Maximera NVMe SSD:er med Pliops Extreme Data Processor (XDP)

Moderna serverdesigner drar fördel av en växande värld av acceleratorkort för att möjliggöra nya eller förbättrade funktioner. Medan många går direkt till GPU när de tänker på acceleration, finns det en ny sort av processorer som inte bara tar upp prestanda utan också dataskydd och ekonomi. Pliops Extreme Data Processor (XDP) är en av dessa acceleratorer som hjälper kunder att dra fördel av den unika blandningen av prestanda, kapacitet och ekonomi tack vare QLC-baserade SSD:er för företag.

Moderna serverdesigner drar fördel av en växande värld av acceleratorkort för att möjliggöra nya eller förbättrade funktioner. Medan många går direkt till GPU när de tänker på acceleration, finns det en ny sort av processorer som inte bara tar upp prestanda utan också dataskydd och ekonomi. Pliops Extreme Data Processor (XDP) är en av dessa acceleratorer som hjälper kunder att dra fördel av den unika blandningen av prestanda, kapacitet och ekonomi tack vare QLC-baserade SSD:er för företag.

En kort vy över effekten av Flash i datacentret

NVMe SSD-enheter påverkade server- och lagringsprestanda avsevärt, särskilt när de når Gen4-hastigheter. Dessa vinster lägger dock stress på andra delar av systemet, vilket betyder att traditionella RAID-kortarkitekturer kom i vägen. Flash-lagringsspelet förändrades igen med introduktionen av QLC-flash. Nya lösningar behövs för att servrar effektivt ska kunna utnyttja dessa moderna teknologier.

Intel, nu Solidigm, var först med att kommersialisera en högkvalitativ QLC SSD. De Solidigm P5316 är den numera defacto-standarden när det gäller högkapacitets-, prisvärda SSD-enheter för företag. Vi har tillbringat mycket tid med dessa enheter tidigare, inte bara i våra recensioner, utan i företags- och molninstallationer som kan använda enheterna på rätt sätt.

Vad menar vi med korrekt användning? Tja, QLC SSD:er är traditionellt sett väldigt bra när det kommer till läsprestanda, men när man skriver till diskarna måste systemen vara lite mer intelligenta. I vår P5316-recension pratade vi lite om en term som kallas indirektionsenhet (IU). Detta är mer eller mindre blockstorleken en enhet vill skrivas till. Med P5316 är dess IU 64K. Även om du kan skriva i 4K-block till enheten, är det väldigt ineffektivt när det gäller prestanda och skrivförstärkning.

Att dyka in i SSD-detaljer är viktigt för att förstå åtminstone en av de viktigaste anledningarna till att Pliops XDP existerar. I en aspekt fungerar det som ett RAID-kort för servern genom att aggregera och hantera SSD:erna. XDP stöds också av inbyggt DRAM och strömskydd så att den kan sammanföra skrivningarna som kommer in i enheterna för att säkerställa prestanda och kapacitetsutnyttjande som är bättre än mjukvaru-RAID.

IoT-enhetskrav på applikationer

Datainsamlingen fortsätter att växa i en otrolig takt. Kravet på att ha denna data och de tillhörande applikationerna lättillgängliga är ännu mer uppenbart, dramatiskt så med vikten av att samla in insikter vid kanten och AI/ML-applikationsutveckling.

Företag omfamnar SSD-teknik fullt ut, med tanke på den fortsatta kapacitetstillväxten samtidigt som de blir ännu mer kostnadseffektiva. Det finns en bred användning av NVMe-enheter som kan köras mer än 1,000 400 gånger snabbare än hårddiskar (HDD). Datacenter distribuerar nätverk som kör XNUMX Gbps för att hålla jämna steg med dessa lagringsenheter, medan effektiva protokoll som NVMe-over-Fabrics (NVMe-oF) tänjer på gränserna för system och infrastrukturer.

Applikationer har också blivit mer effektiva med IoT-enhetskrav som fortsätter att växa i oöverträffade takter. Fler servrar, lagring och switchar gör en redan komplex miljö mer komplex. Och låt oss inte glömma vikten av att säkerhetskopiera all denna data effektivt och säkert.

Det verkar som att installation av NVMe SSD:er skulle lösa prestandaproblem som företag står inför idag. Men dessa NVMe SSD-enheter används inte effektivt. Moores lag släpar efter med CPU-prestanda i takt med att fördubblas vart 20:e år i motsats till vartannat år. Att lägga till fler kärnor tar inte upp problemet med prestanda eftersom dessa kärnor delar samma minne och I/O. Genom att lägga till fler servrar skulle det gamla ordspråket att mer är bättre fungera, men det är en väldigt dyr lösning och inte bra för miljön.

Med all denna data lagrad på dessa höghastighets SSD:er har det blivit en mardröm att bearbeta och hantera överbelastning av CPU:n med beräkningsintensiva lagringsuppgifter. Servrar kan inte hålla jämna steg med kraven från användargemenskapen eller behovet av att tillhandahålla tillförlitligt skydd i händelse av ett diskfel, särskilt när det gäller högre prestanda och kapacitet.

Pliops Extreme Data Processor (XDP) kan ge lösningen på många av prestandakraven för SSD-baserad lagring och skydd. Pliops XDP är det nya riktmärket för applikationsacceleration, vilket ökar effektiviteten i dina investeringar i datacenterinfrastruktur.

Precis som GPU:er övervinner bearbetningsineffektivitet för att accelerera AI och analysprestanda, övervinner Pliops XDP lagringsineffektivitet för att kraftigt accelerera prestanda och dramatiskt sänka infrastrukturkostnaderna för dagens moderna applikationer. Pliops XDP förenklar hur data bearbetas och SSD-lagring hanteras. Levereras på ett lättanvänt HHHL (halv höjd, halv längd) PCIe-kort, Pliops XDP ökar radikalt prestanda, tillförlitlighet, kapacitet och effektivitet över en mångfald av dataintensiva arbetsbelastningar.

Pliops Extreme Data Processor Architecture

Pliops XDP har designats med två gränssnitt för värdar att komma åt den, nyckeln till att leverera högre prestanda.
Det första är ett standardblockgränssnitt, som har den bredaste användningen, där XDP ser ut som vilken lagringsenhet som helst i systemet. När XDP är installerat, dyker den helt enkelt upp.

Det andra värdgränssnittet är RocksDB-kompatibla Key-Value Library API. Det finns en framväxande NVMe-KV-standard som också stöds. Detta gränssnitt är det mest effektiva sättet för applikationer att få direkt tillgång till XDP och få ännu högre prestanda. XDP behandlar block som en speciell typ av nyckel-värde-par, så allt går genom motorn på samma sätt.

Överlägsen prestanda i Pliops XDP kan tillskrivas de flesta funktioner i hårdvara. Linjehastighetskompression utförs med en snabb, effektiv hårdvaruaccelererad motor. Nyckel-värde-lagringsmotorn är också hårdvarubaserad. Pliops liknar detta med RocksDB på ett chip. Nyckel-värdemotorn är XDP:s verkliga arbetshäst, som utför mycket av magin för att leverera verkliga prestandafördelar.

Enkelt uttryckt, när ett block komprimeras skapar det ett objekt av godtycklig storlek. Flash har fasta blockstorlekar, så detta skulle ge problem kring kapacitetshantering. Detta åtgärdas genom att slå samman komprimerade block, packa ihop dem, sortera och indexera dem för snabb hämtning, sedan sophämtning. När uppdateringar görs packas blocken upp och processen startar igen. Det är detta som driver skrivförstärkare, läsförstärkare och rymdförstärkare i mjukvarubaserade lösningar. Ur ett CPU-perspektiv gör värden kompromisser så att den inte förbrukar all processorkraft.

Pliops har implementerat extremt effektiva algoritmer och datastrukturer som är beräkningsintensiva. Till exempel levererar XDP motsvarande femhundra Xeon Gold Cores of RocksDB-prestanda.

Pålitlighet

Traditionella dataskyddslösningar kräver avvägningar i både prestanda och kapacitet. Men Pliops XDP eliminerar
dessa avvägningar med avancerat skydd mot diskfel som upprätthåller konstant datatillgänglighet och eliminerar
dataförlust och driftstopp. XDP stöder flera fel på en enda enhet och har virtuell varmkapacitet (VHC), vilket eliminerar behovet av en varm reserv. Eftersom XDP hanterar data, byggs endast faktisk data om, till skillnad från RAID-baserade lösningar. Med andra ord, användare får dataskydd med flashhastigheten med NOLL prestandastraff.

I händelse av ett plötsligt strömavbrott, bevarar XDP metadata och användardata under flygning genom att automatiskt spola det till ett icke-flyktigt minne. Återställningen sker automatiskt och börjar omedelbart när strömmen återställs med tillgänglig VHC-kapacitet utan att minska användbar kapacitet.

Kapacitet

Pliops XDP stöder all kommandoflashteknik, TLC, QLC, Intel Optane och SSD:er från alla leverantörer. XDP:s in-line-komprimering implementerar flera motorer för att förhindra flaskhalsar, vilket befriar processorn från denna börda. Komprimering, minimalt skydd mot diskfel och nästan fullt diskutnyttjande (95 %) utökar användbar kapacitet med upp till 6x. Denna ökning av användbar kapacitet ger en avsevärd minskning av kostnaden/TB.

SSD-enheter har ändlig uthållighet, vilket översätts till mängden data som kan skrivas och raderas innan enheten slits ut och kan inte längre lagra data säkert. När branschen anammar QLC SSD:er och mer, minskar nivån på uthållighet. Eftersom XDP omvandlar alla slumpmässiga skrivningar till sekventiella, eliminerar det detta problem, vilket resulterar i upp till 7 gånger högre uthållighet.

Det bör noteras att från och med idag stöder Pliops XDP 128 TB användardata per kort. För användningsfall där mer lagring behövs, är det möjligt att utnyttja flera XDP-kort inom ett värdsystem.

Lönsamhet

Kompakt men ändå kraftfull, XDP får ut mer av den befintliga infrastrukturens fotavtryck för att hålla jämna steg med organisationens datatillväxt och tillämpning. Dessutom är det lätt att distribuera över ett helt datacenter. Pliops XDP kan leverera upp till 80 procent bättre ekonomi över en rad arbetsbelastningar.

För närvarande använder Pliops ett CLI-gränssnitt för sin XDP-programvaruinstallation.

Gränssnittet är enkelt och rakt på sak. Det är enkelt att konfigurera XDP och navigera i arraystatus om behov uppstår.

Avancerade funktioner

Pliops XDP avancerade funktioner inkluderar:

• Standard blockenhet med hög och konsekvent prestanda
• Ingen kompromiss Drive Fail Protection (DFP) skyddar mot flera enstaka enhetsfel
• Utökar användbar kapacitet med komprimering, hög diskfyllning och minimal DFP-overhead
• Virtual Hot Capacity eliminerar behovet av en dedikerad hot spare
• Minskad skrivförstärkare förlänger livslängden för TLC och QLC SSD:er
• Snabb återställning genom att endast bygga om användardata till tilldelad Virtual Hot Capacity
• Användarkonfigurerbar återuppbyggnadshastighet för att balansera prestanda
• Totalt data- och metadataskydd i händelse av plötsligt strömavbrott
• Balanserar överprovisionering och förbättrar prestanda

Pliops XDP levererar den fulla potentialen av flashlagring genom att göra det möjligt för företags- och molnapplikationer att komma åt data upp till 1,000 XNUMX gånger snabbare, med bara en bråkdel av traditionell beräkningsbelastning och kraft.

Specifikationer för Pliops Extreme dataprocessor

Prestation

Pliops XDP hjälper till att uppnå förbättrad prestanda upp till 10 gånger högre för databaser, analyser, AI/ML och mer.
De banbrytande datastrukturerna och algoritmerna levererar motsvarande hundratals kärnor av värdprogramvara. XDP visas som en blockenhet i systemet och accelererar alla program. Med databaser som MySQL, MongoDB och Cassandra levererar Pliops XDP ökad instansdensitet samtidigt som den minskar latensen för databaser som MySQL, MongoDB och Cassandra.

Vi testade prestandan hos Pliops XDP i vårt labb inuti en Dell PowerEdge R750 och fyra Solidigm P5316 30.72TB QLC SSD:er. Vi jämförde prestandan för programvaran RAID0 med mdadm mot XDP med en RAID5-konfiguration, båda med en 64K-bitstorlek. Detta lade mer arbete på XDP-kortet och syftade till att visa den högsta prestandakonfigurationen av mjukvaru-RAID. mdadm är ett kommando som används för att bygga, hantera och övervaka Linux md-enheter (alias RAID-arrayer). Observera att mdadm inte är förinstallerat med Linux-system.

För förkonditionering utfördes tre 128K 10TB sekventiella skrivfyllningar före mätning av sekventiella läs- och skrivprestanda. För de slumpmässiga läs- och skrivtesterna utfördes tre 128K 10TB slumpmässiga fyllningar. Testerna i sig testades sedan med ett 10TB-fotavtryck för flera ködjup över flera blockstorlekar, där varje intervall mätte 120 sekunder.

Med slumpmässiga 4K-överföringar kom Pliops XDP något under mjukvaran RAID0, och mätte 2.6 miljoner IOP jämfört med 3.7 miljoner IOPS. Om man tittar på slumpmässig skrivprestanda, var det dock en enorm vinst på 832 %, från SW RAID0 med 135k IOPS till hela 1.3 miljoner IOPS från XDP. Både den slumpmässiga läs- och slumpmässiga skrivbelastningen testades på en nivå av 8-trådar/128-köer.

 

Genom att öka blockstorleken till 16K kunde Pliops XDP leda programvarans RAID0-nummer i både läs- och skrivbelastningar. Vi mätte 16K slumpmässig avläsning av 1.9M IOPS från XDP kontra 1.7M IOPS av SW RAID0. I 16K slumpmässig skrivning var skillnaden 370K IOPS från XDP till 131k IOPS från SW RAID0. Både den slumpmässiga läs- och slumpmässiga skrivbelastningen testades på en nivå av 8-trådar/128-köer.

 

Med en blandning av slumpmässig läs- och skrivaktivitet tillsammans arbetade vi upp överföringsstorlekarna från 4K till 16K blockstorlekar. Överlag hade Pliops XDP enorma vinster. I 4K 70/30 erbjuder den en enorm vinst på 561 %, som mäter 2.8 M IOPS till 422 K IOPS från SW RAID0. Vid 8K-blockstorleken var vinsterna bara något mindre på 348%, vilket mätte 1.9 M IOPS till 428K IOPS i SW RAID0. Vid överföringsstorleken på 16K minskade gapet, men hade fortfarande en stor 157% förbättring jämfört med SW RAID0. Här mätte vi 1.1M IOPS från XDP kontra 427K IOPS av SW RAID0.

 

Medan de tidigare arbetsbelastningarna fokuserade på slumpmässiga överföringar, fokuserar vårt sista test på sekventiella överföringshastigheter med stora block. Här fortsatte Pliops XDP att visa betydande vinster, särskilt i skrivprestanda. Från och med läsbandbredden mätte vi 48GB/s från XDP jämfört med 27GB/s från SW RAID0. I skrivning hade XDP en ledning på 184 % med 6.3 GB/s jämfört med 2.2 GB från SW RAID0.

 

Även om prestanda under optimala förhållanden alltid är den starka sidan för alla lagringsplattformar, är det en viktig datapunkt att förstå hur lång tid återuppbyggnadsaktiviteterna tar när enhetens kapacitet ökar. Med vår 4-enhets XDP-array som använder Solidigm P5316 30.72TB SSD:er, simulerade vi ett diskfel och återuppbyggde. Återuppbyggnadsprocessen tog 450 minuter med bakgrundstrafik tillämpad. Genom att använda FIO för att driva en 8K 70/30-arbetsbelastning med 905MB/s kombinerad trafik, höll återuppbyggnadshastigheten för arrayen fortfarande en ombyggnadstakt på 14.65 Min/TB.

Avslutande tankar

Moderna QLC SSD:er för företag, som Solidigm P5316 som används i detta test, har potential att leverera en enorm blandning av prestanda och kapacitet. Moderna infrastrukturer kräver dock nya verktyg för att hantera flash. RAID-kort från gamla tider är besvärliga, medan grundläggande programvara RAID lämnar mycket prestanda på bordet. Denna verklighet har öppnat dörren för kreativa lösningar som Pliops Extreme Data Processor.

Vi bestämde oss för att utvärdera prestandan hos XDP-acceleratorn jämfört med mjukvaru-RAID. Vi tappade fyra 30.72 TB P5316 i en Dell PowerEdge R750, och jämförde Pliops XDP-prestanda med mjukvaru-RAID. Vidare gav vi programvaran RAID en körstart och konfigurerade den i RAID0, medan XDP var inställd på RAID5.

Med en snabb titt på resultaten såg vi enorma vinster över hela linjen. Speciellt med 4K slumpmässig skrivprestanda såg vi en 832% förbättring, även om läsprestanda i 4K-blockstorleken fick en träff. Men när man flyttade upp blockstorleken visade Pliops XDP sin styrka i både slumpmässiga och sekventiella överföringsscenarier. Även i vår slumpmässiga blandade arbetsbelastning med en 70/30 läs/skriv-delning hade Pliops XDP 560 % till 156 % förbättringar från 4K till 16K överföringsstorlekar över SW RAID0.

Sammantaget är Pliops-kortet enkelt att få igång. För lika mycket som vi älskar att arbeta med QLC SSD:er med hög kapacitet, är det ibland svårt att hitta system som kan utnyttja media på rätt sätt. Med Pliops Extreme Data Processor förändras hela matematiken när det kommer till serverprestanda på en kostnad per terabyte. Det är lätt nog att prova själv också; klicka på länken nedan för att komma igång med en PoC.

Pliops XDP – Begär en demo

Pliops Infographic

Pliops sponsrar denna rapport. Alla åsikter och åsikter som uttrycks i denna rapport är baserade på vår opartiska syn på produkten/de produkter som övervägs.

Engagera dig med StorageReview

Nyhetsbrev | Youtube | Podcast iTunes/Spotify | Instagram | Twitter | Facebook | Rssflöde