最新のサーバー設計では、拡大するアクセラレータ カードの世界を活用して、新しい機能や強化された機能を有効にしています。高速化を考えるとき、多くの人は直接 GPU を使いますが、パフォーマンスだけでなくデータ保護と経済性にも対処する新しい種類のプロセッサーがあります。 Pliops Extreme Data Processor (XDP) はこれらのアクセラレータの 1 つであり、QLC ベースのエンタープライズ SSD のおかげで、顧客がパフォーマンス、容量、経済性の独自の組み合わせを活用できるように支援します。
最新のサーバー設計では、拡大するアクセラレータ カードの世界を活用して、新しい機能や強化された機能を有効にしています。高速化を考えるとき、多くの人は直接 GPU を使いますが、パフォーマンスだけでなくデータ保護と経済性にも対処する新しい種類のプロセッサーがあります。 Pliops Extreme Data Processor (XDP) はこれらのアクセラレータの 1 つであり、QLC ベースのエンタープライズ SSD のおかげで、顧客がパフォーマンス、容量、経済性の独自の組み合わせを活用できるように支援します。
データセンターにおけるフラッシュの影響に関する概要
NVMe SSD は、特に Gen4 の速度に到達した場合に、サーバーとストレージのパフォーマンスに大きな影響を与えます。ただし、これらの利点はシステムの他の部分にストレスを与え、従来の RAID カード アーキテクチャが邪魔になることを意味します。 QLC フラッシュの導入により、フラッシュ ストレージ ゲームは再び変化しました。サーバーがこれらの最新テクノロジーを効果的に活用するには、新しいソリューションが必要です。
Intel (現 Solidigm) は、高品質 QLC SSD を初めて商品化しました。の ソリッドジム P5316 は、大容量で手頃な価格のエンタープライズ SSD の事実上の標準となっています。私たちはこれまで、レビューだけでなく、ドライブを適切に使用できるエンタープライズおよびクラウドの導入においても、これらのドライブに多くの時間を費やしてきました。
適切な使用とは何を意味しますか? QLC SSD は、読み取りパフォーマンスに関しては伝統的に非常に優れていますが、ドライブへの書き込み時には、システムがもう少しインテリジェントになる必要があります。 P5316 のレビューでは、間接ユニット (IU) と呼ばれる用語について少し説明しました。これは、多かれ少なかれ、ドライブが書き込みたいブロック サイズです。 P5316 の IU は 64K です。ドライブに 4K ブロックで書き込むことはできますが、パフォーマンスと書き込み増幅の点で非常に非効率です。
SSD の詳細を詳しく理解することは、Pliops XDP が存在する主な理由の少なくとも 1 つを理解する上で重要です。一態様では、SSD を集約して管理することにより、サーバーの RAID カードとして機能します。 XDP はオンボード DRAM と電源保護によってもサポートされているため、ドライブに送られる書き込みを統合して、ソフトウェア RAID よりも優れたパフォーマンスと容量使用率を確保できます。
アプリケーションに対する IoT デバイスの需要
データ収集は驚くべき速度で増加し続けています。データと関連アプリケーションをすぐに利用できるようにするという要件は、エッジおよび AI/ML アプリケーション開発での洞察の収集の重要性と相まって、さらに顕著になります。
企業は、コスト効率がさらに向上しながら容量が継続的に増加するため、SSD テクノロジーを全面的に採用しています。ハードディスク ドライブ (HDD) よりも 1,000 倍以上高速に動作できる NVMe ドライブが広く採用されています。データセンターは、これらのストレージデバイスに対応するために 400Gbps を実行するネットワークを導入していますが、NVMe-over-Fabrics (NVMe-oF) のような効率的なプロトコルは、システムとインフラストラクチャの限界を押し広げています。
IoT デバイスの需要が前例のない速度で増大し続ける中、アプリケーションもより効率的になりました。サーバー、ストレージ、スイッチが増えると、すでに複雑な環境がさらに複雑になります。そして、これらすべてのデータを効率的かつ安全にバックアップすることの重要性を忘れないでください。
NVMe SSD を設置すれば、今日企業が直面しているパフォーマンスの問題を解決できるように思えます。しかし、それらの NVMe SSD は有効に活用されていません。ムーアの法則は、CPU パフォーマンスが 20 年ごとではなく XNUMX 年ごとに XNUMX 倍になるペースで遅れをとっています。これらのコアは同じメモリと I/O を共有するため、コアを追加してもパフォーマンスの問題は解決されません。サーバーを追加すれば、「多いほど良い」という古い格言は機能しますが、非常に高価なソリューションであり、環境にも良くありません。
これらすべてのデータがこれらの高速 SSD に保存されているため、計算負荷の高いストレージ タスクによる CPU の過負荷を処理および管理することは悪夢となっています。サーバーは、特により高いパフォーマンスと容量を扱う場合、ユーザー コミュニティの要求や、ドライブ障害発生時に信頼性の高い保護を提供する必要性に応えることができません。
Pliops Extreme Data Processor (XDP) は、SSD ベースのストレージと保護に対するパフォーマンス要求の多くに対するソリューションを提供します。 Pliops XDP はアプリケーション高速化の新しいベンチマークであり、データセンター インフラストラクチャへの投資の有効性を高めます。
GPU が処理の非効率を克服して AI と分析のパフォーマンスを加速するのと同じように、Pliops XDP はストレージの非効率を克服してパフォーマンスを大幅に加速し、今日の最新アプリケーションのインフラストラクチャ コストを劇的に削減します。 Pliops XDP は、データの処理方法と SSD ストレージの管理方法を簡素化します。導入が簡単な HHHL (ハーフハイト、ハーフレングス) PCIe カードで提供される Pliops XDP は、データ集約型のさまざまなワークロード全体でパフォーマンス、信頼性、容量、効率を大幅に向上させます。
Pliops Extreme データ プロセッサ アーキテクチャ
Pliops XDP は、ホストがアクセスするための 2 つのインターフェイスを備えて設計されており、より高いパフォーマンスを実現する鍵となります。
1 つ目は標準のブロック インターフェイスで、最も広く採用されており、XDP はシステム内のストレージ デバイスと同じように見えます。 XDP がインストールされると、そのまま表示されます。
2 番目のホスト インターフェイスは、RocksDB 互換の Key-Value ライブラリ API です。新しい NVMe-KV 標準もサポートされています。このインターフェイスは、アプリケーションが XDP に直接アクセスし、さらに高いパフォーマンスを得る最も効率的な方法です。 XDP はブロックを特別なタイプの Key-Value ペアとして扱うため、すべてが同じ方法でエンジンを介して実行されます。
Pliops XDP の優れたパフォーマンスは、ほとんどの機能がハードウェアで実行されることに起因すると考えられます。ラインレート圧縮は、高速で効率的なハードウェア アクセラレーション エンジンを使用して実行されます。 Key-Value ストレージ エンジンもハードウェア ベースです。 Pliops はこれをチップ上の RocksDB に例えています。 Key-Value エンジンは XDP の真の主力であり、真のパフォーマンス上の利点をもたらす魔法の多くを実行します。
簡単に言えば、ブロックが圧縮されると、任意のサイズのオブジェクトが作成されます。フラッシュのブロック サイズは固定されているため、容量管理に関して問題が発生します。この問題は、圧縮されたブロックをマージし、それらをすべて一緒にパックし、高速に取得できるように並べ替えてインデックスを付け、その後ガベージ コレクションを行うことで解決されます。更新が行われると、ブロックが解凍され、プロセスが再び開始されます。これが、ソフトウェアベースのソリューションにおける書き込みアンプ、読み取りアンプ、およびスペースアンプを駆動するものです。 CPU の観点から見ると、ホストはすべての処理能力を消費しないように妥協します。
Pliops は、計算集約型の非常に効率的なアルゴリズムとデータ構造を実装しています。たとえば、XDP は、RocksDB の Xeon Gold コア 500 個に相当するパフォーマンスを提供します。
信頼性の向上
従来のデータ保護ソリューションでは、パフォーマンスと容量の両方においてトレードオフが必要です。しかし、Pliops XDP では、
これらのトレードオフは、一定のデータ可用性を維持し、障害を排除する高度なドライブ障害保護によって解決されます。
データの損失とダウンタイム。 XDP は単一ドライブの複数の障害をサポートし、仮想ホット キャパシティ（VHC）を備えているため、ホット スペアの必要がなくなります。 XDP はデータを管理するため、RAID ベースのソリューションとは異なり、実際のデータのみが再構築されます。言い換えれば、ユーザーはパフォーマンスを犠牲にすることなく、フラッシュの速度でデータ保護を得ることができます。
突然の電源喪失の場合、XDP はメタデータと送信中のユーザー データを不揮発性メモリに自動的にフラッシュすることで保存します。回復は自動的に行われ、使用可能な容量を減らすことなく、使用可能な VHC 容量を使用して電力が回復するとすぐに開始されます。
容量
Pliops XDP は、あらゆるベンダーのすべてのコマンド フラッシュ テクノロジー、TLC、QLC、Intel Optane、SSD をサポートしています。 XDP のインライン圧縮はボトルネックを防ぐために複数のエンジンを実装し、CPU をこの負担から解放します。圧縮、最小限のドライブ障害保護オーバーヘッド、およびほぼフルのドライブ使用率 (95%) により、使用可能な容量が最大 6 倍に拡張されます。この使用可能な容量の増加により、TB あたりのコストが大幅に削減されます。
SSD の耐久性には限界があり、これはデバイスが磨耗してデータを安全に保存できなくなる前に書き込みおよび消去できるデータの量を指します。業界が QLC SSD 以降を採用するにつれて、耐久性のレベルは低下します。 XDP はすべてのランダム書き込みをシーケンシャル書き込みに変換するため、この問題が解消され、耐久性が最大 7 倍向上します。
現在、Pliops XDP はカードあたり 128TB のユーザー データをサポートしていることに注意してください。より多くのストレージが必要なユースケースでは、ホスト システム内で複数の XDP カードを利用できます。
効率化
コンパクトでありながら強力な XDP は、既存のインフラストラクチャのフットプリントを最大限に活用して、組織のデータの増加とアプリケーションの導入に対応します。さらに、データセンター全体への展開も簡単です。 Pliops XDP は、さまざまなワークロードにわたって最大 80% 優れた経済性を実現します。
現在、Pliops は XDP ソフトウェアのインストールに CLI インターフェイスを利用しています。
インターフェイスはわかりやすく、要点を絞っています。 XDP を構成し、必要に応じてアレイのステータスをナビゲートするのは簡単です。
高度な機能
Pliops XDP の高度な機能には次のものが含まれます。
- 安定した高性能の標準ブロックデバイス
- 妥協のないドライブ障害保護 (DFP) により、単一ドライブの複数の障害から保護します。
- 圧縮、高いドライブ容量、最小限の DFP オーバーヘッドにより使用可能な容量を拡張します。
- 仮想ホット キャパシティにより、専用のホット スペアが不要になります
- 書き込みアンプの削減により、TLC および QLC SSD の耐用年数が延長されます
- 割り当てられた仮想ホット キャパシティにユーザー データのみを再構築することによる迅速なリカバリ
- パフォーマンスのバランスをとるためのユーザー構成可能な再構築レート
- 突然の電源ダウン時の総合的なデータとメタデータの保護
- オーバープロビジョニングのバランスをとり、パフォーマンスを向上させます
Pliops XDP は、エンタープライズおよびクラウド アプリケーションが従来の計算負荷と電力のほんの一部を使用して最大 1,000 倍高速にデータにアクセスできるようにすることで、フラッシュ ストレージの可能性を最大限に引き出します。
Pliops Extreme データ プロセッサの仕様
| 性能 | 3.2M IOPS RR、1.2M IOPS RW、30GB/秒 SR、6.4 GB/秒 SW |
| 書き込みアトミック性 | 明示的または透過的な二重書き込み排除のための最大 64 KB のアトミック書き込みのサポート |
| 容量 | パリティ保護付きの 128 TB の物理ディスクに 128 TB のユーザー データ |
| ホストAPI | • 標準ブロックデバイス • KVライブラリAPI |
| 圧縮 | ハードウェアアクセラレーション |
| SSDのサポート | • インターフェイス: PCIe Gen 3/4/5 NVMe、NVMe-oF • タイプ: TLC SSD、QLC SSD、インテル® Optane™ |
| ドライブベンダー | Samsung、WD、Micron、Intel、Kioxia、Hynix、Seagate、その他をサポート |
| 外形寸法 | ロープロファイル HHHL (6.6 インチ X 2.536 インチ) – トールおよびショート ブラケット |
| OSサポート | すべての Linux バリアント |
| サポートされているサーバー | Dell、HPE、Lenovo、Supermicro、Quanta、Wywinn、Inspur、Sugon、富士通、日立 – すべての標準 1U / 2U サーバー |
| 停電保護 | 突然の停電からすべてのデータを保護 |
| 使用温度 | 10～52℃ @ 250 LFM |
| 保管温度 | 5°C ～ 35°C、< 90% 結露なし |
| 出力 | 通常 <25W、最大 45W、PCIe アダプター経由 +12Vdc |
| 保証 | 3 年間、無料の高度な技術サポート、高度な交換オプション |
| 規制認証 | AS/NZS CISPR 22、ICES -003、クラス B、EN55022/EN55024、VCCI V-3、RRA no 2013-24 & 25、RoHS 準拠、EN/IEC/UL 60950、CNS 13438、FCC 47 CFR パート 15 サブパート B 、クラスB、WEEE |
| MTBF | 最大4.5万時間 |
性能
Pliops XDP は、データベース、分析、AI / ML などのパフォーマンスを最大 10 倍向上させるのに役立ちます。
画期的なデータ構造とアルゴリズムは、ホスト ソフトウェアの数百コアに相当する機能を提供します。 XDP はシステム内のブロック デバイスとして表示され、あらゆるアプリケーションを高速化します。 Pliops XDP は、MySQL、MongoDB、Cassandra などのデータベースを使用して、インスタンス密度を向上させながら、MySQL、MongoDB、Cassandra などのデータベースのレイテンシを短縮します。
私たちのラボでは、Dell PowerEdge R750 と 5316 台の Solidigm P30.72 0TB QLC SSD 内で Pliops XDP のパフォーマンスをテストしました。 mdadm を使用したソフトウェア RAID5 のパフォーマンスと、RAID64 構成の XDP のパフォーマンスを比較しました。両方とも XNUMXK チャンク サイズを使用しました。これにより、XDP カードにさらに多くの作業が加えられ、ソフトウェア RAID の最高パフォーマンスの構成を示すことが目的になりました。 mdadm は、Linux md デバイス（別名 RAID アレイ）の構築、管理、監視に使用されるコマンドです。 mdadm は Linux システムにはプリインストールされていないことに注意してください。
プレコンディショニングとして、シーケンシャル読み取りおよび書き込みパフォーマンスを測定する前に、128K 10TB シーケンシャル書き込みフィルを 128 回実行しました。ランダム読み取りおよび書き込みテストでは、10K 10TB のランダム フィルが 120 回実行されました。次に、テスト自体は、複数のブロック サイズにわたる複数のキューの深さについて XNUMX TB のフットプリントでテストされ、各間隔は XNUMX 秒でした。
ランダム 4K 転送では、Pliops XDP はソフトウェア RAID0 をわずかに下回り、2.6 万 IOPS に対して 3.7 万 IOPS を測定しました。ただし、ランダム書き込みパフォーマンスを見ると、832 IOPS の SW RAID0 から、XDP のなんと 135 万 IOPS まで、1.3% という大幅な向上が見られました。ランダム読み取りワークロードとランダム書き込みワークロードは両方とも、8 スレッド/128 キューのレベルでテストされました。
ブロックサイズを 16K に増加した Pliops XDP は、読み取りおよび書き込みワークロードの両方でソフトウェア RAID0 の数値をリードすることができました。 XDP からの 16K ランダム読み取りの 1.9 万 IOPS と SW RAID1.7 の 0 万 IOPS を測定しました。 16K ランダム書き込みでは、XDP の 370K IOPS と SW RAID131 の 0K IOPS の差がありました。ランダム読み取りワークロードとランダム書き込みワークロードは両方とも、8 スレッド/128 キューのレベルでテストされました。
ランダムな読み取りと書き込みアクティビティを組み合わせて、4K から 16K ブロック サイズまでの転送サイズを検討しました。全体として、Pliops XDP は大幅な利益を上げました。 4K 70/30 では 561% という大きな向上が得られ、SW RAID2.8 から 422 万 IOPS から 0K IOPS を測定します。 8K ブロックサイズでは、ゲインは 348% とわずかに低くなり、SW RAID1.9 では 428 万 IOPS から 0K IOPS となりました。 16K の転送サイズでは差は狭まりましたが、それでも SW RAID157 と比較して 0% という大きな改善がありました。ここでは、XDP の 1.1M IOPS と SW RAID427 の 0K IOPS を測定しました。
これまでのワークロードはランダム転送に焦点を当てていましたが、最後のテストでは、大きなブロックの連続転送速度に焦点を当てました。ここで、Pliops XDP は、特に書き込みパフォーマンスにおいて大幅な向上を示し続けました。読み取り帯域幅から始めて、SW RAID48 の 27GB/秒と比較して、XDP では 0GB/秒を測定しました。書き込みでは、SW RAID184 の 6.3GB と比較して、XDP は 2.2GB/s で 0% リードしました。
最適な条件下でのパフォーマンスはどのストレージ プラットフォームにも常に適していますが、ドライブ容量が増加するにつれて、再構築アクティビティにかかる時間を理解することが重要なデータポイントになります。 Solidigm P4 5316TB SSD を使用した 30.72 ドライブ XDP アレイで、ドライブの障害と再構築をシミュレートしました。バックグラウンド トラフィックが適用されたため、再構築プロセスには 450 分かかりました。 FIO を使用して、合計 8MB/秒のトラフィックで 70K 30/905 ワークロードを駆動しても、アレイの再構築速度は依然として 14.65 分/TB の再構築ペースを維持しました。
最終的な考え
このテストで使用された Solidigm P5316 のような最新のエンタープライズ QLC SSD は、パフォーマンスと容量の驚異的な融合を実現する可能性を秘めています。ただし、最新のインフラストラクチャでは、フラッシュを管理するための新しいツールが必要です。古い RAID カードは扱いにくいですが、基本的なソフトウェア RAID は優れたパフォーマンスを発揮します。この現実により、Pliops Extreme Data Processor のような創造的なソリューションへの扉が開かれました。
私たちは、XDP アクセラレータのパフォーマンスをソフトウェア RAID と比較して評価することに着手しました。 Dell PowerEdge R30.72 に 5316 つの 750TB P0 を搭載し、Pliops XDP のパフォーマンスをソフトウェア RAID と比較しました。さらに、ソフトウェア RAID を RAID5 で構成し、XDP を RAIDXNUMX に設定して実行開始しました。
結果をざっと見てみると、全体的に大幅な増加が見られました。特に 4K ランダム書き込みパフォーマンスでは 832% の向上が見られましたが、4K ブロックサイズでの読み取りパフォーマンスには多少の影響がありました。ただし、ブロックサイズを大きくすると、Pliops XDP はランダム転送シナリオと順次転送シナリオの両方でその強みを発揮しました。 70/30 の読み取り/書き込み分割によるランダム混合ワークロードでも、Pliops XDP は SW RAID560 と比較して転送サイズが 156K から 4K に 16% から 0% 向上しました。
全体として、Pliops カードは簡単に操作できます。私たちは大容量 QLC SSD を使用するのが大好きですが、メディアを適切に活用できるシステムを見つけるのが難しい場合があります。 Pliops Extreme データ プロセッサを使用すると、テラバイトあたりのコストに基づいたサーバー パフォーマンスの計算全体が変わります。自分自身で試すのも簡単です。 PoC を開始するには、下のリンクをクリックしてください。
Pliops はこのレポートのスポンサーです。このレポートで表明されているすべての見解や意見は、検討中の製品に対する当社の公平な見解に基づいています。
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