Analisamos a placa e o software Graid SupremeRAID várias vezes e estamos sempre impressionados com o desempenho extremo de armazenamento que o Graid permite. Tanto o RAID tradicional de hardware quanto de software deixam muito a desejar em termos de desempenho, o que abre a porta para o Graid entrar com uma ratoeira melhor. Com os SSDs Gen5 sendo vendidos em grande volume agora, montamos um servidor bem equipado para ver o que é possível quando você deixa o flash voar.
Analisamos a placa e o software Graid SupremeRAID várias vezes e estamos sempre impressionados com o desempenho extremo de armazenamento que o Graid permite. Tanto o RAID tradicional de hardware quanto de software deixam muito a desejar em termos de desempenho, o que abre a porta para o Graid entrar com uma ratoeira melhor. Com os SSDs Gen5 sendo vendidos em grande volume agora, montamos um servidor bem equipado para ver o que é possível quando você deixa o flash voar.
Por que Graid SupremeRAID versus RAID de hardware?
A solução Graid compreende dois elementos principais: uma GPU e uma pilha de armazenamento definido por software (SDS). Como uma placa RAID, a GPU retira a maior parte das tarefas de gerenciamento de unidade e proteção de dados da CPU, liberando-a para executar aplicativos. Ao contrário de uma placa RAID, porém, o SupremeRAID é muito mais eficiente. Ele endereça as unidades diretamente pelo barramento PCIe sem precisar de cabeamento extra ou configurações complicadas de chassi. E como a GPU é mais dinâmica do que o ASIC de uma placa RAID, o dimensionamento de desempenho com Graid é bastante melhorado.
A vantagem de escalabilidade fica imediatamente evidente quando se observa onde ocorrem os gargalos em um servidor. As placas RAID atuais são limitadas ao Gen4, que atinge 28 GB/s. Quatro SSDs Gen4 decentes podem saturar uma única placa RAID. O sistema precisaria de várias placas RAID para aproveitar todas as unidades em um servidor de 24 compartimentos. Por outro lado, o SupremeRAID pode suportar 32 unidades em um único sistema e não possui nenhuma das limitações de largura de banda do slot PCIe.
Os problemas de desempenho do RAID de hardware ficam ainda mais agravados a cada salto de interface geracional. Para suportar SSDs Gen5, é necessário um novo RAID ASIC de hardware. Mas mesmo assim, o RAID de hardware sofrerá do mesmo problema de escalabilidade articulado acima. A GPU SupremeRAID usa uma interface Gen4 hoje e, para ser justo, isso é apenas um problema da Intel/AMD/NVIDIA por enquanto. Mas isso não o impede de liberar o desempenho das unidades Gen5. Isso significa níveis de desempenho de até 260 GB/s e 28 milhões de IOPS. Quando as GPUs Gen5 chegarem ao mercado, o Graid poderá melhorar ainda mais os números de IOPS.
Uma última observação sobre a GPU Graid: hoje, a maioria de suas implementações estão no SR-1010 produto, que utiliza uma GPU NVIDIA A2000. Lembramos disso para observar que o Graid não requer uma GPU cara ou difícil de encontrar para SupremeRAID, nem precisa usar uma com alimentação externa. Se, por algum motivo, um usuário preferir uma placa alternativa, o software da Graid roda em praticamente qualquer silício NVIDIA que testamos em um A2 em nosso laboratório com excelentes resultados. De qualquer forma, a GPU é fácil de instalar e não requer bateria extra.
Por que Graid SupremeRAID vs Software RAID?
O RAID de software ganhou força nos últimos anos devido ao custo, complexidade e desempenho moderado das primeiras placas RAID NVMe. Somos culpados de implantar espaços de armazenamento do Windows, Linux MD ou ZFS RAIDZ quando precisamos de uma maneira rápida e fácil de agrupar SSDs NVMe e on-line. Mas, como acontece com qualquer software de armazenamento que não usa aceleração de hardware, há um custo. A CPU host deve executar o gerenciamento do drive e a proteção de dados, tirando ciclos dos aplicativos. A oferta baseada em GPU da Graid não tem essa limitação, garantindo o melhor desempenho possível tanto para o armazenamento quanto para os aplicativos no servidor.
Além disso, com o RAID de software, a seleção do sistema operacional limita as escolhas. Graid roda em quase tudo, incluindo mais de meia dúzia de distribuições Linux e Windows. Para ser justo, o Graid é um elevador um pouco mais pesado para ficar operacional em relação ao RAID de software; uma GPU deve ser instalada no sistema e o esforço adicional é indiscutivelmente insignificante. Os retornos, porém, são incríveis, como você verá a seguir. Estamos falando de uma ordem de magnitude com SupremeRAID em vez de RAID de software.
Desempenho do Graid SupremeRAID Gen5
Para este teste, montamos um servidor Supermicro AS-2125HS-TNR com duas CPUs AMD EPYC 9654, 384 GB de DRAM e 24 CPUs de 3.84 TB. SSDs CM7-R Gen5 da KIOXIA.
Configuramos as unidades em uma configuração RAID5 para SW RAID e Graid. Para o tamanho da faixa, usamos uma faixa 4K para Graid, com pedaços de 4K, 64K e 512K para mdadm. O tamanho variável do bloco para RAID de software era necessário para mostrar velocidades máximas de transferência de 4K em uma configuração otimizada e largura de banda máxima de blocos grandes em sua melhor forma. Isso não era tão importante para o Graid, que lidava com diferentes tamanhos de bloco sem prejudicar o desempenho.
- Servidor: Supermicro AS-2125HS-TNR
- CPU: 2 x processador AMD EPYC 9654 de 96 núcleos x 2
- Memória: 24 x Samsung M321R2GA3BB6-CQKVS DDR5 4800 MT/s 16 GB x 24
- Unidade NVMe: 24 x KIOXIA CM7-R 3.84T KCMY1RUG3T84 x 24
- Controlador RAID: SupremeRAID SR-1010
- SupremeRAID Driver: 1.5.0-659.g10e76f72.010
- SO Linux: Ubuntu 22.04.1 LTS
| Desempenho RAID 5 FIO |
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| Teste | Bloco SW RAID5 de 4 KB |
Bloco SW RAID5 64K |
Bloco SW RAID5 512K |
Faixa SupremeRAID 4KB |
| Gravação sequencial de 1 MB (192T/16Q) | 1.22GB / s | 3.51GB / s | 801MB / s | 148GB / s |
| Leitura sequencial de 1 MB (192T/16Q) | 21.8GB / s | 279GB / s | 235GB / s | 279GB / s |
| Gravação aleatória 64K (192T/16Q) | 822MB / s | 627MB / s | 795MB / s | 30.2GB / s |
| Gravação aleatória 4K (192T/32Q) | 49.8 mil IOPS (61.6 ms) | 205 mil IOPS (15.01 ms) | 78.7 mil IOPS (39 ms) | 2.02 milhões de IOPS (1.52 ms) |
| Leitura aleatória de 4K (192T/32Q) | 5.6 milhões de IOPS (1.1 ms) | 5.5 milhões de IOPS (1.11 ms) | 5.53 milhões de IOPS (1.11 ms) | 28.5 milhões de IOPS (22 ms) |
Comparar o desempenho do software RAID e Graid foi bastante revelador. Em termos de largura de banda de pico, acabamos aumentando o tamanho do bloco mdadm durante esta avaliação de 4K para 64K e 512K, já que, em 4K, o pico de largura de banda de leitura era baixo. O Mdadm não foi ótimo no geral, mas a velocidade de leitura sequencial mais alta foi no tamanho do bloco de 64K, medindo 279GB/s, correspondendo à velocidade da configuração Graid HW RAID. O desempenho de gravação sequencial para SW RAID atingiu 3.51 GB/s em um tamanho de bloco de 64 K, embora isso não fosse nada comparado ao Graid, que mediu 148 GB/s.
Passando para uma transferência de gravação aleatória de blocos grandes de 64K, o SW RAID variou de 627 MB/s a 822 MB/s, enquanto o Graid superou isso, medindo 30.2 GB/s.
Na área final, observando velocidades de transferência aleatórias de 4K, medimos o maior desempenho de SW RAID em um tamanho de bloco de 4K, medindo 5.6 milhões de IOPS em 1.1 ms. Graid atingiu impressionantes 28.5 milhões de IOPS neste mesmo teste. A velocidade de gravação 4K obteve seu melhor desempenho SW RAID com o bloco de 64K, medindo 205k IOPS a 15.01ms, em comparação com Graid com 2.02M IOPS a 1.52ms.
Considerações Finais
Temos trabalhado com praticamente todos os tipos modernos de RAID, desde placas de hardware dedicadas até diversas soluções baseadas em software. Também testamos a solução Graid várias vezes em três GPUs diferentes e em uma variedade de tipos de mídia SSD e interfaces NVMe. Para ser justo, muitos conjuntos de dados, como backup e recuperação, grandes data lakes, compartilhamentos de arquivos e muitos outros que não possuem requisitos sérios de desempenho, ficariam perfeitamente satisfeitos com qualquer uma dessas soluções. Mas se um aplicativo precisa de acesso total ao flash subjacente, o Graid está jogando em outro nível.
Embora a maioria dos clientes olhe para o hardware NVMe e presuma que o desempenho será ótimo de qualquer maneira, é importante entender como esses sistemas funcionarão quando as unidades forem combinadas – e então adicionar uma camada RAID sobre eles. Em um ambiente Linux, o RAID de software está realmente mostrando suas limitações para acompanhar dispositivos NVMe, especialmente SSDs Gen5.
Embora o desempenho individual da unidade seja forte, nem todas as soluções RAID se adaptam melhor. Comparando as configurações otimizadas entre si, o Graid ofereceu largura de banda superior a 279 GB/s de leitura e 148 GB/s de gravação em 24 SSDs KIOXIA CM7-R Gen5, enquanto o SW RAID gerenciava 279 GB/s de leitura e 3.51 GB/s de gravação. Em transferências aleatórias de 4K, vimos incríveis 28.5 milhões de IOPS de leitura e 2.02 milhões de IOPS de gravação do Graid, com SW RAID oferecendo apenas 5.6 milhões de IOPS de leitura e 205 mil IOPS de gravação. O SW RAID pode ser “rápido o suficiente” para alguns ambientes, mas dificilmente se compara ao SupremeRAID da Graid para aqueles que exigem os mais altos níveis de desempenho possíveis.
Para maximizar o desempenho do SSD NVMe em um único host como este, não vimos nada no mercado que possa atingir a solução Graid SupremeRAID Gen5. É fantástico e, nestes testes, estamos trabalhando em uma GPU NVIDIA A2000 barata. Qualquer organização que queira maximizar seu investimento em flash Gen5 seria sensata em adotar um Graid PoC para ver o quão impactante sua tecnologia pode ser.
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