Флэш СХД: битва титанов на сверхбыстрых скоростях

Антон Семчишен

Менеджер по продвижению решений

Москва, 13.11.2014

2

HDD СДАЁТ ПОЗИЦИИ

• Первый жесткий диск изобретен в 1956 г.

• Первый диск 3,5” представлен в 1983 г.

• Первые диски 15k выпущены в 2001 г.

• Производительность процессоров, памяти, интерфейсов и сети развивается по закону Мура

• Рост объема HDD, но не производительности!

• Увеличение времени ожидания IO и простой процессорного времени

2000

2015

CPU

HDD

3

ФЛЭШ: НОВАЯ ЭРА СХД

4

SLC VS MLC

Single-level cell

• 1 бит на ячейку • 100000P/E циклов • Наибольшая производительность

Multi-level cell

• 2 и более бита на ячейку • 3000-30000P/E циклов • Производительность 1,5-2 раза

ниже SLC

Дано: 7TB флэш памяти с средней наработкой на отказ 30000P/E циклов. Интенсивность записи новых данных – 2ТB/час=2000GB/час=138k IOPS(4k)

Время жизни: 7*30000/2 = 105000 часов = 4375 дней = 12 лет

5

FLASH: ФАКТОР ЦЕНЫ

Производительность IOPS

Сто

им

ост

ь FLASH

50X IOPS

15K RPM HDD

HIGH CAPACITY 7.2k HDD

3X IOPS 5X

$

Выбор носителя – это всегда компромисс: производительность / емкость / цена

12X$

…но если важна производительность: флэш носители имеют лучший показатель IOPS/$

6

ГДЕ ИСПОЛЬЗОВАТЬ

• Базы данных

• Виртуализация

• OLTP: высокая производительность random транзакций, низкое время отклика

• OLAP: быстрое получение данных аналитики

• Виртуализация серверов: увеличение вычислительной плотности

• VDI: низкое время отклика, высокая плотность пользователей

7

Дисковая СХД Флэш СХД

Конфигурация:

3 RACK / 126RU

ЭП: 18 000 Вт

Конфигурация:

3RU

ЭП: 1 400Вт

Размещение в дата-центре Tier3:

1 стойка 6кВт в месяц: 3 000$

В год: 3х12х3000$ = 108 000$

Стоимость размещения: 108 000$ в год

Размещение в дата-центре Tier3:

1/4 стойки 6кВт в месяц: 750$

В год: 12х750$ = 9 000$

Стоимость размещения: 9 000$ в год

ФЛЭШ СОКРАЩАЕТ ОПЕРАЦИОННЫЕ ЗАТРАТЫ

Сколько стоит эксплуатация 150 000 IOPS?

8

HDD

SSD

HDD

SSD HDD

SSD

All SSD All

Flash

Выделенный

SSD пул Tiering с SSD Cache с SSD All SSD СХД All Flash СХД

• Приемлемая производительность –

только если данные оказались на SSD

• Контроллеры СХД не всегда адаптированы

к работе с Flash

• Недостатки реализации многоуровневого

хранения

Гибридные решения Хранение только на флэш

• На базе SAS

SDD

• На базе спец.

модулей

ФЛЭШ-ТЕХНОЛОГИИ В СХД

9

VIOLIN MEMORY. ПЕРВАЯ СКРИПКА

10

О КОМПАНИИ VIOLIN MEMORY

500+ Сотрудники

HW & SW инновации

Команда инженеров 200+

400+ Заказчики

Ведущие компании Fortune 500

Основные отрасли: Web, Телеком, Банки, Ритейл, Госструктуры, Здравоохранение, etc.

Команда пионеров флеш индустрии

Производитель флеш массивов с 2009

Основана в

’05

Разработано как Tier 1 хранилище

Ведущая производительность в индустрии

Next Gen

Tier 1

Сотрудничество с Toshiba: разработчиком NAND Flash (тесное R&D сотрудничество)

Ведущие инвесторы компании: Toshiba, SAP, Juniper…

Штаб квартира Silicon Valley, CA

SV Startup of the Year (2011)

Мировое присутствие

11

Доступность Экономичность Производительность

High-end массив в 3U Низкая стоимость владения

Устранение узких мест IO Низкое время отклика

Все компоненты продублированы, замена без простоев

Разработан для Flash

11

Работа с данными

Встроенный функционал Snapshot/Clone, Thin provisioning

ЛИНЕЙКА МАССИВОВ

VIOLIN MEMORY 6000

12

ЛИНЕЙКА МАССИВОВ

СЕРИИ 6000

Объем

Пр

ои

звод

ите

льн

ост

ь

V-6616

V-6100-22

V-6264

SLC

MLC

V-6100-17

V-6100-35

V-6248

13

6600 6200 6100 NEW

6616 6232 6248 6264 6100-17 6100-26 6100-35

PAYG FULL FULL PAYG FULL PAYG PAYG FULL

Тип флэш SLC MLC

Сырая емкость

17.5TB 35TB 52.8TB 70TB 17.5TB 26TB 35TB

Полезная емкость

11TB 22TB 33TB 44TB 11TB 16TB 22TB

Max B/W 4Gb/sec

Max 4k IOPS 1M 500K 900K 500K

Min Latency 150us 250us 350us

Interfaces 8Gb FC, 10Gb iSCSI, 40Gb IB, PCIe 8Gb FC, 10Gb iSCSI

ЛИНЕЙКА МАССИВОВ

VIOLIN MEMORY 6000

14

Фабрика Flash Memory

• Высокопроизводительная отказоустойчивая архитектура

ФАБРИКА FLASH

MEMORY

32 или 64 VIMM и

4 vRAID контр-ра (замена без простоев)

Контроллеры управления I/O

• Работа в режиме active/avtive

• Настройка и управление LUN’ами

Контроллеры массива

• Отказоустойчивость

• Управляют фабрикой Flash Memory

• Подключение PCIe

Модули ввода-вывода

• FC, 10GE, IB, PCIe

HIGH-END АРХИТЕКТУРА

15

VIOLIN INTELLIGENT MEMORY MODULES

(VIMM)

Программируемый флэщ-контроллер

3, 6, 8 GB DRAM

16 flash-чипов (спереди и сзади)

Управление питанием

16

• Вентиляторы (x6)

• Модули питания (x2)

• Модули управления питанием (x2)

• VIMM (60+4 горячей замены)

• Контроллеры vRAID (x4)

• Контроллеры массива (x2)

• Контроллеры управления I/O (x2)

• Обновление микрокода без остановки

НЕТ ЕДИНОЙ ТОЧКИ ОТКАЗА

17

PCIe Switched Fabric

VIM

M 4

0

VIM

M 2

0

VIM

M 0

VIM

M 4

1

VC

M A

VIM

M 4

2

VIM

M 2

1

VIM

M 1

VIM

M 4

3

VIM

M 2

2

VIM

M 2

VIM

M 4

4

VIM

M 2

3

VIM

M 3

VIM

M 4

5

VIM

M 2

4

VIM

M 4

VIM

M 4

6

VIM

M 2

5

VIM

M 5

VIM

M 5

0

VC

M B

VIM

M 4

7

VIM

M 2

6

VIM

M 6

VIM

M 4

8

VIM

M 2

7

VIM

M 7

VIM

M 4

9

VIM

M 2

8

VIM

M 8

VIM

M 5

1

VIM

M 2

9

VIM

M 9

VIM

M 5

2

VIM

M 3

0

VIM

M 1

0

VIM

M 5

3

VC

M C

VIM

M 5

4

VIM

M 3

1

VIM

M 1

1

VIM

M 5

5

VIM

M 3

2

VIM

M 1

2

VIM

M 5

6

VIM

M 3

3

VIM

M 1

3

VIM

M 5

7

VIM

M 3

4

VIM

M 1

4

VIM

M 5

8

VIM

M 3

5

VIM

M 1

5

VIM

M 6

2

VC

M D

VIM

M 5

9

VIM

M 3

6

VIM

M 1

6

VIM

M 6

0

VIM

M 3

7

VIM

M 1

7

VIM

M 6

1

VIM

M 3

8

VIM

M 1

8

VIM

M 6

3

VIM

M 3

9

VIM

M 1

9

ACM ACM

4K P 1K 1K 1K 1K 4K P 1K 1K 1K 1K 4K P 1K 1K 1K 1K 4K P 1K 1K 1K 1K

VIM

M

VIM

M

VIM

M

VIM

M

Root VIMM

Leaf VIMM

Spare VIMM

Colors denote RAID groups

РАБОТА ФАБРИКИ FLASH MEMORY

MG HBA HBA

MG HBA HBA

18

ЗАПАТЕНТОВАННЫЕ МЕХАНИЗМЫ

УМЕНЬШЕНИЯ ЗАДЕРЖЕК

VIM

M 4

0

VIM

M 2

0

VIM

M 0

VIM

M 4

1

VC

M A

VIM

M 4

2

VIM

M 2

1

VIM

M 1

VIM

M 4

3

VIM

M 2

2

VIM

M 2

VIM

M 4

4

VIM

M 2

3

VIM

M 3

VIM

M 4

5

VIM

M 2

4

VIM

M 4

VIM

M 4

6

VIM

M 2

5

VIM

M 5

VIM

M 5

0

VC

M B

VIM

M 4

7

VIM

M 2

6

VIM

M 6

VIM

M 4

8

VIM

M 2

7

VIM

M 7

VIM

M 4

9

VIM

M 2

8

VIM

M 8

VIM

M 5

1

VIM

M 2

9

VIM

M 9

ACM

VIM

M

VIM

M

VIM

M

VIM

M

Root VIMM

Leaf VIMM

Spare VIMM

Colors denote RAID groups

GC GC

4K P 1K 1K 1K 4K P 1K 1K 1K

• Фоновая процедура Garbage Collection (GC) освобождает место для операций записи

• В случае сбоя ячейки операции чтения блокируются

• Процедура GC выполняется на уровне контроллеров vRAID

• В GC участвует только один VIMM в один промежуток времени

• Процедура GC управляется контроллером VIMM

• Контроль на глобальном уровне обеспечивает постоянную производительность даже при смешанных нагрузках

19

ОПТИМИЗИРОВАННЫЙ ДЛЯ FLASH RAID

НАДЕЖНОСТЬ И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ HIGH-END

Проверка ECC & CRC

•40 бит для коррекции на каждый блок 4KB

•Проверка CRC после коррекции

Неблокирующий vRAID

•Каждый блок 1KB на новый VIMM

•Корректировка ошибок на уровне ячеек и интерфейсов

•Обработка сбоев ячеек без замены VIMM

•Отсутствие блокировок при GC

Фоновая проверка целостности данных

•Перемещение полезных блоков при накоплении ошибок

Фабрика Flash Memory

•Замена VIMMs при помощи hot spare

•Автоматическое устранение сбоев в ячейках

•Избыточная топология для высокой надежности

Характеристики

ошибок флэш-

памяти

• произвольные

ошибки

• повреждение

блоков

в результате

интенсивной

работы

• ошибки операций

чтения/записи

20

ИТОГО

Самая оптимизированная архитектура. Высочайшая производительность

Встроенный функционал: Thin Provisioning, Snapshot, Snapclone

При покупке в составе решения Concerto: синхронная и асинхронная репликация

21

HUAWEI DORADO. АНТИКРИЗИСНОЕ РЕШЕНИЕ

22

OCEANSTOR DORADO ЛИНЕЙКА

Huawei Dorado 5100

Huawei Dorado 2100 v2

23

DORADO2100 G2 KEY PRODUCT PARAMETERS

Dorado2100 G2 Dorado5100

Производительность

SPC-1 IOPS 400 587 IOPS 600 052 IOPS

Max. IOPS 600k 1000k

Латентность 500 μs 500 μs

Front-end порты 8 Gbit/s Fibre Channel или 8 x

10GE или 4 x 40 Gbit/s InfiniBand

8 Gbps FC/10 GE (iSCSI) до 10

слотов

К-во полок/дисков 4 (100) 4 (100)

Доступные диски 200SLC, 400MLC 200SLC, 400MLC

Макс. емкость SLC: 20 TB, eMLC: 40 TB SLC: 20 TB, eMLC: 40 TB

Уровни RAID 0, 5, 10 0, 5, 10

К-во хостов 512 1024

К-во LUN 2048 2048

Функционал Thin provisioning

HyperImage (snapshot),

HyperMirror (remote replication

A/S)

24

DORADO2100 G2 ГОЛОВНАЯ ПОЛКА

Контроллер

25 слотов 2.5-inch SSD

Интерфейсные

платы расширения

Блок питания

Шасси

Вентилятор и BBU

25

DORADO2100 G2 ТЕХНОЛОГИИ

• Thin provisioning

• Равномерное распределение нагрузки

• Собственное производство SSD

26

ИТОГО

Низкая начальная цена / Pay as you grow Возможность покупки конфигураций менее полки

Простое решение. Встроенный функционал: Thin Provisioning

Менее подвержен геополитическим рискам

27

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!

111033, Москва, ул. Волочаевская, д.5, корп.1 +7 495 974 2274, +7 495 974 2277 (факс)

croc@croc.ru www.croc.ru

Антон Семчишен

Менеджер по продвижению решений