Les SSD QLC offrent 175 Go/s dans un serveur de stockage 2U

Il y a près de deux ans, nous avons terminé l'examen d'un serveur de stockage Viking Enterprise Solutions (VES) avec 24 baies NVMe et deux nœuds de calcul dans un châssis 2U. VES est un équipementier majeur, créant certains des systèmes de serveurs de stockage les plus innovants du marché. Récemment, nous avons eu l'occasion de nous familiariser avec une version de leur serveur de stockage adaptée aux disques NVMe à port unique. Naturellement, nous avons pris 24 SSD Solidigm P5316 30,72 To QLC, les avons déposés dans le serveur et avons pris du recul pour voir ce que près de 750 To de flash RAW peuvent faire.

Au-delà de leur travail OEM, VES vend également à une variété de clients HPC et Hyperscale. Il s'agit d'une considération importante, car lorsque nous considérons les performances des serveurs de stockage en dehors du domaine de l'entreprise traditionnelle, la façon dont les organisations avec des empreintes de données massives configurent le stockage est différente.

Bon nombre des charges de travail ciblées par ces serveurs sont ce que nous considérons comme des applications d'analyse et d'IA modernes où les performances sont essentielles et la disponibilité des données un peu moins. En tant que telles, ces configurations ne ressemblent pas à un SAN traditionnel, où les services de données et la résilience sont au centre des préoccupations. Dans cet exemple, nous configurons pour des performances optimales au sein du serveur de stockage VES plutôt que d'ajouter des cartes d'E/S et d'utiliser le serveur comme stockage partagé.

Cette nuance de configuration est importante. Nous livrons 12 des SSD P5316 à chaque nœud de calcul AMD EPYC à l'arrière du système. Ces nœuds adressent le stockage dans JBOD, en supposant une résilience au niveau de l'application pour la disponibilité des données. Bien que nous n'ayons pas exploité les GPU pour ce rapport, il est tout à fait raisonnable de configurer ces nœuds avec quelque chose comme un NVIDIA A2 pour l'analyse ou l'inférence des charges de travail.

Avant de plonger trop loin dans la configuration du serveur et du stockage, examinons les composants matériels clés qui font partie de ce travail.

Pour ce travail, nous sommes allés chez VES pour trouver un serveur puissant qui pourrait tirer le meilleur parti des 24 SSD Solidigm P5316 de 30,72 To à l'avant. Ce n'est pas une question triviale; les disques à port unique fonctionneront mieux dans une solution capable de fournir quatre voies PCIe v4 depuis l'un des nœuds de serveur AMD vers chaque disque. L'accès direct offre les performances les plus élevées à partir de chaque SSD, au lieu de passer par un extenseur interne qui peut limiter la bande passante. De plus, ce système est conçu pour les SSD à port unique, comme Solidigm P5316, par rapport à l'examen du précédent Viking Enterprise Server qui a été conçu pour les SSD à double port.

Le Viking Enterprise Solutions VSS2249P est un serveur de stockage à double nœud 2U doté de 24 baies pour les disques U.2 PCIe v4 à port unique. Plus précisément, chaque nœud (ou module) de serveur prend en charge 12 SSD NVMe 2,5 pouces U.2 (SFF-8639) enfichables à chaud via x4 voies PCIe Gen4, ce qui en fait un serveur axé sur les performances. Cela le rend idéal pour les cas d'utilisation où les goulots d'étranglement d'E / S peuvent être un problème, tels que le stockage informatique de pointe, l'analyse, l'apprentissage automatique, l'IA, les bases de données OLTP, le trading haute fréquence, ainsi que la modélisation, la simulation, la recherche scientifique et d'autres cas d'utilisation hautes performances.

VES est une société de stockage et de développement de serveurs de premier plan spécialisée dans le développement de solutions à grande échelle pour les clients OEM d'entreprise hautes performances et de cloud computing. En raison de leur large portefeuille de clients, ils possèdent une vaste expérience dans l'exploitation des technologies émergentes lors du développement de leurs solutions, ce qui peut aider à donner à leurs clients un avantage concurrentiel. Nous nous attendons à peu près à la même chose avec le VSS2249P.

Nous avons déjà eu ce serveur dans notre laboratoire, mais cette fois, nous les avons équipés de SSD Solidigm D5-P5316 PCIe Gen4 NVMe de 30,72 To, ce qui représente près de trois quarts de pétaoctet pour le stockage via le format U.2 15 mm. facteur. Cela permettra aux clients (en particulier dans l'espace hyperscale) d'avoir des déploiements à grande échelle. Les disques D5-P5316 sont également dotés d'une NAND QLC à 144 couches, ce qui réduira les coûts tout en conservant des modèles haute capacité et des performances solides.

Le D5-P5316 est censé fournir jusqu'à 7 Go/s en lecture séquentielle, tandis que les modèles de 30,72 To offrent un peu plus de vitesse en écriture avec 3,6 Go/s. Lors de lectures 4K aléatoires, Solidigm cite son nouveau disque à 800 000 IOPS pour tous les modèles. Le disque dispose également d'un indice d'écriture de disque par jour (DWPD) de 0,41, d'une garantie de 5 ans et d'une gamme de sécurité améliorée, y compris le cryptage matériel AES-256, la désinfection NVMe et la mesure du micrologiciel.

Ces disques sont idéaux pour les environnements qui doivent optimiser et accélérer le stockage dans les charges de travail des centres de données telles que les réseaux de diffusion de contenu (CDN), l'infrastructure hyperconvergée (HCI) et le Big Data.

Dans l'ensemble, nous avons constaté que Solidigm a créé un disque qui trouve un équilibre exceptionnel entre capacité, performances et coût, ce qui est parfait pour le VSS2249P.

Les deux modules de serveur à l'intérieur du boîtier VSS2249P sont remplaçables à chaud et sont équipés d'un processeur AMD EPYC Rome, de deux emplacements PCIe Gen4 x16 et d'un OCPNIC v3.0 qui prend en charge les cartes d'extension PCIe Gen 4 et jusqu'à 8 modules DIMM. À 3,43 pouces (H) x 17,2 pouces (L) x 27,44 pouces (P), le VSS2249P est également conçu pour s'intégrer parfaitement dans un rack standard de 19 pouces de 1,0 mètre, ce qui lui permet d'être déployé dans un variété d'applications.

Chaque nœud de notre configuration comprend un processeur AMD EPYC 7402P, qui comprend 24 cœurs, une horloge de base de 2,8 GHz (augmentation maximale de 3,35 GHz), 48 threads et 128 Mo de cache L3. Il est également équipé de 64 Go de RAM DDR4 (8 x 8 Go) et d'un SSD de démarrage M.2 de 250 Go.

Le VSS2249P est conçu comme un système sans câble. Par exemple, le plan de disque fournit la connectivité pour l'alimentation, les données et la gestion, ainsi que les blocs d'alimentation. Les ventilateurs système font également partie de l'assemblage du traîneau de serveur (connecté au plan de disque via la carte de ventilateur) et sont alimentés et contrôlés par le plan de disque. Pour un accès facile, les ventilateurs sont retirés via le capot supérieur. Tous les SSD se branchent directement sur le mid-plane. Cela rend l'entretien du VSS2249P transparent, tandis que l'absence de câbles permet une meilleure circulation de l'air et donc des nœuds de serveur plus frais.

Alors que la plupart d'entre nous considèrent le flash QLC comme une alternative moins performante aux SSD TLC, cela ne regarde qu'un côté de l'équation. Les performances d'écriture aléatoire de petits blocs peuvent être inférieures en raison de décisions architecturales, telles que l'indirection grossière, mais les écritures séquentielles et les performances d'écriture aléatoire de grands blocs sont très compétitives et très proches des SSD TLC DC d'entrée de gamme.

Avec le flash basé sur TLC sur le marché, les vitesses d'écriture sont plus faibles, mais les performances de lecture sont toujours très performantes, voire complètement compétitives. Notre objectif dans cette revue était de tirer parti de 24 SSD Solidigm P5316 de 30,72 To à l'intérieur d'un serveur à 2 nœuds, montrant jusqu'où nous pouvons les pousser avec beaucoup de calcul derrière eux.

La dernière fois que nous avons examiné un système Viking Enterprise Solutions similaire, il a été conçu pour partager 24 SSD sur deux nœuds, chaque nœud ayant un accès multichemin à chaque SSD. Le VSS2249P utilise des nœuds similaires sur le backend, bien que 12 SSD soient directement connectés à un nœud, les 12 restants à l'autre. Cela donne à chaque SSD 4 canaux complets de voies PCIe Gen4 vers le nœud auquel il est connecté.

Nous avons installé Ubuntu 20.04 sur chaque serveur et utilisé FIO pour saturer simultanément les 24 SSD Solidigm P5316. Chaque SSD a été entièrement rempli avec un remplissage séquentiel, puis partitionné pour concentrer l'empreinte de la charge de travail sur 5 % de la surface du disque. Nous nous sommes concentrés sur les tailles de bloc optimisées QLC, qui chevauchent les médias flash traditionnels. La principale différence réside dans la minimisation de l'activité d'écriture inférieure à 64 Ko, ce qui force un problème d'indirection d'écriture du flash QLC. Cela dit, les charges de travail que nous avons mesurées étaient les suivantes :

Lors de notre premier test avec une taille de transfert séquentiel de 1 Mo, nous avons mesuré une bande passante incroyable de 175,5 Go/s sur 24 des SSD P5316. Cela équivalait à un peu plus de 7,3 Go/s par SSD à l'avant. Avec une charge de travail d'écriture séquentielle de 1 M, cette quantité est mesurée à 56,1 Go/s ou 2,34 Go/s par SSD.

En réduisant la taille des blocs à une charge de travail de 64 000, les SSD Solidigm P5316 offraient 159 Go/s de bande passante ou plus de 6,62 Go/s par SSD. La charge de travail en écriture mesurait 57,7 Go/s ou 2,40 Go/s par SSD.

Toutes les charges de travail n'étant pas séquentielles, nous sommes passés à un ensemble de travail aléatoire 64K plus exigeant, ce qui a placé les SSD QLC dans l'une de leurs situations les plus stressantes. Le trafic de lecture a vu sa bande passante la plus élevée, avec un trafic insensé de 176,3 Go/s. Passer de la lecture à l'écriture, cependant, c'est là que les SSD P5316 ont subi le plus de stress, mesurant 13,2 Go/s ou 550 Mo/s par disque. Cela correspond aux chiffres de la fiche technique pour cette charge de travail, mais montre où ces SSD atteignent leur limite.

Sachant que la lecture aléatoire de 64 Ko offrait les performances de disque les plus élevées et l'écriture la plus faible, nous avons examiné une combinaison de charge de travail mixte pour voir comment ces disques varient lorsque l'équilibre lecture/écriture est modifié. Avec une charge de travail aléatoire de 64 000 lectures à 70 %, le groupe de disques mesurait 44 Go/s. Cependant, lorsque nous avons modifié cela à 90 % de lecture, la bande passante a atteint 130,7 Go/s. Cela renforce encore le point où les SSD QLC déployés dans les bonnes situations peuvent être des disques puissants, bien qu'ils ne soient pas conçus pour remplacer les SSD TLC dans toutes les situations.

Pour conclure les tests, nous avons examiné un test de débit de pointe axé sur les performances de lecture aléatoire 4K. L'écriture 4K a été ignorée car ces disques utilisent une unité d'indirection grossière de 64K et ne fourniront pas les meilleures performances sur 4K. En lecture aléatoire 4K, nous avons mesuré près de 87 Go/s de trafic 4K ou 21,2 millions d'IOPS. C'est une statistique impressionnante, qui s'aligne étroitement sur les offres de SSD TLC sur le marché.

Nous avons effectué un travail approfondi avec les SSD QLC de Solidigm dans le passé, mais c'est de loin le travail le plus important que nous ayons fait avec eux à ce jour, bloquant près de 750 To de stockage dans un serveur 2U. Nous voulions examiner les performances des disques dans une configuration où des applications telles que l'analyse et l'inférence peuvent tirer parti de la conception de plate-forme moderne. Alors que le sentiment général envers QLC est qu'ils ne sont bons que pour les projets de valeur ou d'archives, cela ne pourrait pas être plus éloigné de la vérité.

En ce qui concerne les performances, nous pouvons voir que les SSD P5316 du serveur de stockage VES VSS2249P ont pu afficher des résultats étonnants. Les performances séquentielles des grands blocs saturent le serveur, chaque SSD maximisant presque sa baie Gen4 U.2 en termes de performances de lecture. Nous avons mesuré 175,5 Go/s en 1 Mo de lecture, ce qui correspondait à 7,3 Go/s par SSD.

Les performances de lecture aléatoire étaient également excellentes, atteignant 176,3 Go / s dans une taille de bloc de 64K. Mais ne dormez pas sur les performances d'écriture ; les disques ont très bien fonctionné dans de grandes charges de travail bloquées. L'écriture séquentielle 64K mesurait 57,7 Go/s, tandis que l'écriture aléatoire 64K diminuait à 13,2 Go/s. Les charges de travail mixtes axées sur l'activité de lecture ont plutôt bien fonctionné, où nous avons mesuré 44 Go/s en 64K 70/30 et un peu moins de 131 Go/s en 64K 90/10. Enfin, pour la lecture aléatoire de petits blocs, nous avons mesuré un incroyable 86,9 Go/s ou 21,2 millions d'IOPS dans notre charge de travail 4K.

Dans le passé, nous avons travaillé avec la version HA à double nœud de ce Viking Enterprise Server en exploitant les SSD TLC à double port. Bien qu'il ne s'agisse pas exactement de pommes à pommes, il existe des lignes de tendance intéressantes qui montrent que ces SSD QLC résistent très bien aux solutions TLC.

Les deux ensembles de disques étaient capables de gérer une immense quantité de bande passante, avec les SSD TLC mesurant 125 Go/s et les SSD Solidigm P5316 QLC mesurant 159 Go/s en lecture séquentielle 64K. Les performances en écriture étaient également proches, les SSD TLC mesurant 63,2 Go/s en écriture séquentielle 64K par rapport aux P5316 avec 57,7 Go/s.

Ces données ne visent pas à suggérer que QLC est un remplacement complet de TLC dans toutes les applications, TLC a toujours un gros avantage à mesure que le pourcentage d'écriture et le besoin d'endurance augmentent. Cependant, dans de nombreux cas d'utilisation, les SSD QLC sont prêts à être déployés et peuvent souvent être plus rapides que les concurrents TLC, en particulier lorsque la charge de travail n'est pas très intensive en écriture.

De plus, si vous avez besoin d'un mélange de capacité et de performances, les SSD QLC DC gagneront haut la main, c'est une combinaison unique que QLC, et à l'avenir, les SSD PLC, sont bien placés pour servir. Étant donné que nous avons affiché plus de 175 Go/s dans ce serveur de stockage VES sur près de 3/4 de Po de stockage en 2U, l'efficacité du rack semble assez convaincante.

Serveur de stockage VES

Produits Solidigm

Solidigm sponsorise ce rapport. Tous les points de vue et opinions exprimés dans ce rapport sont basés sur notre vision impartiale du ou des produits à l'étude.

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Brian est situé à Cincinnati, Ohio et est l'analyste en chef et le président de StorageReview.com.

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