NANDフラッシュメモリをベースにしたSSDは依然としてストレージ製品の主力ですが、今年のHDDメカニカルハードドライブと同様に、NAND SSDは、より優れた仕様と大容量を備えていても、徐々に技術的なボトルネック期間に入っていることがわかりました。 NAND SSDは、より高いランダムな読み取りおよび書き込みパフォーマンスを必要とするエンタープライズレベルのストレージアプリケーションでは、最後に示されている伝送速度、遅延、さらにはQoSの大幅な変更を取得することは困難です。さらに悪いことに、多くのアプリケーションシナリオでは、ユーザーは期待されるパフォーマンス指標を達成するために数テラバイトのエンタープライズレベルのSSDを購入する必要があり、コストは非常に高くなります。では、エンタープライズレベルのストレージのパフォーマンスを向上させるだけでなく、コストを管理し、価格とパフォーマンスの比率を高くする方法はありますか？答えは明らかに「はい」ですが、Intelが近年発売したOptaneストレージ製品など、新しいタイプのメディアに基づくストレージ製品を採用する必要があります。
Optane Mediaには、インプレース書き込み、ビットアドレス指定、および低遅延のサポートという3つの新機能があります。
Optaneソリッドステートディスクは、HDDやNAND SSDなどの容量の増加によって、IOPS / TBあたりのパフォーマンスが低下し続けることはありませんが、容量を増やしながら、ユーザーに高いIOPSパフォーマンスを出力し続けます。
Optane永続メモリとOptaneメディアに基づくOptaneソリッドステートディスクには、多くの新機能があります。1つ目は、書き込み前のデータ消去なしで、その場での書き込みをサポートすることです。通常のNANDフラッシュメモリとは異なり、読み取り-変更-書き込みプロセスがあるため、その書き込みパフォーマンスは、従来のNANDソリッドステートディスクよりもはるかに優れています。次に、Optaneテクノロジーはビットアドレス指定をサポートします。これにより、超低遅延を実現し、マイクロ秒レベルを実現できます。さらに、新しいメディアによりOptane製品の寿命が大幅に改善されました。IntelOptaneSSDは最大60 DWPD（1日あたりのフルディスク書き込み）をサポートできますが、ハイエンドNANDSSDは通常最大3DWPDしかサポートできません。では、パフォーマンスの優れたOptane製品は、エンタープライズストレージで何ができるでしょうか。
A、C、Tの3つの主要な用途をカバーし、エンタープライズレベルのストレージアプリケーションを完全に満足させます
Optane製品は、主にACTと呼ばれる加速、キャッシング、およびアプリケーションの階層化に使用されます。
現在、エンタープライズストレージにおけるOptane製品の役割は、ACTの3つの側面、A（加速）、C（キャッシング）、およびT（階層化、アプリケーション階層化の促進）に要約できます。Aアクセラレーションに関して、Intel Optaneのメモリテクノロジーは、コンピューティングエンドの近くに展開することにより、特定の大量のメモリ使用シナリオをアクセラレーションできます。ストレージの場合、ホットデータまたは高速化が必要なデータをIntel Optaneソリッドステートドライブに入れると、処理速度がさらに向上します。Cキャッシュに関しては、キャッシュ内のデータを頻繁に更新する必要があるため、耐久性と長寿命の両方を備えたOptane Mediaは、キャッシュ書き込み操作のデータ量のシナリオで大きな利点があります。Tレイヤーに関しては、Intel Optaneは、ホットデータのレイヤードインテリジェントストレージを実現し、SATA SSDを使用してホットデータとコールドデータを保存する固有のスキームを変更することで、レイテンシを大幅に向上させることができます。
Optane製品には、高IOPS、長寿命、低遅延、およびより優れたQoSの4つの特性があります。
Intel Optane製品がこれらの3つの用途を同時に満たすことができるための鍵は、その4つの主要な機能、つまり、高IOPS、長寿命、低遅延、およびより優れたQoSにあります。たとえば、70％の読み取りと30％の書き込みの混合使用シナリオでは、Optane SSD P4800XのIOPSはIntelの従来のNANDSSD P4610の3倍に達し、寿命は5倍以上に達し、QoSは16倍高くなります。 、そして遅延はP4610のわずか20％です。次に、実際の事例を使ってそれぞれを説明しましょう。
データを高速化してパフォーマンスを向上させ、コストを削減します
Optane SSDを使用して、5種類の「データ」へのアクセスを高速化できます
まず、高速化に使用すると、Optaneソリッドステートディスクは主に、頻繁に高速で使用する必要のあるメタデータを高速化して、ファイルタイプ、ファイルサイズ、ファイルの日付を記述できます。メインのファイル操作でリアルタイムに高速かつ高頻度で生成されます。 、ジャーナルデータ、およびいくつかの一時ファイルやインデックスなどの5種類のデータ。簡単に言えば、これら5種類のデータは「データのデータ」であり、一般的に容量は大きすぎませんが、すばやくアクセスするにはより高速なメモリが必要です。結局、これらのデータの検索が非常に遅い場合、ユーザーはこれらを検索する必要があります。データの下のコアデータはさらに遅くなります。現在、これら5種類のデータを生成する一般的なアプリケーションには、Ceph、RocksDBなどがあります。
実際のCephアプリケーションのシナリオでは、Optaneアクセラレーションディスクを適用することで、ノードの数を効果的に削減し、待ち時間を短縮し、3年間の使用コストを大幅に削減できます。
このCephアプリケーションシナリオの場合、SATA SSDに基づくオールフラッシュソリューションを使用するなど、70％の読み取りと30％の書き込みの混合使用シナリオで150K IOPSを達成するには、ユーザーは19ノードを構築する必要があります。 SATA SSD + OptaneソリッドステートディスクP4800X（アクセラレーション）を使用するソリューションには、7ノードのみが必要です。同時に、Optane SSDを使用した場合の読み取りと書き込みの待ち時間も、オールフラッシュソリューションのそれよりもはるかに低く、後者の1/3から1/4にすぎません。もちろん、さらに重要なことは、ノードの削減、SSDの数の削減、キャビネットの数とメンテナンスコストの削減により、ユーザーの使用コストが大幅に削減されたことです。OptaneSSDアクセラレーションを備えたCephノードソリューションの3年間の使用コストはわずか235,000ドルです。 、SATA SSDに基づくオールフラッシュソリューションには575,000ドルが必要ですが、これは前者の2倍です。したがって、Optane SSDをCephノードに追加すると、パフォーマンスが向上するだけでなく、コストを効果的に削減できます。
Optane SSDを使用してCephオブジェクトストレージを高速化した後、そのパフォーマンスもすべての方向で大幅に向上しました。
Cephオブジェクトストレージを高速化する場合、Intel P4610 TLC SSDを使用してHDDを高速化する構成と比較して、Optaneソリッドステートディスクを使用してHDDを高速化する構成にも明らかな利点があります。たとえば、1秒あたりのQPSアクセスパフォーマンスに関して、Optane SSD P4800X + HDDのパフォーマンスはP4610SSD + HDDの2.2倍であり、読み取り帯域幅は後者のほぼ10倍です。同時に、アクセス遅延はほんの少し遅れています。参加者の約60％。
NANDソリッドステートディスクの交換Optaneはキャッシングに適しています
現在、キャッシュの主な機能は、ライトスルー、ライトバック、ライトキャッシング、およびリードキャッシングであり、vmware vSAN、Microsoft Azure、CiscoHyperFlexなどのエンタープライズレベルのアプリケーションを対象としています。
vmware vSANの場合、キャッシュに使用されるIntel P4610 TLCSSDを2つのOptaneソリッドステートディスクP4800X375GBに置き換えた後、システムの読み取りと書き込みのパフォーマンスとレイテンシも大幅に改善され、書き込みパフォーマンスの改善は特に明白です。 。
加速に加えて、vmware vSAN、Microsoft Azure、CiscoHyperFlexなどのエンタープライズアプリケーションでもキャッシングが必要です。現在、キャッシュの機能には、主にライトスルー、ライトバック、ライトキャッシュ、リードキャッシュの4種類があります。また、以前の一部の構成では、ユーザーは従来のTLC SSDをキャッシュとして使用することがよくあります。たとえば、このvmware vSANの場合、ユーザーは2つの1.6TB Intel P4610 TLC SSDをキャッシュとして使用し、キャッシュを2つのOptaneソリッドステートに置き換えます。ディスクP4800X375GBの後、75％読み取り、25％書き込み、または25％読み取り、75％書き込み環境でのシステムのランダム4KBパフォーマンスは、134％以上増加し、ランダム4KB読み取りおよび書き込みレイテンシも55％から61％減少しました。さらに、キャッシングにOptaneソリッドステートディスクを使用するシステムでは、純粋なランダム4KB書き込みパフォーマンスが約60％向上し、シーケンシャル書き込みパフォーマンスが50.09％向上しています。この向上は万能であり、書き込みパフォーマンスと言えます。リフティング効果は特に明白です。パフォーマンスに加えて、OptaneSSDの価格は同じ容量のNANDSSDの価格よりも高いものの、実際のアプリケーションでは、2つの375GB OptaneSSDのみが2つの1.6TBTLCSSDよりも優れていることがわかります。したがって、Optaneソリッドステートディスクを使用しても、ユーザーの使用コストは増加しませんが、システムの費用対効果を向上させることができます。さらに、キャッシュを読み取りまたは書き込みのどちらに使用する場合でも、新しいデータを保存するためにキャッシュを更新する必要がある場合が多いことに注意してください。したがって、キャッシュの書き込み寿命は実際には非常に長いため、寿命の長いOptaneソリッドステートディスクは、キャッシュ。
ホットデータストレージはOptaneよりもはるかに効率的です
ユーザーが生成するデータは、通常、ホットデータ、ウォームデータ、コールドデータの3つのレベルに分けられます。
最後に、T（Tiering）でのOptaneSSDの使用法を見てみましょう。実際のストレージでは、ユーザーデータは多くの場合、ホットデータ、ウォームデータ、コールドデータの3つの異なるレベルに分けられます。一般的に、ホットデータとウォームデータはすぐに処理するか頻繁にアクセスする必要があるデータであり、ユーザーは高速アクセスのために高性能ストレージデバイスを使用する必要がありますが、コールドデータはめったにアクセスされないデータです。一般的な階層型ストレージソリューションには、NUTANIX、PowerMax、Storwize、Hardoop、DDNなどがあります。次に、例としてHardoopを取り上げ、Optaneソリッドステートディスクが階層型ストレージに参加できる役割を紹介します。
ホットデータをOptaneソリッドステートディスクに個別に保存すると、ストレージシステムのアクセス待ち時間が短くなり、サービス寿命が長くなり、HBAコントローラーがパフォーマンスに与える影響を回避できます。
このHardoopの場合、ユーザーはHBAコントローラーを使用してSATA SSDに接続し、すべてのホットデータとコールドデータを保存しました。Optane SSDを使用したソリューションでは、すべてのYARN TEMPデータを取り出して、OptaneSSDに個別に保存します。YARN TEMPは、典型的なホットデータの一種であり、変更やアクセスの頻度は非常に高いですが、最終的には永続的なストレージとして保存されます。その他のコールドデータは、HBAコントローラーを介してSATAソリッドステートディスクに引き続き保存されます。このような変更後、データアクセスの遅延が大幅に削減され、スループットが効果的に向上します。同時に、ストレージシステム全体の書き込み寿命も大幅に改善され、1日あたり0.7〜1DWPDの書き込みしか実行できないSATAソリッドステートディスクによる制限がなくなりました。さらに、HBAコントローラーまたはRAIDコントローラーはコールドデータのみを保存するため、システムのパフォーマンスに影響を与えたり、ホットデータにアクセスしたりすることはありません。これにより、Hardoopクラスターのストレージパフォーマンスを大幅に向上させることができます。
ホットデータをOptaneソリッドステートディスクに個別に保存すると、作業効率、スループット、およびコストパフォーマンスを19％効果的に向上させることができます。
たとえば、実際のTeraSortアプリケーションのシナリオでは、タスクの完了時間が19分20秒から13分48秒に短縮され、タスクの消費時間が28％短縮されました。TeraSort負荷のスループットは、736MB /秒から1032MB /秒に40％増加しました。もちろん、上記の改善後の価格/性能比も大幅に改善されたことは注目に値します。「スループット/総コスト」と比較すると、改善後にユーザーが1ドルあたりに購入できるスループットは、改善前に1ドルあたりに購入できるスループットよりも19％高くなっています。明らかに、Optaneストレージ製品に参加した後、T（階層化、アプリケーション階層化）は、パフォーマンスの向上とより高いコストパフォーマンスのメリットをユーザーにもたらすこともできます。
上記のA（加速）、C（キャッシング）、T（ティアリング）の3つの一般的な使用例に基づいて、ユーザーはNAND SSDを交換するか、Optaneソリッドステートディスクを追加するだけで入手できます。より高いパフォーマンスと効果的なコスト管理。明らかに、NAND SSDに技術的なボトルネックが発生した場合、Optaneソリッドステートディスクなどの新しいストレージメディアに基づく製品の使用と実用的なアプリケーションでの卓越したパフォーマンスは、企業が生産効率を向上させ、コストを削減するための効率的なツールです。
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