Gli SSD QLC forniscono 175 GB/s in un server di archiviazione 2U

Quasi due anni fa, abbiamo completato una revisione di un server di storage Viking Enterprise Solutions (VES) con 24 alloggiamenti NVMe e nodi di elaborazione gemelli in uno chassis 2U. VES è un importante OEM che crea alcuni dei sistemi server di storage più innovativi sul mercato. Recentemente abbiamo avuto l'opportunità di toccare con mano una versione del loro server di archiviazione ottimizzata per unità NVMe a porta singola. Naturalmente, abbiamo preso 24 SSD QLC Solidigm P5316 da 30.72 TB, li abbiamo inseriti nel server e ci siamo fermati per vedere cosa possono fare quasi 750 TB di flash RAW.

Quasi due anni fa, abbiamo completato una revisione di un server di storage Viking Enterprise Solutions (VES) con 24 alloggiamenti NVMe e nodi di elaborazione gemelli in uno chassis 2U. VES è un importante OEM che crea alcuni dei sistemi server di storage più innovativi sul mercato. Recentemente abbiamo avuto l'opportunità di toccare con mano una versione del loro server di archiviazione ottimizzata per unità NVMe a porta singola. Naturalmente, abbiamo preso 24 SSD QLC Solidigm P5316 da 30.72 TB, li abbiamo inseriti nel server e ci siamo fermati per vedere cosa possono fare quasi 750 TB di flash RAW.

Oltre al lavoro OEM, VES vende anche a una varietà di clienti HPC e Hyperscale. Si tratta di una considerazione importante perché, se consideriamo le prestazioni dei server di storage al di fuori dell'ambito aziendale tradizionale, il modo in cui le organizzazioni con un'enorme impronta di dati configurano lo storage è diverso.

Molti dei carichi di lavoro a cui sono destinati questi server sono ciò che consideriamo moderne applicazioni di analisi e intelligenza artificiale in cui le prestazioni sono critiche e la disponibilità dei dati un po' meno. Pertanto, queste configurazioni non assomigliano a una SAN tradizionale, in cui i servizi dati e la resilienza sono al centro dell'attenzione. In questo esempio, stiamo configurando per ottenere prestazioni ottimali all'interno del server di storage VES anziché aggiungere schede I/O e sfruttare il server come storage condiviso.

Questa sfumatura di configurazione è importante. Stiamo fornendo 12 SSD P5316 a ciascun nodo di calcolo AMD EPYC nella parte posteriore del sistema. Questi nodi gestiscono lo storage in JBOD, presupponendo la resilienza a livello di applicazione per la disponibilità dei dati. Sebbene non abbiamo sfruttato le GPU per questo report, è abbastanza ragionevole configurare tali nodi con qualcosa come una NVIDIA A2 per l'analisi o l'inferenza dei carichi di lavoro.

Prima di addentrarci troppo nella configurazione del server e dello storage, però, diamo un'occhiata ai componenti hardware chiave che fanno parte di questo lavoro.

Server di archiviazione Viking Enterprise Solutions VSS2249P

Per questo lavoro ci siamo rivolti a VES per trovare un server potente che potesse sfruttare al massimo i 24 SSD Solidigm P5316 da 30.72 TB nella parte anteriore. Questa non è una questione banale; le unità a porta singola funzioneranno al meglio in una soluzione in grado di fornire quattro corsie PCIe v4 da uno dei nodi del server AMD a ciascuna unità. L'accesso diretto offre le massime prestazioni da ciascun SSD, invece di passare attraverso un espansore interno che può limitare la larghezza di banda. Inoltre, questo sistema è progettato per SSD a porta singola, come Solidigm P5316, rispetto alla recensione del precedente Viking Enterprise Server progettato per SSD a doppia porta.

Punti salienti di Viking Enterprise Solutions VSS2249P

Viking Enterprise Solutions VSS2249P è un server di archiviazione a doppio nodo 2U con 24 alloggiamenti per unità PCIe V2 U.4 a porta singola. Più specificamente, ciascun nodo (o modulo) server supporta 12 SSD NVMe U.2.5 (SFF-2) da 8639 pollici a porta singola e hot plug tramite x4 corsie PCIe Gen4, rendendolo un server orientato alle prestazioni. Ciò lo rende ideale per i casi d'uso in cui i colli di bottiglia I/O possono rappresentare un problema, come storage edge computing, analisi, machine learning, intelligenza artificiale, database OLTP, trading ad alta frequenza, nonché modellazione, simulazione, ricerca scientifica e altri casi d'uso ad alte prestazioni.

VES è un'azienda leader nello sviluppo di storage e server specializzata nello sviluppo di soluzioni su larga scala per clienti OEM aziendali di cloud computing e ad alte prestazioni. Grazie al loro ampio portafoglio clienti, hanno una vasta esperienza nello sfruttamento delle tecnologie emergenti durante lo sviluppo delle loro soluzioni, il che può aiutare a dare ai propri clienti un vantaggio competitivo. Ci aspettiamo più o meno la stessa cosa con il VSS2249P.

Solidigm D5-P5316

Avevamo già avuto questo server nel nostro laboratorio, ma questa volta lo abbiamo popolato con 30.72 TB Solidigm D5-P5316 SSD PCIe Gen4 NVMe, che ammonta a quasi tre quarti di petabyte per l'archiviazione tramite il fattore di forma U.2 da 15 mm. Ciò consentirà ai clienti (in particolare nello spazio iperscalabile) di avere implementazioni su larga scala. Le unità D5-P5316 sono inoltre dotate di NAND QLC a 144 strati, che ridurrà i costi mantenendo i modelli ad alta capacità e prestazioni solide.

Si dice che il D5-P5316 fornisca fino a 7 GB/s in letture sequenziali, mentre i modelli da 30.72 TB offrono un po' più velocità in scrittura con 3.6 GB/s. Nelle letture 4K casuali, Solidigm indica la nuova unità a 800,000 IOPS per tutti i modelli. L'unità dispone inoltre di un valore nominale di 0.41 scritture al giorno (DWPD), una garanzia di 5 anni e una gamma di funzionalità di sicurezza avanzate, tra cui crittografia hardware AES-256, sanitizzazione NVMe e misurazione del firmware.

Queste unità sono ideali per gli ambienti che necessitano di ottimizzare e accelerare lo storage all'interno dei carichi di lavoro dei data center come reti per la distribuzione di contenuti (CDN), infrastruttura iperconvergente (HCI) e Big Data.

Nel complesso, abbiamo scoperto che Solidigm ha creato un'unità che trova un equilibrio eccezionale tra capacità, prestazioni e costi, perfetto per il VSS2249P.

Componenti e costruzione Viking Enterprise Solutions VSS2249P

I due moduli server all'interno dell'enclosure VSS2249P sono sostituibili a caldo e sono dotati di una CPU AMD EPYC Rome, due slot x16 PCIe Gen4 e un OCPNIC v3.0 che supporta schede aggiuntive PCIe Gen 4 e fino a 8 DIMM. Con 3.43 pollici (A) x 17.2 pollici (L) x 27.44 pollici (P), il VSS2249P è inoltre progettato per adattarsi perfettamente a un rack standard del settore da 19 pollici e 1.0 metri, consentendone l'implementazione in un varietà di applicazioni.

Ogni nodo nella nostra configurazione include una CPU AMD EPYC 7402P, che dispone di 24 core, un clock di base di 2.8 GHz (boost massimo di 3.35 GHz), 48 thread e 128 MB di cache L3. È inoltre dotato di 64 GB di RAM DDR4 (8 x 8 GB) e un SSD di avvio M.250 da 2 GB.

Il VSS2249P è progettato come sistema senza cavi. Ad esempio, il piano dell'unità fornisce connettività per alimentazione, dati e gestione, nonché per gli alimentatori. Anche le ventole del sistema fanno parte del gruppo della slitta del server (collegata al piano di azionamento tramite la scheda della ventola) e sono alimentate e controllate dal piano di azionamento. Per un facile accesso, le ventole vengono rimosse tramite il coperchio superiore. Tutti gli SSD si collegano direttamente al mid-plane. Ciò semplifica la manutenzione del VSS2249P, mentre la mancanza di cavi garantisce un migliore flusso d'aria e quindi nodi server più freddi.

Specifiche Viking VSS2249P

24 test delle prestazioni Solidigm D5-P5316

Anche se la maggior parte di noi considera la memoria flash QLC come un'alternativa a prestazioni inferiori agli SSD TLC, in questo caso si considera solo un lato dell'equazione. Le prestazioni di scrittura casuale a blocchi più piccoli possono essere inferiori a causa di decisioni architetturali, come l'indirizzamento indiretto grossolano, ma le scritture sequenziali e le prestazioni di scrittura casuale a blocchi di grandi dimensioni sono molto competitive e molto vicine alle SSD DC TLC entry-level.

Con la memoria flash basata su TLC sul mercato, le velocità di scrittura sono inferiori, ma le prestazioni di lettura sono ancora altamente performanti, se non completamente competitive. Il nostro obiettivo in questa recensione è stato quello di sfruttare 24 SSD Solidigm P5316 da 30.72 TB all'interno di un server a 2 nodi, mostrando fino a che punto possiamo spingerli con un sacco di calcolo alle spalle.

L'ultima volta che abbiamo esaminato un sistema Viking Enterprise Solutions simile, è stato costruito per condividere 24 SSD su due nodi, con ciascun nodo con accesso multipercorso a ciascun SSD. Il VSS2249P utilizza nodi simili sul backend, sebbene 12 SSD siano collegati direttamente a un nodo, mentre i restanti 12 all'altro. Ciò fornisce a ciascun SSD 4 canali completi di linee PCIe Gen4 al nodo a cui è connesso.

Abbiamo installato Ubuntu 20.04 su ciascun server e sfruttato FIO per saturare contemporaneamente tutti i 24 SSD Solidigm P5316. Ogni SSD è stato riempito completamente con un riempimento sequenziale e quindi partizionato per concentrare l'impronta del carico di lavoro sul 5% della superficie dell'unità. Ci siamo concentrati sulle dimensioni dei blocchi ottimizzate per QLC, che si sovrappongono ai tradizionali supporti flash. La differenza principale consiste nel ridurre al minimo l'attività di scrittura inferiore a 64 KB, il che forza un punto critico della scrittura indiretta della flash QLC. Detto questo, i carichi di lavoro che abbiamo misurato sono stati i seguenti:

• 1MB sequenziale
• Sequenziale 64K
• 64K casuale
• 64K casuale 70R/30W
• 64K casuale 90R/10W
• Lettura casuale 4K

Nel nostro primo test con una dimensione di trasferimento sequenziale di 1 MB, abbiamo misurato l'incredibile larghezza di banda di 175.5 GB/s su 24 SSD P5316. Questo ha funzionato a poco più di 7.3 GB/s per SSD sul front-end. Con un carico di lavoro di scrittura sequenziale di 1 milione, tale importo è stato misurato a 56.1 GB/s o 2.34 GB/s per SSD.

Riducendo la dimensione del blocco a un carico di lavoro di 64K, gli SSD Solidigm P5316 offrivano 159 GB/s di larghezza di banda o oltre 6.62 GB/s per SSD. Il carico di lavoro in scrittura è stato di 57.7 GB/s o 2.40 GB/s per SSD.

Dato che non tutti i carichi di lavoro erano sequenziali, siamo passati a un set di lavoro casuale da 64K più impegnativo, che ha messo gli SSD QLC in una delle situazioni più stressanti. Il traffico in lettura ha registrato la larghezza di banda più elevata, con un traffico folle di 176.3 GB/s. Passando dalla lettura alla scrittura, però, è qui che gli SSD P5316 hanno subito lo stress maggiore, misurando 13.2 GB/s o 550 MB/s per unità. Ciò è in linea con le cifre della scheda tecnica per questo carico di lavoro, ma mostra dove questi SSD raggiungono il loro limite.

Sapendo che la lettura casuale da 64 KB offriva le prestazioni dell'unità più elevate e la scrittura quelle più basse, abbiamo esaminato una combinazione di carichi di lavoro misti per vedere come queste unità variano al variare del bilanciamento di lettura/scrittura. Con un carico di lavoro casuale di 70K in lettura al 64%, il gruppo di unità ha misurato 44 GB/s. Tuttavia, quando abbiamo ottimizzato ulteriormente la lettura al 90%, la larghezza di banda è salita a 130.7 GB/s. Ciò porta ulteriormente al punto in cui gli SSD QLC distribuiti nelle giuste situazioni possono essere unità potenti, sebbene non siano progettati per sostituire gli SSD TLC in tutte le situazioni.

Concludendo i test, abbiamo esaminato un test di throughput di picco concentrandoci sulle prestazioni di lettura casuale 4K. La scrittura 4K è stata saltata poiché queste unità utilizzano un'unità indiretta grossolana di 64K e non forniranno le massime prestazioni su 4K. Nella lettura casuale 4K, abbiamo misurato quasi 87 GB/s di traffico 4K o 21.2 milioni di IOPS. Si tratta di una statistica impressionante, in linea con le offerte SSD TLC sul mercato.

Considerazioni finali

In passato abbiamo svolto un lavoro approfondito con gli SSD QLC di Solidigm, ma questo è di gran lunga il lavoro più significativo che abbiamo svolto con loro fino ad oggi, concentrando quasi 750 TB di spazio di archiviazione in un server 2U. Volevamo esaminare come si comportano le unità in una configurazione in cui applicazioni come analisi e inferenza possono trarre vantaggio dal design della piattaforma moderna. Sebbene la sensazione generale nei confronti di QLC sia che siano utili solo per progetti di valore o di archivio, ciò non potrebbe essere più lontano dalla verità.

Osservando le prestazioni, possiamo vedere che gli SSD P5316 nel server di archiviazione VES VSS2249P sono stati in grado di pubblicare risultati sorprendenti. Le prestazioni sequenziali a blocchi di grandi dimensioni saturano il server, con ogni SSD che quasi esaurisce il suo alloggiamento Gen4 U.2 in prestazioni di lettura. Abbiamo misurato 175.5 GB/s in 1 milione di lettura, che corrisponde a 7.3 GB/s per SSD.

Anche le prestazioni in lettura casuale sono state ottime, raggiungendo i 176.3 GB/s in una dimensione del blocco di 64 KB. Ma non dormire sulle prestazioni di scrittura; le unità hanno funzionato molto bene con grandi carichi di lavoro bloccati. La scrittura sequenziale a 64K ha misurato 57.7 GB/s, mentre quella casuale a 64K si è ridotta a 13.2 GB/s. I carichi di lavoro misti focalizzati sull'attività di lettura hanno funzionato abbastanza bene, dove abbiamo misurato 44 GB/s in 64K 70/30 e poco meno di 131 GB/s in 64K 90/10. Infine, per la lettura casuale di piccoli blocchi abbiamo misurato l'incredibile cifra di 86.9 GB/s o 21.2 milioni di IOPS nel nostro carico di lavoro 4K.

In passato, abbiamo lavorato con la versione HA a doppio nodo di questo Server aziendale Viking sfruttando gli SSD TLC a doppia porta. Anche se non esattamente alla pari, ci sono alcune linee di tendenza interessanti che mostrano che questi SSD QLC resistono molto bene alle soluzioni TLC.

Entrambi i set di unità sono stati in grado di gestire un'enorme quantità di larghezza di banda, con gli SSD TLC che misurano 125 GB/s e gli SSD Solidigm P5316 QLC che misurano 159 GB/s in lettura sequenziale a 64K. Anche le prestazioni in scrittura erano vicine, con gli SSD TLC che misuravano 63.2 GB/s in scrittura sequenziale a 64K rispetto ai P5316 con 57.7 GB/s.

Questi dati non intendono suggerire che QLC sia un sostituto completo di TLC in tutte le applicazioni, TLC ha ancora un grande vantaggio in quanto la percentuale di scrittura e la necessità di resistenza aumentano. Per molti casi d'uso, tuttavia, gli SSD QLC sono pronti per l'implementazione e spesso possono essere più veloci dei concorrenti TLC, soprattutto quando il carico di lavoro non è molto intenso in scrittura.

Inoltre, se hai bisogno di un mix di capacità e prestazioni, gli SSD DC QLC vinceranno a mani basse: si tratta di una combinazione unica che QLC e, in futuro, gli SSD PLC, sono ben posizionati per servire. Dato che abbiamo registrato oltre 175 GB/s in questo server di storage VES su quasi 3/4 di un PB di storage in 2U, l'efficienza del rack sembra piuttosto convincente.

Server di archiviazione VES

Prodotti Solidig

Solidigm sponsorizza questo rapporto. Tutti i pareri e le opinioni espressi in questo rapporto si basano sulla nostra visione imparziale dei prodotti in esame.

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