Explorând sistemele de stocare Flash, dincolo de performanţă

Focus (de , February 13, 2018)

Stabilirea preţurilor în funcţie de IOPS

Ceea ce contează cu adevărat în alegerea unui sistem de stocare all-flash este o evaluare mai largă a performanţei şi preţului, mai mult decât o simplă privire asupra numărului de operaţiuni I/O pe secundă (IOPS). Din fericire, aceste informaţii sunt disponibile în benchmark-urile Storage Performance Council (SPC), care oferă recomandări solide în alegerea unui furnizor de sisteme de stocare flash.

Benchmark-ul SPC-1 are în vedere performanţa sistemului de stocare, timpul de răspuns la diverse grade de încărcare şi raportul preţ-performanţă. Configuraţia fiecărui sistem este descrisă în totalitate, incluzând preţul şi detalii relevante privind setările software şi hardware, astfel încât utilizatorii să fie siguri că performanţa poate fi reprodusă.

O privire asupra rezultatelor benchmark-ului de-a lungul timpului arată cum a evoluat performanţa din momentul când numărul de IOPS şi timpul de răspuns al sistemelor de stocare HDD erau limitate de viteza de rotație a discurilor şi de timpii de căutare, la timpul de răspuns şi numărul de IOPS remarcabil îmbunătăţite oferite de sistemele all-flash.

Cifrele sunt impresionante; de exemplu, cu un sistem de stocare Huawei de 2,37m$ se obţin peste trei milioane IOPS, la un cost de 0,79$/IOPS, în timp ce o matrice NetApp de 1,5m$ a înregistrat 2,4 milioane IOPS, la un cost de 0,62$/IOPS. Totuşi, acestea nu sunt sisteme accesibile pentru companiile tipice care doresc stocarea primară a datelor.

Dacă stabilim un prag de 250.000$ pentru costul unui sistem de stocare all-flash, atunci imaginea se schimbă. Cele mai bine clasate sisteme au obţinut peste 500.000 IOPS în SPC-1 – nivele care nu au fost atinse în cazul sistemelor HDD, când 250.000 IOPS era un număr eroic.

Un sistem HP StoreServ 8450, costând 126.558,24$, a atins 545.164,29 IOPS în martie 2016. Un sistem de stocare Fujitsu Eternus AF650 S2 all-flash a înregistrat 620.153 IOPS în SPC-1 în luna ianuarie a acestui an.

Un sistem NetApp E-Series EF570 a obţinut 500.022 IOPS în septembrie 2017. Graficul alăturat clasifică sistemele clasice de stocare precum cele din benchmark-ul SPC-1 după numerele IOPS brute.

Remarcabilă este îmbunătăţirea preţului, fără pierderi ale performanţei brute, în condiţiile în care tehnologia flash s-a maturizat. A început cu NAND-uri bidimensionale, cu tehnologie 1bit/cell SLC. Capacitatea s-a dublat apoi cu tehnologia 2bits/cell MLC, totusi cu viteza de acces la celulă şi rezistenţa nu la fel de bune ca în cazul flash-urilor SLC.

Apoi s-a înrăutăţit când capacitatea celulei a crescut din nou cu 3bits/cell (TLC) flash. Fiecare creştere a capacităţii a scăzut costul flash-ului. Dezvoltarea tehnologiei controller-ului, a software-ului de management al flash-ului şi supra-provizionarea simplă au compensat dezavantajele MLC faţă de SLC flash şi TLC faţă de MLC, astfel încât nivelul de performanţă al discurilor solid-state a crescut în general.

În ultimii trei, patru ani a apărut flash-ul tridimensional, cu chip-uri flash având straturi multiple pentru creşterea capacităţii. Au existat unităţi care foloseau 32 de straturi, 64 de straturi în prezent şi 96 de straturi în perspectivă. Creşterea capacităţii la nivel de unitate a fost dramatică: unităţile actuale de 8TB şi chiar15TB oferă un avantaj major faţă de unităţile -1TB anterioare.

Efectul acestei capacităţi îmbunătăţite este reflectat în datele preţ-performanţă din SPC-1. În graficul alăturat sunt clasificate numeroase sisteme de stocare, inclusiv cele mai performante modele, în funcţie de costul în dolari per IOPS obţinut în testul SPC-1.

Îmbunătăţirea a fost uriaşă. În februarie 2012, cu aproape şase ani în urmă, un sistem Eternus DX80 S2 a obţinut 34.995,02 IOPS la un cost de 2,25$ în SPC-1. Cifrele erau foarte bune pentru momentul respectiv. Astăzi, un sistem Eternus all-flash, AF250 S2, conduce clasamentul SPC-1 preţ-performanţă cu un cost de 0,10$/IOPS, de 22 de ori mai bine.

Accesibilitatea mai mare a flash-ului înseamnă că sistemele de stocare bazate pe SSD sunt preferate celor HDD pentru stocarea primară a datelor folosită în operaţiunile de afaceri mission-critical.

Utilizarea de către companii este în creştere, în condiţiile care în unităţile cu discuri de 15.000rpm sunt înlocuite de SSD-uri cu o capacitate mai mare. De exemplu, hard disk-ul Seagate Enterprise Performance 2,5 inch stochează 300GB, 600GB sau 900GB de date şi are o rată de transfer de 315-215MBps.

Un SSD modern este mult mai rapid. Un Samsung PM1633a 2,5 inch stochează până la 15,36TB de date şi are lăţime de bandă de citire/scriere secvenţială de până la 1,3/1,35GBps prin interfaţa 12Gbit/s SAS. Latenţa sa este în zona a 100 de microsecunde, comparativ cu rata de milisecunde a unităţilor de disc.

Chiar şi cu SSD-urile de capacitate mică, utilizarea deduplicării poate creşte capacitatea lor reală de până la cinci ori sau mai mult. Un astfel de exemplu poate fi văzut la modelul Eternus AF650 5U de la Fujitsu, cu până la 192 SSD-uri, care oferă capacităţi de 2,949TB brut, 14,745 TB real, cu o rată estimată de deduplicare şi compresie de 5:1.

Un alt exemplu este Eternus AF250, care are până la 48 SSD-uri în carcasa 2U, cu o capacitate de 737TB brut/3,686 TB real.

Aceasta se traduce în sisteme de stocare mai mici. Numărul de rack-uri necesare pentru stocarea datelor se poate reduce de trei, patru ori prin trecerea la sisteme all-flash.

Deduplicarea ar încetini accesul la date cu sisteme bazate pe discuri, astfel încât dacă AF250 2U ar fi înlocuit cu hard drive-uri cu aceeaşi capacitate reală, ar fi necesare 767 hard drive-uri Seagate 600GB Enterprise Performance.

Pe lângă faptul că ocupă mai mult spaţiu, un sistem de stocare HDD are nevoie de mai multă energie decât unul flash, pentru că discurile trebuie să fie rotite şi capetele de citire/scriere mutate, ceea ce înseamnă, de asemenea, că sistemele HDD au nevoie de mai multă răcire.

Presupunând că un sistem de stocare nu este înlocuit timp de cinci ani, probabil că va fi extins în acea perioadă. Fiecare sertar suplimentar pentru HDD va ocupa mai mult spaţiu decât un sertar echivalent flash şi va avea nevoie de mai multă energie şi răcire.

Utilizarea SSD în cadrul companiilor se aşteaptă să crească. În raportul IDC Marketscape Worldwide All-FlashArray 2017 Vendor Assessment, Eric Burgener, director de cercetare în domeniul stocării, afirmă: Sistemele all-flash domină cheltuielile pentru stocare primară în cadrul companiilor, generând peste 80% din veniturile respective în 2017.

În prezent, sistemele de stocare all-flash oferă un mix imbatabil de performanţă brută, capacitate şi costuri operaţionle pe toată durata de viaţă pentru stocarea primară. Sistemele de stocare HDD, în schimb, punctează la capacitatea de stocare bulk, în utilizarea pentru stocarea secundară sau nearline, unde performanţa accesului la date nu este atât de importantă.

Toate matricele integral flash sunt mai puţin eficiente în acea zonă – deocamdată. Cine ştie, însă, ce s-ar putea întâmpla în câţiva ani cu 3D NAND cu 96 de staturi sau mai mult, dublat cu tehnologia QLC (4bits/cell)?


Tags: , , ,

Trackbacks

Leave a Trackback