今年五月，戴爾PowerScale在戴爾科技世界大會上為其F600和F900節點推出了QLC SSD支援。 15.36TB和30.72TB SSD的支援一推出便受到PowerScale客戶的熱烈歡迎，隨著這些高密度PowerScale節點在夏季正式上市，客戶們便開始爭相購買。這些新型QLC硬碟由OneFS 9.4版本支持，為需要高效能、高可靠性和大容量的NAS工作負載提供了最佳的經濟效益，使其成為金融建模、媒體娛樂、人工智慧(AI)、機器學習(ML)和深度學習(DL)等應用的理想之選。
隨著非結構化數據的持續爆炸，具有 600TB 原始數據的 F246 節點或具有 900TB 原始數據的 F737 節點非常引人注目。 QLC 驅動器以比前幾代產品多 2 倍的容量擴展數據湖，佔用空間相同，節省了機架空間和電源/冷卻。
這些 QLC 驅動器成為 OneFS 內整體生命週期管理系統的一部分，使 PowerScale 在競爭中具有 TCO 優勢。 將帶有 QLC 驅動器的節點無縫集成到現有的 PowerScale 集群中，允許集群承擔新的工作負載。 為了滿足當今工作負載的存儲容量、性能需求和成本優化要求，並為未來不可預測的需求而設計，PowerScale 系統為客戶提供了選擇、規模和靈活性。
耐力和長壽
過去幾年，固態硬碟（SSD）技術發展迅猛，這已不是什麼新鮮事，但人們一直擔心SSD的壽命不如機械硬碟（HDD）。不過，這種看法正在轉變，尤其是在戴爾科技集團內部。我們最近發布了一期播客節目，採訪了戴爾產品管理副總裁David Noy，重點討論了高容量SSD。
David 解釋說，為了耐用性，將數據寫入 PowerScale 中的 QLC 驅動器是謹慎進行的，戴爾對驅動器的使用方式很溫和，因為數據是在大型 I/O 中寫入的，並且數據在寫入驅動器之前已經過處理。 根據結果，戴爾看到了大約 14 年的耐用性，沒有驅動器故障。
QLC 實現巨大的 PowerScale 容量增益
Dell PowerScale 以提供可擴展性、靈活性和簡單性的功能集而聞名。 客戶可以從一個工作負載開始，例如文件共享整合或混合媒體存儲，然後橫向擴展 OneFS 以支持利用簡單的類雲單一池存儲架構的各種工作負載。
戴爾在為 PowerScale F15 和 F30 全閃存型號推出 900TB 和 600TB 四級單元 (QLC) 閃存驅動器時增加了更多的靈活性和選擇。 根據工作負載，戴爾在隨後的 PowerScale OneFS 版本中看到了高達 25% 或更好的流式讀取性能與全閃存節點。 隨著 Gen 2 QLC 技術可靠性和性能的不斷提高，客戶可以為需要性能和容量的快速 NAS 工作負載實現更大的經濟效益。 30TB QLC 驅動器支持使戴爾能夠提高 PowerScale F600 和 PowerScale F900 的密度並降低客戶的閃存成本。
Solidigm P5316 QLC 驅動器
眾所周知，PowerScale F600 和 PowerScale F900 全閃存系統中使用的 QLC 驅動器是 Solidigm D5-P5316 驅動器。 D5-P5316 據稱可提供高達 7GB/s 的順序讀取速度，而 30.72TB 型號的寫入速度更快，為 3.6GB/s。 在隨機 4K 讀取中，Solidigm 對所有型號的驅動器報價為 800,000 IOPS。 該驅動器還具有 0.41 驅動器每天寫入 (DWPD) 評級、5 年保修和一系列增強的安全性，包括 AES-256 硬件加密、NVMe 清理和固件測量。
QLC 驅動器還具有 144 層 QLC NAND，這將降低成本，同時保留高容量模型和穩定的性能，並且非常適合需要優化和加速數據中心工作負載中存儲的環境，例如內容交付網絡 (CDN)、超融合基礎設施 (HCI) 和大數據。 總體而言，Solidigm QLC 驅動器在容量、性能和成本之間實現了出色的平衡。
PowerScale F900/F600 QLC 原始容量
| 機箱設計（每個節點） | 每個節點的原始容量 | 最大集群配置的原始容量（252 個節點） | |
| F900 | 2U，帶 24 個 NVMe SSD 驅動器 | 737.28TB 和 30.72TB QLC
368.6TB 和 15.36TB QLC |
185.79PB 帶 30.72TB QLC
92.89PB 帶 15.36TB QLC |
| F600 | 1U，帶 8 個 NVMe SSD 驅動器 | 245.76TB 和 30.72TB QLC
122.88TB 和 15.36TB QLC |
61.93PB 帶 30.72TB QLC
30.96PB 帶 15.36TB QLC |
戴爾 PowerScale OneFS
在談論 PowerScale 時，至少要提到 OneFS，它是橫向擴展基礎架構的基本構建塊，用於為所有 Dell PowerScale NAS 存儲解決方案提供支持。 OneFS 是一個完全對稱的文件系統，沒有單點故障。 它利用集群來擴展性能和容量，並允許任意到任意的故障轉移和超出 RAID 功能的多級冗餘。
OneFS 通過消除複雜性和整合自我修復來減輕存儲管理的負擔。 OneFS 還在深層操作系統級別整合了並行性，因此幾乎每個關鍵系統服務都分佈在多個硬件單元中。 這種設計使 OneFS 可以隨著基礎設施的擴展在各個方面進行擴展。 鑑於存儲密度的快速增長和性能的提高，OneFS 旨在增長到數 PB 規模，並且仍然提供比傳統存儲系統更高的可靠性。
OneFS 非常適合企業環境中基於文件和非結構化的“大數據”應用程序，包括大型主目錄、文件共享、歸檔、虛擬化和業務分析。 OneFS廣泛應用於許多數據密集型行業，例如能源、金融服務、互聯網和託管服務、商業智能、工程、製造、媒體和娛樂、生物信息學、科學研究和其他高性能計算環境。
Dell PowerScale QLC 性能
雖然容量收益很明顯，客戶需求也很明顯，但僅靠密集的足跡還不足以推動發展。 客戶還希望確保集群性能能夠滿足他們的工作負載。 為了更好地了解 QLC SSD 如何與 PowerScale 中的傳統 TLC SSD 相提並論，我們與戴爾的實驗室團隊合作以了解這些性能概況。
基於戴爾的內部測試數據，配備 QLC 驅動器的 PowerScale 提供：
- 與當前容量最大的節點相比，每 TB 所需的功率和機架空間減少一半，效率更高。
- 與當前的全閃存驅動器相比，原始集群容量高出多達 2 倍。
- 與當前的全閃存驅動器相比，原始節點密度高出多達 2 倍。
- 每 TB 的價格比當前的全閃存驅動器低 19%。
由 QLC 驅動器組成的 PowerScale 節點可以提供與 TLC 驅動器相同的性能水平，同時只需要一半的功率和一半的機架空間。 QLC 驅動器的每 TB 價格也降低了 19%，從而提供了卓越的經濟性和價值。 在吞吐量基準測試和 SPEC 工作負載方面，支持 QLC 的節點的性能與支持 TLC 的節點相當或略好。
為了盡可能準確地測量性能並關注驅動器本身，測試環境使用了相同的設備，只是更換了驅動器。 戴爾使用了兩個運行 OneFS 600 的 F9.4.0.007 節點。 雖然兩個節點不是傳統的或受支持的客戶部署，但它可以準確衡量每個配置之間的性能。
在針對大塊順序帶寬的測試中，節點應用了 128K 的工作負載來測量讀取速度。 在這裡，原始 QLC SSD 的性能提高了 4.18%。 使用 512K 傳輸大小來衡量寫入性能，QLC SSD 的寫入速度提高了 4.56%。 對於隨機讀取工作負載，將傳輸大小降至 4K，QLC SSD 以 0.47% 的改進略微超過 TLC SSD。 轉向純寫入工作負載並保持 4K 隨機傳輸大小，TLC 和 QLC SSD 與 0.00% 的變化相匹配。
下一批數據集中在 32K 隨機讀取和隨機寫入工作負載上。 在這裡，我們再次看到 PowerScale F600 節點的 TLC 和 QLC 配置之間的最小性能差異。 在 32K 隨機讀取工作負載中，QLC SSD 比 TLC SSD 提高了 1.88%。 在 32K 隨機寫入中，QLC SSD 比 TLC SSD 提高了 2.67%。 最後，我們以 20MB 的並發吞吐量測試來衡量傳輸數百萬文件的讀寫性能。 在這裡，QLC SSD 的讀取性能提高了 1.45%，寫入性能提高了 2.32%。
我們的下一組測試從傳統速度和合成工作負載轉移到涵蓋不同應用場景的 SPEC 測試中。 這包括 SPEC 軟件構建、SPEC 電子設計自動化和 SPEC 基因組學。 這種性能比較不是關於雙節點 F600 構建的速度有多快，而是關於兩種 SSD 類型之間的差異。 順便說一句，我們首先深入研究 SPEC 2020 SWB 指標，其中 QLC SSD 配置的性能下降了 -2.27%。 在 SPEC 2020 EDA 中，QLC SSD 保持了接近的性能差距，僅下降了-1.69%。 在涵蓋 SPEC 2020 Genomics 的最後一節中，QLC SSD 的差距繼續縮小，僅相差 -1.32%。
結合這些性能測試，我們已經能夠為考慮轉向基於 QLC 的系統的 Dell PowerScale 客戶展示一個關鍵要點。 在大型和小型塊綜合性能工作負載、並發工作負載和 SPEC 應用程序工作負載中，基於驅動器類型對性能的影響最小。 在每個區域，這些驅動器的性能彼此接近，即使在某些用例中沒有略微超過 TLC SSD。
最後一個與性能不完全相關但可以衡量驅動器速度的方面是 F600 節點在單個驅動器發生故障時重建的速度。 在這方面，戴爾用 TLC 測量的 F600 節點的重建速度為 681GB/小時，而 QLC SSD 的重建速度為 720GB/小時。
最後的思考
幾週前，戴爾科技連續第七年被評為2022年Gartner分散式檔案系統和物件儲存魔力像限的領導者。不僅如此，該報告還給予戴爾在「領導者」象限中最高的總體排名。此外，Gartner預測，到2026年，大型企業內部的非結構化資料容量將成長三倍。為了應對這種持續成長，企業需要可擴展、易於管理且能夠提供客戶資料洞察的儲存解決方案。
在這篇文章中，我們專門研究了可擴展性問題。 戴爾對 OneFS 進行了明智的投資，在其 F600 和 F900 節點中支持 QLC SSD。 在 PowerScale F900 中，這意味著每個節點具有 737.28TB 的原始閃存容量和 30.72TB SSD。 解決了容量和密度方程後，下一個問題是，基於 QLC 的系統能否跟上繁重的工作負載？
答案顯然是肯定的。 將 Dell PowerScale 系統相互比較時，一個使用 TLC SSD，另一個使用 QLC，我們從未見過超過 600% 的工作負載增量。 這意味著就應用程序性能而言，實際上沒有區別。 即使在單個驅動器故障等恢復情況下，PowerScale FXNUMX 節點的重建時間也沒有增加。 戴爾在設計 PowerScale 以適應存儲技術方面做得很好。 今天我們談論的是 QLC SSD，但明天，它可能會利用雲資源作為 Project Alpine 的一部分，這是戴爾將其存儲軟件帶到雲端的舉措。
Solidigm 贊助了這份報告。 本報告中表達的所有觀點和意見均基於我們對所考慮產品的公正看法。
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