Il supporto Graid SupremeRAID Gen5 fa volare gli SSD

Abbiamo esaminato più volte la scheda e il software Graid SupremeRAID e siamo perennemente colpiti dalle prestazioni di archiviazione estreme consentite da Graid. Sia il RAID hardware che quello software tradizionale lasciano molto a desiderare in termini di prestazioni, il che apre le porte a Graid per arrivare con una trappola per topi migliore. Con gli SSD Gen5 ora disponibili in grandi quantità, abbiamo messo insieme un server ben attrezzato per vedere cosa è possibile fare quando si lascia volare il flash.

Abbiamo esaminato più volte la scheda e il software Graid SupremeRAID e siamo perennemente colpiti dalle prestazioni di archiviazione estreme consentite da Graid. Sia il RAID hardware che quello software tradizionale lasciano molto a desiderare in termini di prestazioni, il che apre le porte a Graid per arrivare con una trappola per topi migliore. Con gli SSD Gen5 ora disponibili in grandi quantità, abbiamo messo insieme un server ben attrezzato per vedere cosa è possibile fare quando si lascia volare il flash.

Perché Graid SupremeRAID rispetto al RAID hardware?

La soluzione Graid comprende due elementi principali: una GPU e uno stack di storage definito dal software (SDS). Come una scheda RAID, la GPU toglie la maggior parte delle attività di gestione dell'unità e di protezione dei dati alla CPU, liberandola per l'esecuzione delle applicazioni. A differenza di una scheda RAID, tuttavia, SupremeRAID è molto più efficiente. Indirizza le unità direttamente sul BUS PCIe senza bisogno di cavi aggiuntivi o complicate configurazioni dello chassis. E poiché la GPU è più dinamica dell'ASIC di una scheda RAID, lo scaling delle prestazioni con Graid è notevolmente migliorato.

Il vantaggio in termini di scalabilità è immediatamente evidente quando si osservano i colli di bottiglia all'interno di un server. Le attuali schede RAID sono limitate alla Gen4, che raggiunge i 28 GB/s. Quattro SSD Gen4 decenti possono saturare una singola scheda RAID. Il sistema avrebbe bisogno di diverse schede RAID per sfruttare tutte le unità di un server a 24 alloggiamenti. D'altra parte, SupremeRAID può supportare 32 unità in un singolo sistema e non presenta alcuna limitazione di larghezza di banda dello slot PCIe.

I problemi di prestazioni per il RAID hardware si aggravano ulteriormente con ogni salto generazionale dell'interfaccia. Per supportare gli SSD Gen5, è richiesto un nuovo ASIC RAID hardware. Ma anche in questo caso, il RAID hardware soffrirà dello stesso problema di ridimensionamento sopra descritto. La GPU SupremeRAID oggi utilizza un'interfaccia Gen4 e, ad essere onesti, per ora è solo un problema Intel/AMD/NVIDIA. Ma ciò non gli impedisce di liberare le prestazioni delle unità Gen5. Ciò significa livelli di prestazioni fino a 260 GB/s e 28 milioni di IOPS. Quando le GPU Gen5 arriveranno sul mercato, Graid potrà migliorare ulteriormente i numeri IOPS.

Un'ultima nota sulla GPU Graid: oggi la maggior parte delle loro implementazioni sono su SR-1010 prodotto, che sfrutta una GPU NVIDIA A2000. Ne facciamo notare che Graid non richiede una GPU costosa o difficile da trovare per SupremeRAID, né è necessario utilizzarne una con alimentazione esterna. Se, per qualche motivo, un utente preferisce una scheda alternativa, il software di Graid funziona praticamente su qualsiasi silicio NVIDIA che abbiamo testato su un A2 nel nostro laboratorio con risultati eccellenti. In ogni caso, la GPU è facile da installare e non richiede batteria aggiuntiva.

Perché Graid SupremeRAID rispetto al RAID software?

Il RAID software ha preso piede negli ultimi anni a causa del costo, della complessità e delle prestazioni moderate delle prime schede RAID NVMe. Siamo colpevoli di distribuire Windows Storage Spaces, Linux MD o ZFS RAIDZ quando abbiamo bisogno di un modo semplice e veloce per raggruppare e online gli SSD NVMe. Ma come con qualsiasi software di archiviazione che non utilizza l’accelerazione hardware, c’è un costo. La CPU host deve eseguire la gestione dell'unità e la protezione dei dati, sottraendo cicli alle applicazioni. L'offerta basata su GPU di Graid non presenta questa limitazione, garantendo le migliori prestazioni possibili sia per l'archiviazione che per le applicazioni sul server.

Inoltre, con il RAID software, la scelta del sistema operativo limita le scelte. Graid funziona su quasi tutto, inclusa oltre una mezza dozzina di distribuzioni Linux e Windows. Per essere onesti, Graid è un passaggio leggermente più pesante per diventare operativo tramite RAID software; nel sistema deve essere installata una GPU e lo sforzo aggiuntivo è probabilmente trascurabile. I rendimenti, tuttavia, sono sorprendenti, come vedrai di seguito. Stiamo parlando di un ordine di grandezza con SupremeRAID rispetto al RAID software.

Graid SupremeRAID Gen5 Prestazioni

Per questo test, abbiamo messo insieme un server Supermicro AS-2125HS-TNR con due CPU AMD EPYC 9654, DRAM da 384 GB e 24 CPU da 3.84 TB. SSD CM7-R Gen5 di KIOXIA.

Abbiamo configurato le unità in una configurazione RAID5 sia per SW RAID che per Graid. Per quanto riguarda le dimensioni dello stripe, abbiamo utilizzato uno stripe da 4K per Graid, con blocchi da 4K, 64K e 512K per mdadm. La dimensione variabile dei blocchi per il RAID software era necessaria per mostrare le velocità di trasferimento di picco 4K in una configurazione ottimizzata e la larghezza di banda di picco dei blocchi di grandi dimensioni nella sua luce migliore. Questo non era così importante per Graid, che gestiva le diverse dimensioni dei blocchi senza compromettere le prestazioni.

• Server: Supermicro AS-2125HS-TNR
• CPU: 2 processori AMD EPYC 9654 a 96 core x 2
• Memoria: 24 x Samsung M321R2GA3BB6-CQKVS DDR5 4800 MT/s 16 GB x 24
• Unità NVMe: 24 x KIOXIA CM7-R 3.84T KCMY1RUG3T84 x 24
• Controller RAID: SupremeRAID SR-1010
• SupremeRAID Driver: 1.5.0-659.g10e76f72.010
• Sistema operativo Linux: Ubuntu 22.04.1 LTS

Confrontare le prestazioni del software RAID e Graid è stato davvero illuminante. In termini di larghezza di banda di picco, durante questa valutazione abbiamo aumentato la dimensione del blocco mdadm da 4K a 64K e 512K poiché, a 4K, la larghezza di banda di lettura di picco era bassa. Mdadm non è stato eccezionale nel complesso, ma la velocità di lettura sequenziale più alta è stata nella dimensione del blocco da 64K, misurando 279 GB/s, corrispondente alla velocità della configurazione RAID HW di Graid. Le prestazioni di scrittura sequenziale per SW RAID hanno raggiunto i 3.51 GB/s in una dimensione di blocco di 64 KB, sebbene non fosse nulla in confronto a Graid, che misurava 148 GB/s.

Passando a un trasferimento di scrittura casuale a blocchi di grandi dimensioni da 64 KB, SW RAID variava da 627 MB/s a 822 MB/s, mentre Graid lo ha fatto saltare fuori dall'acqua, misurando 30.2 GB/s.

Nell'area finale, esaminando le velocità di trasferimento 4K casuali, abbiamo misurato le massime prestazioni RAID SW con dimensioni del blocco 4K, misurando 5.6 milioni di IOPS a 1.1 ms. Nello stesso test Graid ha raggiunto l'impressionante cifra di 28.5 milioni di IOPS. La velocità di scrittura 4K ha visto le migliori prestazioni SW RAID con il blocco da 64K, misurando 205k IOPS a 15.01 ms, rispetto a Graid con 2.02 milioni di IOPS a 1.52 ms.

Considerazioni finali

Abbiamo sperimentato praticamente tutte le moderne versioni RAID, dalle schede hardware dedicate alle varie soluzioni basate su software. Abbiamo anche testato più volte la soluzione Graid su tre diverse GPU e una varietà di tipi di supporti SSD e interfacce NVMe. Per essere onesti, molti set di dati, come backup e ripristino, data lake di grandi dimensioni, condivisioni di file e molti altri che non hanno seri requisiti di prestazioni, sarebbero perfettamente soddisfatti di una qualsiasi di queste soluzioni. Ma se un'applicazione necessita di accesso completo al flash sottostante, Graid gioca su un altro livello.

Mentre la maggior parte dei clienti guarda l'hardware NVMe e presuppone che le prestazioni saranno ottime, qualunque cosa accada, è importante capire come si comporteranno questi sistemi una volta combinate le unità e quindi aggiungere un livello RAID sopra. In un ambiente Linux, il RAID software mostra davvero i suoi limiti nel tenere il passo con i dispositivi NVMe, in particolare gli SSD Gen5.

Sebbene le prestazioni delle singole unità siano elevate, non tutte le soluzioni RAID si adattano meglio. Confrontando le configurazioni ottimizzate tra loro, Graid ha offerto una larghezza di banda superiore a 279 GB/s in lettura e 148 GB/s in scrittura su 24 SSD KIOXIA CM7-R Gen5, mentre SW RAID ha gestito 279 GB/s in lettura e 3.51 GB/s in scrittura. Nei trasferimenti casuali 4K, abbiamo riscontrato un'incredibile cifra di 28.5 milioni di IOPS in lettura e 2.02 milioni di IOPS in scrittura da Graid, con SW RAID che offre solo 5.6 milioni di IOPS in lettura e 205 IOPS in scrittura. SW RAID potrebbe essere “abbastanza veloce” per alcuni ambienti, ma è a malapena paragonabile a SupremeRAID di Graid per coloro che richiedono i massimi livelli di prestazioni possibili.

Per massimizzare le prestazioni dell'SSD NVMe in un singolo host come questo, non abbiamo visto nulla sul mercato che possa toccare la soluzione Graid SupremeRAID Gen5. È fantastico e in questo test stiamo lavorando su una GPU NVIDIA A2000 poco costosa. Qualsiasi organizzazione che desideri massimizzare il proprio investimento nella flash Gen5 farebbe bene ad intraprendere un Graid PoC per vedere quanto impatto può avere la propria tecnologia.

Pagina del prodotto SupremeRAID

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