmente dentro da Dell Technologies. Recentemente, publicamos um podcast com o vice-presidente de gerenciamento de produtos da Dell, David Noy, com foco em SSDs de alta capacidade.

David explicou que a gravação de dados em unidades QLC em PowerScale é feita com moderação para resistência, e a Dell é gentil em como as unidades são usadas em que os dados são gravados em grandes E/S e os dados já são processados ​​antes de serem gravados na unidade. Com base nos resultados, a Dell vê cerca de 14 anos de resistência sem falhas de unidade.

QLC Possibilitando Enormes Ganhos de Capacidade PowerScale

O Dell PowerScale é conhecido por um conjunto de recursos que oferece escalabilidade, flexibilidade e simplicidade. Os clientes podem começar com uma carga de trabalho, como consolidação de compartilhamento de arquivos ou armazenamento de mídia mista, e depois expandir o OneFS para dar suporte a várias cargas de trabalho, aproveitando a arquitetura simples de armazenamento de pool único semelhante à nuvem.

A Dell adicionou mais flexibilidade e opções ao apresentar as unidades de memória flash QLC (quad-level cell) de 15 TB e 30 TB para os modelos totalmente flash PowerScale F900 e F600. Dependendo da carga de trabalho, a Dell vê desempenho de até 25% ou melhor para leituras de streaming com nós totalmente flash na versão subsequente do PowerScale OneFS. Com melhorias contínuas em confiabilidade e desempenho na tecnologia Gen 2 QLC, os clientes podem obter maior economia para cargas de trabalho NAS rápidas que exigem desempenho e capacidade. O suporte à unidade QLC de 30 TB permite que a Dell aumente as densidades no PowerScale F600 e no PowerScale F900 e reduza o custo do flash para os clientes.

Unidades Solidigm P5316 QLC

Não é nenhum segredo que as unidades QLC usadas nos sistemas totalmente flash PowerScale F600 e PowerScale F900 são unidades Solidigm D5-P5316. O D5-P5316 é cotado para fornecer até 7 GB/s em leituras sequenciais, enquanto os modelos de 30.72 TB oferecem mais velocidade em gravações com 3.6 GB/s. Em leituras aleatórias de 4K, a Solidigm cita sua unidade em 800,000 IOPS para todos os modelos. A unidade também possui uma classificação de 0.41 gravações de unidade por dia (DWPD), uma garantia de 5 anos e uma variedade de segurança aprimorada, incluindo criptografia de hardware AES-256, limpeza NVMe e medição de firmware.

As unidades QLC também apresentam QLC NAND de 144 camadas, o que reduzirá os custos, mantendo modelos de alta capacidade e desempenho sólido e são ideais para ambientes que precisam otimizar e acelerar o armazenamento nas cargas de trabalho do data center, como Content Delivery Networks (CDN), Infraestrutura Hiperconvertida (HCI) e Big Data. No geral, as unidades Solidigm QLC oferecem um excelente equilíbrio entre capacidade, desempenho e custo.

Capacidade bruta do PowerScale F900/F600 QLC

Dell PowerScale OneFS

Ao falar sobre o PowerScale, é essencial mencionar pelo menos o OneFS, o bloco de construção fundamental para a infraestrutura expansível usada para alimentar todas as soluções de armazenamento Dell PowerScale NAS. O OneFS é um sistema de arquivos totalmente simétrico sem ponto único de falha. Ele aproveita o clustering para dimensionar o desempenho e a capacidade e permite failover de qualquer para qualquer e vários níveis de redundância que se estendem além dos recursos do RAID.

O OneFS reduz a carga do gerenciamento de armazenamento eliminando a complexidade e incorporando a autocorreção. O OneFS também incorpora paralelismo em um nível profundo de sistema operacional, de modo que praticamente todos os principais serviços do sistema são distribuídos em várias unidades de hardware. Esse design permite que o OneFS seja dimensionado em todas as dimensões à medida que a infraestrutura é expandida. Dado o rápido crescimento nas densidades de armazenamento e o aumento do desempenho, o OneFS foi projetado para crescer em uma escala de vários petabytes e ainda fornecer maior confiabilidade do que os sistemas de armazenamento tradicionais.

O OneFS é ideal para aplicativos de “big data” não estruturados e baseados em arquivos em ambientes corporativos, incluindo diretórios pessoais em grande escala, compartilhamentos de arquivos, arquivos, virtualização e análise de negócios. O OneFS é amplamente usado em muitos setores com uso intensivo de dados, como energia, serviços financeiros, Internet e serviços de hospedagem, inteligência comercial, engenharia, manufatura, mídia e entretenimento, bioinformática, pesquisa científica e outros ambientes de computação de alto desempenho.

Desempenho Dell PowerScale QLC

Embora os ganhos de capacidade sejam claros e a necessidade do cliente seja evidente, uma área densa por si só não é suficiente para mover a agulha. Os clientes também querem ter certeza de que o desempenho do cluster satisfaça suas cargas de trabalho. Para entender melhor como os SSDs QLC se comparam aos SSDs TLC tradicionais em PowerScale, trabalhamos com a equipe de laboratório da Dell para entender esses perfis de desempenho.

Com base nos dados de teste interno da Dell, as unidades PowerScale com QLC oferecem:

• Melhor eficiência com metade da potência e metade do espaço em rack necessários por TB do que com o nó de maior capacidade atual.
• Capacidade bruta de cluster até 2 vezes maior em comparação com as unidades totalmente flash atuais.
• Densidade de nó bruto até 2x maior em comparação com as unidades totalmente flash atuais.
• Preço por TB até 19% menor do que os drives totalmente flash atuais.

Os nós PowerScale compostos por unidades QLC podem oferecer o mesmo nível de desempenho que os das unidades TLC, exigindo apenas metade da energia e metade do espaço em rack. As unidades QLC também têm um preço 19% menor por TB, oferecendo economia e valor superiores. Os nós habilitados para QLC tiveram desempenho em paridade ou um pouco melhor do que os nós habilitados para TLC para benchmarks de taxa de transferência e cargas de trabalho SPEC.

Para medir o desempenho com a maior precisão possível com foco nos próprios drives, o ambiente de teste utilizou o mesmo equipamento, apenas trocando os drives. A Dell usou dois nós F600 executando o OneFS 9.4.0.007. Embora dois nós não sejam uma implantação de cliente tradicional ou com suporte, funcionou para medir com precisão o desempenho entre cada configuração.

Em um teste com foco na largura de banda sequencial de blocos grandes, os nós tiveram uma carga de trabalho de 128K aplicada para medir a velocidade de leitura. Aqui, os SSDs QLC originais ofereceram um aumento de 4.18% no desempenho. Com um tamanho de transferência de 512K para medir o desempenho de gravação, os SSDs QLC mostraram um aumento de velocidade de gravação aprimorado de 4.56%. Reduzindo o tamanho da transferência para 4K para uma carga de trabalho de leitura aleatória, os SSDs QLC superaram ligeiramente os SSDs TLC com uma melhoria de 0.47%. Mudando para uma carga de trabalho de gravação pura e mantendo o tamanho de transferência aleatória de 4K, os SSDs TLC e QLC corresponderam com 0.00% de alteração.

O próximo lote de dados concentra-se em cargas de trabalho de leitura e gravação aleatórias de 32K. Aqui vemos novamente um diferencial mínimo de desempenho entre as configurações TLC e QLC dos nós PowerScale F600. Nas cargas de trabalho de leitura aleatória de 32K, os SSDs QLC tiveram um ganho de 1.88% sobre os SSDs TLC. Na gravação aleatória de 32K, os SSDs QLC mostraram uma melhoria de 2.67% em relação aos SSDs TLC. Por fim, concluímos com um teste de taxa de transferência de simultaneidade de 20 MB, medindo o desempenho de leitura e gravação, transferindo milhões de arquivos. Aqui, os SSDs QLC ofereceram uma melhoria de 1.45% no desempenho de leitura e um aumento de 2.32% no desempenho de gravação.

Nosso próximo grupo de testes passa de velocidades tradicionais e alimenta cargas de trabalho sintéticas para testes SPEC que abrangem diferentes cenários de aplicativos. Abrange o SPEC Software Build, o SPEC Electronic Design Automation e o SPEC Genomics. Essa comparação de desempenho é menos sobre a rapidez da construção do F600 de dois nós e mais sobre o diferencial entre os dois tipos de SSD. Com isso resolvido, primeiro mergulhamos nas métricas SPEC 2020 SWB, onde a configuração QLC SSD teve uma diminuição no desempenho de -2.27 por cento. No SPEC 2020 EDA, os SSDs QLC mantiveram uma estreita lacuna de desempenho, caindo apenas -1.69%. Na última seção que cobre o SPEC 2020 Genomics, a lacuna do QLC SSD continuou diminuindo, medindo apenas uma diferença de -1.32%.

Analisando esses testes de desempenho, conseguimos mostrar uma conclusão importante para os clientes do Dell PowerScale que estão pensando em mudar para sistemas baseados em QLC. Em cargas de trabalho de desempenho sintético de blocos grandes e pequenos, cargas de trabalho de simultaneidade e cargas de trabalho de aplicativos SPEC, há um impacto mínimo no desempenho com base no tipo de unidade. Em cada área, as unidades funcionaram próximas umas das outras, se não superando ligeiramente os SSDs TLC em certos casos de uso.

Uma última área não totalmente relacionada ao desempenho, mas é uma medição da velocidade da unidade, é a rapidez com que o nó F600 é reconstruído no caso de falha de uma única unidade. Nessa área, a Dell mediu a velocidade de reconstrução do nó F600 com TLCs em 681 GB/h, enquanto os SSDs QLC foram reconstruídos a uma taxa de 720 GB/h.

Considerações Finais

Algumas semanas atrás, a Dell Technologies foi nomeada líder no Quadrante Mágico da Gartner 2022 para sistemas de arquivos distribuídos e armazenamento de objetos pelo sétimo ano consecutivo. Além disso, o relatório deu à Dell a posição geral mais alta no quadrante de “líderes”. Além disso, o Gartner estima que, até 2026, as grandes empresas triplicarão sua capacidade de dados não estruturados no local. Para atender a esse crescimento contínuo, as organizações precisam de soluções de armazenamento que possam ser dimensionadas, fáceis de gerenciar e que ofereçam informações sobre os dados do cliente.

Nesta parte, examinamos especificamente essa preocupação com a escalabilidade. A Dell investiu sabiamente no OneFS, oferecendo suporte a SSDs QLC em seus nós F600 e F900. Em um PowerScale F900, isso significa 737.28 TB de capacidade bruta de flash por nó com SSDs de 30.72 TB. Com a equação de capacidade e densidade resolvida, a próxima pergunta é: os sistemas baseados em QLC podem acompanhar cargas de trabalho pesadas?

A resposta é claramente sim. Ao comparar os sistemas Dell PowerScale uns com os outros, um com SSDs TLC e outro com QLC, nunca vemos um delta de carga de trabalho de mais de cinco por cento. Isso significa que, em termos de desempenho do aplicativo, efetivamente não há diferença. Mesmo em uma situação de recuperação, como falha de uma única unidade, o nó PowerScale F600 não teve aumento em seu tempo de reconstrução. A Dell se saiu bem ao projetar o PowerScale para se adaptar às tecnologias de armazenamento. Hoje estamos falando sobre QLC SSDs, mas amanhã, pode ser aproveitando os recursos da nuvem como parte do Projeto Alpine, o movimento da Dell para levar seu software de armazenamento para a nuvem.

Dell PowerScale

A Solidigm patrocinou este relatório. Todas as visões e opiniões expressas neste relatório são baseadas em nossa visão imparcial do(s) produto(s) em consideração.

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