Bereitstellung von NVMe-basierten Storage-Systemen mit hoher Dichte

Abbildung 1: Extream Scale-Infrastruktur

Seit Jahren spricht die Tech-Branche vom "Daten-Tsunami" – dem anhaltenden Trend zu immer größeren Datenmengen, die gespeichert und analysiert werden müssen. Dies ist in erster Linie auf die explosionsartige Zunahme aktiver vernetzter Geräte und den Wunsch zurückzuführen, die von ihnen gesammelten Daten zu nutzen, um bessere Dienste bereitzustellen (z. B. effizientere Häuser, intelligente Städte, selbstfahrende Fahrzeuge). Dieser Trend hält zwar schon seit geraumer Zeit an, aber ein Ende ist nicht in Sicht.

Als Reaktion auf diese dringenden Marktanforderungen stellt die Branche eine ständig wachsende Storage-Dichte bereit, um mit dem Wachstum der generierten Daten Schritt zu halten. Aber es geht um mehr als nur Dichte. Wenn diese Lösungen in Rechenzentren in großem Maßstab eingesetzt werden, werden Kosten zu einem einschränkenden Problem. Wie immer spielt die Leistung immer eine Rolle. Die Herausforderung besteht also darin, eine höhere Dichte zu geringeren Kosten und mit akzeptabler Performance zu erreichen.

Abbildung 2: Mann im Labor

Die Herausforderung der Dichte

Die Herausforderung für die Storage-Dichte in der Branche besteht darin, ein Petabyte Storage in einem 1-HE-Formfaktor bereitzustellen. Es gibt mehrere Möglichkeiten, dies zu erreichen. Ein Ansatz ist die Verwendung von U.2-SSD-Geräten mit 10 x 128 TB. Aber bei den heutigen Preisen wäre das unerschwinglich. Sie könnten die Verwendung eines nutzerdefinierten Formfaktors in Ihrer Lösung in Betracht ziehen, aber das macht es schwierig, die Kosten- und Liefervorteile der großvolumigen Angebote auf dem Markt zu nutzen, und erfordert Änderungen am Plattformdesign.

Als Reaktion auf die Kostenherausforderungen bei der Bereitstellung großer SSDs verfolgt die Dell EMC Extreme Scale Infrastructure-Gruppe bei einer ausgewählten Gruppe von Kunden einen innovativen Ansatz: Sie verwendet kleinere SSDs mit relativ geringer Kapazität und geringeren Kosten in Standardformfaktoren (z. B. M.2-Geräten), die in bewährte Plattformen (z. B. PowerEdge C4140) integriert sind. Dadurch können wir NVMe-basierte Systeme mit hoher Dichte zu Kosten bereitstellen, die sich den heutigen SATA-SSD-Kosten annähern. Dieser Ansatz hat den zusätzlichen Vorteil einer detaillierteren Fehlerdomain.

Die Lösung, die wir mit diesen Kunden erkunden, umfasst M.2-Geräte auf einer PCIe-Karte, die der Größe eines Standard-GPU-Adapters entspricht, sodass sie sich problemlos an vorhandene Plattformen anschließen lassen, die GPUs aufnehmen können. (Siehe Beispielabbildung.)

Abbildung 3: Wrigley-Karte

Einer der Schlüssel zum Erfolg dieses Ansatzes ist die Integration eines leistungsfähigen PCIe-Switches, der die PCIe-Lanes zwischen den M.2-Geräten auffächert. Bei den heutigen M.2-Kapazitäten führt dies zu fast 100 TB pro Karte, aber beachten Sie, dass sich die Kapazitäten für M.2-Geräte im nächsten Jahr verdoppeln werden, so dass die Karte fast 200 TB Kapazität erreichen kann. Sobald diese höhere Kapazität erreicht ist, bietet die Platzierung von vier dieser Karten in einem PowerEdge C4140 mehr als ein halbes Petabyte, und wenn die M.2-Kapazität wächst, kann dieses Design problemlos über ein Petabyte in 1 HE hinaus skaliert werden.

Leistung

Denken Sie daran, dass diese dichte Storage-Kapazität zwar zu SATA-Kosten bereitgestellt wird, aber auch deutlich schneller ist. Da wir SSDs über die NVMe-Schnittstelle bereitstellen, verfügt das System über ein Performancelevel, das weit über dem mit SATA in einem äquivalenten 1-HE-System liegt.

In Kombination mit einem bandbreitenoptimierten System wie einem PowerEdge C4140 und in Kombination mit zwei 100-Gbit-NICs kann diese Lösung 200 Gbit/s Bandbreite in einem 1-HE-Formfaktor bereitstellen. In nur 5 HE ergibt das schnell einen Durchsatz von 1 TB und Millionen IOPS – zusammen mit mehr als 1,5 Petabyte Storage! (Lässt sich leicht auf 3 PB skalieren, wenn sich die M.2-Kapazität verdoppelt!)

Abbildung 4: 4 NAND-Module mit hoher Dichte in einem C4140

Datengesteuerte Workloads

Diese All-Flash-Lösung mit hoher Dichte eignet sich ideal für die kontinuierliche Aufnahme großer Datenmengen, z. B. als Frontend in einer Edge-Computing-Architektur. Es kann in Verbindung mit einem Backend für maschinelles Lernen oder einer beliebigen Anzahl von IoT-Funktionen arbeiten, die große Datenmengen benötigen, um Echtzeitanalysen zu füttern, wie z. B. selbstfahrende Fahrzeuge, Satellitenbilder und Wettertelemetrie.

Entscheidung

Beeindruckende Speicherdichte, extrem hohe Bandbreite und einfache, technologiegesteuerte Skalierbarkeit – Dell EMC kann Großkunden innovative All-Flash-Lösungen für ihre schwierigsten Datenherausforderungen anbieten. Anfragen zu Extreme Scale Infrastructure-Lösungen können unter ESI@dell.com gestellt werden.

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