Dell PowerScale profitiert von der Wirtschaftlichkeit und Leistung von QLC-SSDs

Dell PowerScale QLC-SSD-Unterstützung eingeführt im Mai dieses Jahres auf der Dell Tech World für ihre F600- und F900-Knoten. Die Unterstützung für die SSDs mit 15.36 TB und 30.72 TB wurde von PowerScale-Kunden sofort angenommen, die begannen, diese extrem dichten PowerScale-Knoten zu verschlingen, als sie im Sommer auf GA umstellten. Diese neuen QLC-Laufwerke, die von der OneFS-Version 9.4 unterstützt werden, bieten Kunden optimale Wirtschaftlichkeit für NAS-Workloads, die Leistung, Zuverlässigkeit und Kapazität erfordern, und eignen sich daher ideal für Finanzmodellierung, Medien und Unterhaltung, künstliche Intelligenz (KI), maschinelles Lernen (ML) und mehr Deep Learning (DL).

Dell PowerScale QLC-SSD-Unterstützung eingeführt im Mai dieses Jahres auf der Dell Tech World für ihre F600- und F900-Knoten. Die Unterstützung für die SSDs mit 15.36 TB und 30.72 TB wurde von PowerScale-Kunden sofort angenommen, die begannen, diese extrem dichten PowerScale-Knoten zu verschlingen, als sie im Sommer auf GA umstellten. Diese neuen QLC-Laufwerke, die von der OneFS-Version 9.4 unterstützt werden, bieten Kunden optimale Wirtschaftlichkeit für NAS-Workloads, die Leistung, Zuverlässigkeit und Kapazität erfordern, und eignen sich daher ideal für Finanzmodellierung, Medien und Unterhaltung, künstliche Intelligenz (KI), maschinelles Lernen (ML) und mehr Deep Learning (DL).

Angesichts der anhaltenden Explosion unstrukturierter Daten ist der F600-Knoten mit 246 TB Rohdaten oder der F900 mit 737 TB Rohdaten sehr überzeugend. QLC-Laufwerke erweitern den Datensee um bis zu zwei Mal mehr Kapazität als frühere Generationen bei gleicher Stellfläche und sparen Platz im Rack sowie Strom/Kühlung.

Diese QLC-Laufwerke werden Teil des gesamten Lebenszyklusmanagementsystems innerhalb von OneFS, was PowerScale einen TCO-Vorteil gegenüber der Konkurrenz verschafft. Durch die nahtlose Integration von Knoten mit QLC-Laufwerken in bestehende PowerScale-Cluster können Cluster neue Arbeitslasten bewältigen. Um die Speicherkapazität, Leistungsanforderungen und Kostenoptimierungsanforderungen für heutige Arbeitslasten zu erfüllen und für die unvorhersehbaren Anforderungen von morgen ausgelegt zu sein, bieten PowerScale-Systeme Kunden Auswahl, Skalierbarkeit und Flexibilität.

Ausdauer und Langlebigkeit

Es ist keine Neuigkeit, dass das Interesse und Wachstum an der SSD-Technologie in den letzten Jahren stark zugenommen hat, aber es gab immer die Sorge, dass SSDs nicht die gleiche Lebensdauer wie Festplatten haben. Es gibt einen Wandel in diesem Denkprozess, insbesondere bei Dell Technologies. Wir haben kürzlich einen gepostet Podcast mit Dells Produktmanagement-Vizepräsident David Noy, Der Schwerpunkt liegt auf SSDs mit hoher Kapazität.

David erklärte, dass das Schreiben von Daten auf QLC-Laufwerke in PowerScale aus Ausdauergründen sparsam erfolgt und Dell bei der Verwendung der Laufwerke schonend vorgeht, indem Daten in großen I/Os geschrieben werden und die Daten bereits verarbeitet werden, bevor sie auf das Laufwerk geschrieben werden. Basierend auf den Ergebnissen rechnet Dell mit einer Lebensdauer von etwa 14 Jahren ohne Laufwerksausfälle.

QLC ermöglicht enorme PowerScale-Kapazitätssteigerungen

Dell PowerScale ist für seinen Funktionsumfang bekannt, der Skalierbarkeit, Flexibilität und Einfachheit bietet. Kunden können mit einem Workload beginnen, etwa Dateifreigabekonsolidierung oder Speicher für gemischte Medien, und dann OneFS skalieren, um verschiedene Workloads zu unterstützen, indem sie die einfache, cloudähnliche Single-Pool-Speicherarchitektur nutzen.

Dell hat mit der Einführung von 15 TB und 30 TB Quad-Level Cell (QLC) Flash-Speicherlaufwerken für die All-Flash-Modelle PowerScale F900 und F600 mehr Flexibilität und Auswahl geboten. Abhängig von der Arbeitslast sieht Dell in der nachfolgenden PowerScale OneFS-Version eine Leistung von bis zu 25 Prozent oder besser für Streaming-Lesevorgänge mit All-Flash-Knoten. Durch kontinuierliche Verbesserungen der Zuverlässigkeit und Leistung der Gen 2 QLC-Technologie können Kunden eine höhere Wirtschaftlichkeit für schnelle NAS-Workloads erzielen, die Leistung und Kapazität erfordern. Durch die 30-TB-QLC-Laufwerksunterstützung kann Dell die Dichten im PowerScale F600 und PowerScale F900 erhöhen und die Flash-Kosten für Kunden senken.

Solidigm P5316 QLC-Laufwerke

Es ist kein Geheimnis, dass es sich bei den in den All-Flash-Systemen PowerScale F600 und PowerScale F900 verwendeten QLC-Laufwerken um Solidigm D5-P5316-Laufwerke handelt. Die D5-P5316 soll bis zu 7 GB/s beim sequentiellen Lesen liefern, während die 30.72-TB-Modelle mit 3.6 GB/s eine höhere Geschwindigkeit beim Schreiben bieten. Bei zufälligen 4K-Lesevorgängen gibt Solidigm für alle Modelle eine Laufwerksleistung von 800,000 IOPS an. Das Laufwerk verfügt außerdem über eine DWPD-Bewertung (Drive Writes Per Day) von 0.41, eine 5-Jahres-Garantie und eine Reihe erweiterter Sicherheitsfunktionen, darunter AES-256-Hardwareverschlüsselung, NVMe-Bereinigung und Firmware-Messung.

Die QLC-Laufwerke verfügen außerdem über 144-Layer-QLC-NAND, was die Kosten senkt und gleichzeitig Modelle mit hoher Kapazität und solider Leistung beibehält. Sie eignen sich ideal für Umgebungen, in denen die Speicherung innerhalb von Rechenzentrums-Workloads wie Content Delivery Networks (CDN) optimiert und beschleunigt werden muss. Hyperkonvergente Infrastruktur (HCI) und Big Data. Insgesamt bieten die Solidigm QLC-Laufwerke ein hervorragendes Gleichgewicht zwischen Kapazität, Leistung und Kosten.

PowerScale F900/F600 QLC-Rohkapazität

Dell PowerScale OneFS

Wenn man über PowerScale spricht, ist es wichtig, zumindest OneFS zu erwähnen, den grundlegenden Baustein für die Scale-Out-Infrastruktur, die für den Betrieb aller Dell PowerScale NAS-Speicherlösungen verwendet wird. OneFS ist ein vollständig symmetrisches Dateisystem ohne Single Point of Failure. Es nutzt Clustering zur Skalierung von Leistung und Kapazität und ermöglicht Any-to-Any-Failover und mehrere Redundanzebenen, die über die Möglichkeiten von RAID hinausgehen.

OneFS reduziert die Belastung durch die Speicherverwaltung, indem es die Komplexität beseitigt und Selbstheilungsfunktionen integriert. OneFS beinhaltet auch Parallelität auf tiefer Betriebssystemebene, sodass praktisch jeder wichtige Systemdienst auf mehrere Hardwareeinheiten verteilt ist. Dieses Design ermöglicht OneFS die Skalierung in jeder Dimension, wenn die Infrastruktur erweitert wird. Angesichts des schnellen Wachstums der Speicherdichten und der zunehmenden Leistung ist OneFS darauf ausgelegt, auf eine Multi-Petabyte-Skala zu wachsen und dennoch eine höhere Zuverlässigkeit als herkömmliche Speichersysteme zu bieten.

OneFS eignet sich ideal für dateibasierte und unstrukturierte „Big Data“-Anwendungen in Unternehmensumgebungen, einschließlich umfangreicher Home-Verzeichnisse, Dateifreigaben, Archive, Virtualisierung und Geschäftsanalysen. OneFS wird häufig in vielen datenintensiven Branchen eingesetzt, beispielsweise in den Bereichen Energie, Finanzdienstleistungen, Internet- und Hosting-Dienste, Business Intelligence, Ingenieurwesen, Fertigung, Medien und Unterhaltung, Bioinformatik, wissenschaftliche Forschung und anderen Hochleistungsrechnerumgebungen.

Dell PowerScale QLC-Leistung

Obwohl die Kapazitätsgewinne offensichtlich sind und die Bedürfnisse der Kunden offensichtlich sind, reicht eine dichte Grundfläche allein nicht aus, um den Unterschied zu machen. Kunden möchten außerdem sicher sein, dass die Clusterleistung ihren Arbeitslasten gerecht wird. Um besser zu verstehen, wie QLC-SSDs im Vergleich zu herkömmlichen TLC-SSDs in PowerScale abschneiden, haben wir mit dem Laborteam von Dell zusammengearbeitet, um diese Leistungsprofile zu verstehen.

Basierend auf den internen Testdaten von Dell bieten PowerScale mit QLC-Laufwerken Folgendes:

• Bessere Effizienz bei halber Leistung und halbiertem Rack-Platz pro TB als beim derzeit höchsten Kapazitätsknoten.
• Bis zu doppelt so hohe Cluster-Rohkapazität im Vergleich zu aktuellen All-Flash-Laufwerken.
• Bis zu 2x höhere Rohknotendichte im Vergleich zu aktuellen All-Flash-Laufwerken.
• Bis zu 19 Prozent niedrigerer Preis pro TB als aktuelle All-Flash-Laufwerke.

PowerScale-Knoten, die aus QLC-Laufwerken bestehen, können das gleiche Leistungsniveau wie TLC-Laufwerke liefern und benötigen dabei nur die Hälfte des Stroms und die Hälfte des Rack-Platzes. QLC-Laufwerke sind außerdem im Preis pro TB um 19 Prozent günstiger und bieten somit ein überlegenes Preis-Leistungs-Verhältnis. QLC-fähige Knoten erzielten bei Durchsatzbenchmarks und SPEC-Workloads eine gleichwertige oder geringfügig bessere Leistung als TLC-fähige Knoten.

Um die Leistung so genau wie möglich zu messen und dabei den Schwerpunkt auf die Laufwerke selbst zu legen, nutzte die Testumgebung dieselbe Ausrüstung und tauschte lediglich die Laufwerke aus. Dell verwendete zwei F600-Knoten mit OneFS 9.4.0.007. Obwohl es sich bei zwei Knoten nicht um eine herkömmliche oder unterstützte Kundenbereitstellung handelt, konnte die Leistung zwischen den einzelnen Konfigurationen genau gemessen werden.

In einem Test, der sich auf die sequentielle Bandbreite großer Blöcke konzentrierte, wurde auf die Knoten eine Arbeitslast von 128 KB angewendet, um die Lesegeschwindigkeit zu messen. Hier boten die ursprünglichen QLC-SSDs eine Leistungssteigerung von 4.18 Prozent. Bei einer Übertragungsgröße von 512 KB zur Messung der Schreibleistung zeigten die QLC-SSDs eine verbesserte Schreibgeschwindigkeitssteigerung von 4.56 Prozent. Durch die Reduzierung der Übertragungsgröße auf 4 KB für eine zufällige Lese-Workload übertrafen die QLC-SSDs die TLC-SSDs mit einer Verbesserung von 0.47 Prozent leicht. Beim Übergang zu einer reinen Schreiblast und Beibehaltung der 4K-Zufallsübertragungsgröße stimmten die TLC- und QLC-SSDs mit einer Änderung von 0.00 Prozent überein.

Der nächste Datenstapel konzentriert sich auf 32 zufällige Lese- und Schreib-Workloads. Auch hier sehen wir einen minimalen Leistungsunterschied zwischen den TLC- und QLC-Konfigurationen der PowerScale F600-Knoten. Bei den 32K-Random-Read-Workloads verzeichneten die QLC-SSDs einen Zuwachs von 1.88 Prozent gegenüber den TLC-SSDs. Beim 32K-Zufallsschreiben zeigten die QLC-SSDs eine Verbesserung von 2.67 Prozent gegenüber den TLC-SSDs. Abschließend führen wir einen 20-MB-Parallelitätsdurchsatztest durch, bei dem die Lese- und Schreibleistung bei der Übertragung von Millionen von Dateien gemessen wird. Hier boten die QLC-SSDs eine Verbesserung der Leseleistung um 1.45 Prozent und eine Steigerung der Schreibleistung um 2.32 Prozent.

Unsere nächste Testgruppe geht von herkömmlichen Geschwindigkeiten über und speist synthetische Arbeitslasten in SPEC-Tests ein, die verschiedene Anwendungsszenarien abdecken. Dies umfasst SPEC Software Build, SPEC Electronic Design Automation und SPEC Genomics. Bei diesem Leistungsvergleich geht es weniger darum, wie schnell der F600-Build mit zwei Knoten ist, als vielmehr um den Unterschied zwischen den beiden SSD-Typen. Nachdem dies geklärt ist, tauchen wir zunächst in die SPEC 2020 SWB-Metriken ein, bei denen die QLC-SSD-Konfiguration einen Leistungsabfall von -2.27 Prozent aufwies. Im SPEC 2020 EDA hielten die QLC-SSDs einen knappen Leistungsunterschied und fielen nur um -1.69 Prozent. Im letzten Abschnitt über SPEC 2020 Genomics verringerte sich die QLC-SSD-Lücke weiter und betrug nur noch -1.32 Prozent.

Durch die Durchsicht dieser Leistungstests konnten wir eine wichtige Erkenntnis für Kunden von Dell PowerScale aufzeigen, die über einen Umstieg auf QLC-basierte Systeme nachdenken. Bei synthetischen Leistungs-Workloads mit großen und kleinen Blöcken, Parallelitäts-Workloads und SPEC-Anwendungs-Workloads gibt es je nach Laufwerkstyp nur minimale Auswirkungen auf die Leistung. In jedem Bereich schnitten die Laufwerke nahe beieinander ab, wenn nicht sogar geringfügig vor den TLC-SSDs in bestimmten Anwendungsfällen.

Ein letzter Bereich, der nicht ausschließlich mit der Leistung zusammenhängt, sondern ein Maß für die Laufwerksgeschwindigkeit ist, ist die Geschwindigkeit, mit der der F600-Knoten im Falle eines Ausfalls eines einzelnen Laufwerks wiederhergestellt wird. In diesem Bereich hat Dell die Wiederherstellungsgeschwindigkeit des F600-Knotens mit TLCs bei 681 GB/h gemessen, während die Wiederherstellungsrate der QLC-SSDs bei 720 GB/h lag.

Abschließende Überlegungen

Vor ein paar Wochen wurde Dell Technologies zum Marktführer ernannt Gartner Magic Quadrant 2022 für verteilte Dateisysteme und Objektspeicher zum siebten Mal in Folge. Darüber hinaus verschaffte der Bericht Dell die höchste Gesamtposition im „Leader“-Quadranten. Darüber hinaus schätzt Gartner, dass große Unternehmen bis 2026 ihre On-Premises-Kapazität für unstrukturierte Daten verdreifachen werden. Um diesem anhaltenden Wachstum gerecht zu werden, benötigen Unternehmen Speicherlösungen, die skalierbar und einfach zu verwalten sind und Einblicke in Kundendaten bieten.

In diesem Artikel haben wir uns speziell mit diesem Problem der Skalierbarkeit befasst. Dell hat klug in OneFS investiert und QLC-SSDs in seinen F600- und F900-Knoten unterstützt. Bei einem PowerScale F900 bedeutet das 737.28 TB reine Flash-Kapazität pro Knoten mit 30.72 TB SSDs. Nachdem die Kapazitäts- und Dichtegleichung gelöst ist, lautet die nächste Frage: Können QLC-basierte Systeme mit hoher Arbeitsbelastung mithalten?

Die Antwort lautet eindeutig Ja. Wenn wir Dell PowerScale-Systeme miteinander vergleichen, eines mit TLC-SSDs und eines mit QLC, sehen wir nie ein Workload-Delta von mehr als fünf Prozent. Das bedeutet, dass es hinsichtlich der Anwendungsleistung praktisch keinen Unterschied gibt. Selbst in einer Wiederherstellungssituation wie dem Ausfall eines einzelnen Laufwerks konnte beim PowerScale F600-Knoten keine Verlängerung der Wiederherstellungszeit festgestellt werden. Dell hat PowerScale gut für die Anpassung an Speichertechnologien konzipiert. Heute sprechen wir über QLC-SSDs, aber morgen könnte es darum gehen, Cloud-Ressourcen im Rahmen von Project Alpine zu nutzen, dem Schritt von Dell, seine Speichersoftware in die Cloud zu verlagern.

Dell PowerScale

Solidigm hat diesen Bericht gesponsert. Alle in diesem Bericht geäußerten Ansichten und Meinungen basieren auf unserer unvoreingenommenen Sicht auf das/die betrachtete(n) Produkt(e).

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