I datacentret pågår en oändlig kapplöpning mellan processorer och lagring. Under det senaste decenniet har processorer ökat antalet kärnor de innehåller från en eller två till 8, 16, 32 eller till och med 64. Lagringstekniker under denna tid har dramatiskt minskat sin latens och ökat datagenomströmningen. Men verkligheten är att alldeles för många CPU-cykler slösas bort i väntan på data som finns på PCIe-enheter eller på nätverkslagring. Vi når en brytpunkt med uppkomsten av en ny typ av lagringshårdvara: Storage Class Memory (SCM). SCM finns på minneskanalen, vilket inte hindras av latens- och databandbreddsbegränsningar för perifer lagring. Att vara på minneskanalen placerar SCM mycket närmare processorn, vilket innebär att den har fler samtidiga "simbanor" för att överföra data till moderna processorer. Detta ökar avsevärt hastigheten med vilken data kan nås av processorn.
Eftersom SCM är mycket snabbare än den vanliga datacenterlagringslösningen har den förmågan att omforma hur vi använder lagring. Även om SCM har potential att sätta lagring i täten för datacenterteknikracet, kommer det bara att lyckas med det om vi kan dra fördel av det – vilket är fullt möjligt med den utarbetade förmågan att effektivt utnyttja SCM:s kraft för datalagring. I den här artikeln kommer vi att beskriva vad SCM är och diskutera vad som gör den så transformativ: löftet om denna teknik, vår process att testa den och varför vi tror att den kan vara transformativ i datacentret.
Ett av problemen med många nya hårdvarutekniker är att de kan kräva omskrivning eller omarkitektur av applikationer eller tjänster för att kunna utnyttja deras kapacitet. Ett utmärkt exempel på detta är när det var nödvändigt att skriva flertrådad kod för att dra nytta av flerkärniga processorer när de först kom ut. SCM befann sig i samma situation tills ett företag, Formulus Black , utarbetade ett sätt att låta befintliga, omodifierade applikationer dra nytta av SCM för att snabba upp applikationers prestanda. Formulus Black utvecklade minneshanteringsprogramvara som presenterar en standard POSIX-kompatibel blockenhet för applikationer att utnyttja SCM utan någon modifiering. Tidiga tester av Formulus Black visar att applikationer som använder SCM-baserad lagring uppvisar betydande prestandavinster. Vi kommer att verifiera och kvantifiera dessa vinster i StorageReview.com-labben.
Innan vi går in i detaljerna om Formulus Black, låt oss ge en kort uppdatering av SCM och dess bakgrund. SCM är mycket annorlunda än någon annan serverlagring som vi har sett genom att processorer får åtkomst till den via minnesbussen via DIMM-platser, snarare än via en perifer buss (som är fallet med NVMe och SSD/HDD) – och den här processormetoden åtkomst leder till en avsevärd minskning av latens. Till skillnad från DRAM (som inte är beständig), kommer SCM att behålla information efter ett strömavbrott eller efter en omstart. Även om SCM har andra möjligheter jämfört med SSD/HDD-tekniker, är hastigheten med vilken den kan nås och dess uthållighet de absolut viktigaste.
Tekniken för att göra SCM till verklighet tog lång tid att utveckla. Eftersom man inte bara kan ansluta NAND (som för närvarande används i SSD-enheter) till DIMM-kortplatser och förvänta sig att det ska fungera bra, behövde en ny form av halvledare utvecklas. Intel låg i framkant inom SCM-teknik med sitt 3D XPoint-chip som de använder i sin Optane DC Persistent Memory- produktlinje.
Tidiga tester av Intel visar att 3D XPoint är 100 gånger snabbare än NAND, men bara 10 gånger långsammare än DRAM. Trots att 3D XPoint är mycket långsammare än DRAM, stöder XNUMXD XPoint enheter med högre kapacitet, kostar mindre och har som nämnts databeständighet – vilket DRAM inte har. Även om det finns olika SCM PMEM-produkter på marknaden, för enkelhetens skull och eftersom Intel verkar vara ledande på området vid denna tidpunkt, kommer vi att fokusera på dess SCM-erbjudande i den här artikeln.
När SCM-produkter blev tillgängliga behövde företagen hitta det bästa sättet att utnyttja denna teknik – och Formulus Black gjorde just det med Forsa . Forsa är en programvarustack som möjliggör skapandet och hanteringen av en blocknivåenhet som kallas ett logiskt utökat minne (LEM), med hjälp av SCM eller DRAM som fysiskt minnesmedia. Eftersom en LEM är POSIX-kompatibel kan en applikation använda den direkt; du kan montera ett standardfilsystem på den, eller så kan den användas av en virtuell maskin (VM). För att förtydliga kan Forsa också användas med DRAM, men testningen vi kommer att utföra i vårt StorageReview.com-labb kommer att göras med Optane DC Persistent Memory (DCPMM).
Det finns andra enhetsdrivrutiner på blocknivå för DCPMM, men till skillnad från andra enheter på blocknivå försåg Formulus Black LEM med företagslagringsfunktioner som dataintegritet, realtidsdatareduktion, kloner, ögonblicksbilder, hög tillgänglighet etc. Dessa funktioner kan användas (oavsett om LEM används av en virtuell dator) som ett filsystem eller direkt av en applikation. Dessutom hanterar FORSA de komplexiteter som är unika för att använda minneskanalen, såsom lager DCPMM har inte NUMA-medvetenhet, medan FORSA LEMs är NUMA-medvetna på grund av sin NURA-arkitektur. Till exempel, istället för att behöva tillhandahålla och hantera fyra separata SCM-lagringsregioner på Lenovo SR950-servern i vårt testlabb, mappar Forsa alla SCM-minnesregioner över alla NUMA-noder på en multi-socket-server och gör det möjligt för dig att tillhandahålla och hantera SCM- baserade LEM:er som använder den totala SCM-kapaciteten för alla.
Att skapa och aktivera LEM med ovan nämnda företagsfunktioner är mycket enkelt, eftersom Forsa har ett snyggt webbaserat användargränssnitt. Men eftersom Formulus Black har ett API-först-tänkesätt, kan alla LEM-hanteringsfunktioner nås via deras RESTful API.
För att säkerställa dataintegriteten har Forsa en Central Fault Tolerance Manager (CFTM) som gör minnesfelkontroll och Bad Block Replacement (BBR).
Formulus Black förbättrar dataeffektiviteten och erbjuder även en datareduktionsfunktion, en inlinealgoritm i realtid som använder deras egenutvecklade Formulus Bit Marker-teknik (FbM) för att minska dubbletter av data. Tidiga tester av Formulus Black indikerar att FbM kan öka mängden rådata som kan lagras i samma fysiska minnesmedia och minska den effektiva kostnaden per GB för att använda minne som en snabb lagringsnivå. I ett nischtest där de använde många RHEL VM-instanser hävdar de dock att FbM ökade den effektiva lagringskapaciteten i minnet med över 20x. Detta beror på FbM:s förmåga att upptäcka datamönster såsom gyllene bildinstanser av RHEL och annan applikationsdata som körs över flera virtuella maskininstanser.
För dataskydd kan Forsa användas i High Availability-läge (HA) där den skapar en spegelbild av det LEM du vill skydda på en andra nod. Vi ser att HA-läge är extremt användbart med högvärdiga LEM:er, eller när du använder DRAM som lagringsstöd, eftersom det är icke-beständigt.
Du kan också skydda LEM genom att säkerhetskopiera dem till en SSD-lagringsenhet. Forsas säkerhetskopieringsfunktion, BLINK, är en som du kan använda på alla, eller bara några, av LEM på ett system. Liksom HA-läge ser vi att BLINK är extremt användbart med högvärdiga LEM:er eller när du använder DRAM som lagringsstöd eftersom det är icke-beständigt.
Det kan finnas fall där LEM du vill skapa överskrider kapaciteten för DRAM eller SCM på en enda server. För att tillgodose dessa situationer kan du använda Forsa för att skapa ett LEM som spänner över två servrar som kör Forsa.
Kraven för att köra Forsa är ganska lösa, och du kan hitta dem på Formulus Blacks webbplats. Kraven för Intel Optane DC Persistent Memory är mer restriktiva, eftersom det bara stöds på vissa moderkort och vissa modeller av deras senaste processorer. För våra tester kommer vi att använda en välutrustad Lenovo SR950-server. SR950 som vi kommer att använda har 768 GB RAM, 4 x 8280M-processorer, en inbyggd SATA m.2 SSD som kommer att användas för start och 12 x 1.6 TB Intel P4610 NVMe SSD-diskar. I våra tidigare tester såg vi imponerande prestandaresultat. I VDBench-arbetsbelastningar kunde den leverera över 5 miljoner IOPS i 4K-läsning och 3.2 miljoner IOPS i 4K-skrivning. Detta är det perfekta systemet för att testa Forsa, eftersom det inte kommer att vara flaskhalsat av några CPU-prestandaproblem. En fullständig recension av SR950 finns här.
Ett fåtal applikationer, som SAP HANA, har skrivits om eller modifierats för att dra fördel av DCPMM-teknik, men de allra flesta har inte gjort det. Förutom att ha potentialen att använda denna extremt snabba lagring, utökar Forsa funktionerna hos DCPMM eftersom den stöder funktioner som företagskunder efterfrågar, såsom HA, backup och datareduktion via FbM. Formulus Black Forsa har mycket lovande, och vi ser fram emot att arbeta med det i vårt labb. Möjligheten att dra nytta av SCM-teknik utan att skriva om eller bygga om applikationer kan göra Forsa till den mördande applikationen för DCPMM.
Formulus Black har gjort några djärva påståenden om att Forsa är det snabbaste blocklagringsgränssnittet för beständigt minne på marknaden och hävdar att Forsa LEM:er till och med har överträffat beständiga minnesbaserade filsystem. På StorageReview ser vi fram emot att arbeta med det i vårt labb och testa dessa påståenden.
Formulus Black gratis provperiod
Produktbeskrivning för Formula Black (PDF)
Den här rapporten är sponsrad av Formulus Black. Alla åsikter och åsikter som uttrycks i denna rapport är baserade på vår opartiska syn på produkten/de produkter som övervägs.
Amazon