© 2012 IBM Corporation1

IBM Flash Storage новые дисковые технологии и продукты

Оптимизация хранения данных и повышение производительности на аппаратном уровне

Сергей Целиков

Специалист по системам хранения

данных

Сергей Целиков

Специалист по системам хранения

данных

• Storwize Family • V3700• V7000• V7000 Unified • V7000 Flex Node

Полный спектр решений и систем хранения данных

Enterprise Storage Systems

Data Protection & Retention

Entry / Mid-range Storage Systems

File Storage Systems

Efficiency “Enhancers”

• TS Family • TS7700• TS3000• TS2000• TS1000

• ProtecTIER Deduplication

• LTO5/LTO6 • LTFS• TSM for Virt. Env

• DS8000 Family • DS8800• DS8870

• XIV Family• XIV Gen2 • XIV Gen3

• Scale Out NAS (SONAS)

• N Series• N7000• N6000• N3000

• Real-Time Compression

• Easy Tier• SAN Volume

Controller (SVC)• Active Cloud

Engine• SmartCloud

Storage Access• SmartCloud VSC

Storage Management Software

Tivoli Storage Productivity Center

(TPC)

Tivoli Storage Manager (TSM)

FlashCopy Manager (FCM)

Достигнуто постоянными инвестициями и инновациямиДостигнуто постоянными инвестициями и инновациями

IBM Flash Storage

Что такое TMS?

300+ Customers

Более чем в 50 странах

300+ Customers

Более чем в 50 странахStrong IP BaseStrong IP BaseDeep ExpertiseDeep ExpertiseIBM Research IBM Research 

Признанный лидер решений хранения данных на Флэш технологииПризнанный лидер решений хранения данных на Флэш технологии

ПризнаниеПризнание 34 года истории34 года истории 30+ патентов30+ патентов

История TMS

20122012

20112011

20102010

20092009

20082008

20072007

20062006

20052005

20042004

20032003

20022002

19971997

19901990

19781978

RamSan-710: 5 TB SLC Flash, 4 FC (8 Gb)/IB (QDR)

RamSan-70: 900 GB SLC Flash, PCIe x8 2.0RamSan-640: 8 TB SLC Flash, 10 FC (8 Gb)/IB (QDR)

RamSan-630: 10 TB SLC Flash, 10 FC (8 Gb)/IB (QDR)RamSan-620: 5 TB SLC Flash, 8 FC (4 Gb)

RamSan-20: 450 GB SLC Flash, PCIe x4

RamSan-440: 512 GB RAM, 8 FC (4 Gb)

RamSan-500: 2 TB SLC Flash, 64 GB RAM, 8 FC (4 Gb)

RamSan-400: 128 GB RAM, 8 FC (4 Gb), 4 IB (4x)

RamSan-320: 64 GB RAM, 8 FC (2 Gb)

RamSan-210/220: 32 GB RAM, 4 FC (2 Gb)

SAM-350/SAM-450: DSP system

SAM 500: DSP/SSD, 64 GB RAM, 15 FC (1 Gb)

SAM-2000: DSP system

Company founded by Holly Frost

RamSan-810: 10 TB eMLC Flash, 4 FC (8 Gb)/IB (QDR)

RamSan-820: 12-24 TB eMLC Flash, 4 FC (8 Gb)/IBRamSan-720: 5/10 TB SLC Flash, 4 FC (8 Gb)/IB

Заказная система для сейсмологииЗаказная система для сейсмологии

Заказные SSD для Gulf OilЗаказные SSD для Gulf Oil

Источник “Taking Enterprise Storage to Another Level: A Look at Flash Adoption

in the Enterprise”, Август 2012, IDC

Рынок СХД меняется…Рынок СХД меняется…

В IDC предсказывают рост рынка SSD СХД с текущих $1.7 миллиардов до $5.6 миллиардов к

2016 году

IDC предполагает, что количество продуктов на основе Flash в коммерческом секторе вырастет в 20 раз, и достигнет почти 3 EB(экзабайт) к

2016.

В IDC предсказывают рост рынка SSD СХД с текущих $1.7 миллиардов до $5.6 миллиардов к

2016 году

IDC предполагает, что количество продуктов на основе Flash в коммерческом секторе вырастет в 20 раз, и достигнет почти 3 EB(экзабайт) к

2016.

Почему?Почему?

Почему Флеш ……..Почему сейчас

За последние 10 лет:

• CPU: производительность выросла примерно 8-10x

• DRAM: производительность выросла примерно 7-9x

• Network: производительность выросла 100x

• Bus Speed: производительность выросла примерно 20x

• Disk speed: производительность выросла только 1.2x

Несбалансированность производительности

Сети – быстрые и полностью на твердотельных компонентах

Жесткий диск – механический и имеет задержку реакции на запрос к системе хранения. Причина - из-за вращения требуется время правильно позиционировать головки на дисках. Только после этого возможен доступ к данным.

Серверы имеют быстрые процессоры – в основном построены на твердотельных

компонентах (solid-state )

Серверы имеют быстрые процессоры – в основном построены на твердотельных

компонентах (solid-state )

150-200 µs Latency

задержка отклика

150-200 µs Latency

задержка отклика

Увеличение производительности без изменения приложений

Снижение времени обработки данных (batch processing) на 85%

Снижение времени обработки данных (batch processing) на 85%

Увеличение скорости обработки транзакций (снижение времени отклика на 90%)

Увеличение скорости обработки транзакций (снижение времени отклика на 90%)

Преимущества Флэш технологииПреимущества Флэш технологии

Экономия на электроэнергии

до 80%

Экономия на электроэнергии

до 80%

Экономия серверного пространства до 75%Храните петабайт в

одном шкафу, добавьте компрессию и получите

еще больше

Экономия серверного пространства до 75%Храните петабайт в

одном шкафу, добавьте компрессию и получите

еще больше

Надежность

Высокая доступност

ь, 2D Flash RAIDTM и Variable Stripe

RAIDTM

Надежность

Высокая доступност

ь, 2D Flash RAIDTM и Variable Stripe

RAIDTM

Приложения: делайте больше и быстрее!

Базы данных (Базы данных (OLTPOLTP))– Финансы, биллинг, торговля, мониторинг, ускорение запросов(DB2/Oracle), игры, и.т.д.

Аналитика Аналитика (OLAP)(OLAP)– Бизнес аналитика, отчетность, ERP приложения

ВиртуализацияВиртуализация– Консолидация инфраструктуры, Виртуальные рабочие места(VDI)

HPCHPC– Симуляция, моделирование, рендеринг, метаданные, видео по требованию, многопоточные задачи, и.т.д.

Облачная инфраструктураОблачная инфраструктура– Вычисления по требованию, предоставление услуг, кэширование, метаданные, файловые системы.

Преимущества Флеш технологии

Время

Обработка запроса I/O процессором на HDD

~100µs

~100µs

~5000 µs

CPU

Запрос I/O (~ 100 µs) Ожидание I/O (~ 5,000 µs)Обработка I/O (~ 100 µs)

Время обработки одного I/O запроса = 200 µs + 5,000 µs = 5,200 µs

CPU утилизация = Время ожидания/ Время обработки= 200 / 5,200 = ~4%

Запрос I/O (~ 100 µs) Ожидание I/O (~ 5,000 µs)Обработка I/O (~ 100 µs)

Время обработки одного I/O запроса = 200 µs + 5,000 µs = 5,200 µs

CPU утилизация = Время ожидания/ Время обработки= 200 / 5,200 = ~4%

запросзапрос обработкаобработка

ожиданиеожидание

Время

~100µs ~100µs

~200 µs

CPU

Преимущества Флеш технологии Обработка запроса I/O процессором на Флеш-дискеОбработка запроса I/O процессором на Флеш-диске

Запрос I/O (~ 100 µs) Ожидание I/O (~ 200 µs) Обработка I/O (~ 100 µs)

Время обработки одного I/O request = 200 µs + 200 µs = 400 µs CPU Утилизация = Время ожидания/ Обработки = 200 / 400 = ~50%

Запрос I/O (~ 100 µs) Ожидание I/O (~ 200 µs) Обработка I/O (~ 100 µs)

Время обработки одного I/O request = 200 µs + 200 µs = 400 µs CPU Утилизация = Время ожидания/ Обработки = 200 / 400 = ~50%

Улучшение утилизации CPU и работы приложения в 12 раз!

Улучшение утилизации CPU и работы приложения в 12 раз!

Иерархия носителейLowest Latency

Very Expensive

Consistent Performance

Low Latency

Fair Latency

Expensive HDD

Unbalanced Performance

Lowest Performance

Lower Cost

Server FlashServer Flash

SAN Shared Flash Only ArraySAN Shared Flash Only Array

Hybrid Array or SAN SSDHybrid Array or SAN SSD

Array HDDArray HDD

Server SSDServer SSD

Tier or CacheTier or Cache

ηs

ms

sec

us

� Тип чипа имеет значение

� Отличие в циклах

� MLC: для потребительского рынка

� eMLC: для Корпоративного рынка

–Отличие в 10 раз

от MLC

� SLC: Single-level cell

–Отличие в 33 раза

от MLC

Характеристики Флэш-чипов!

Решения TMS

HAHA

Архитектура RamSan

RAID

Controllers

IO Modules

Flash

Modules12x

6 PPC CPUs

Реализация только на уровне железа, с самым низким временем отклика FPGA- чипы снижают время отклика

Управляющие процессоры вне пути IO

Высокая производительность (IOPS) и пропускная способность

Реализация только на уровне железа, с самым низким временем отклика FPGA- чипы снижают время отклика

Управляющие процессоры вне пути IO

Высокая производительность (IOPS) и пропускная способность

11

1. PCIe 2.0 x8 interface

2. PowerPC CPU

3. Xilinx FPGAs

4. 900 ГБ доступной емкости в SLC (1374 ГБ сырая емкость)

5. 4 GB DRAM

6. Supercapacitors

7. Standard half-length, full-height PCIe card

22 33

33

44

44

55

55

55

55

66

Доступный объем 450 или 900 GB

Производительность 650,000 4K IOPS

Пропускная способность 2.7 GB/s

Bootable (UEFI 2.1+)

Время отклика на запись 30 µs 4KВремя отклика на чтение 100 µs 4KСрок службы 10 летSeries-7™ Flash Controller

Архитектура RamSan 70Архитектура RamSan 70

Архитектура RamSan 720/820

Модули охлаждения

Шасси - 1U

N+1 батареи

Управляющие процессоры

12 Флэш модулей(10+1+1)(Планка + расширение)40 Флэш чипов на Модуль (4 x 9+1 VSR groups)

12 Флэш модулей(10+1+1)(Планка + расширение)40 Флэш чипов на Модуль (4 x 9+1 VSR groups)

RAID контроллерыRAID контроллеры

Два двухпортовых интерфейса 8 Gb/s FC или 40 Gb/s QDR IB

Два двухпортовых интерфейса 8 Gb/s FC или 40 Gb/s QDR IB

Блоки питанияБлоки питания

Защита данных в решениях TMS

Четыре уровня защиты данных

2D Flash 2D Flash

RAIDRAIDTMTM

2D Flash 2D Flash

RAIDRAIDTMTM

* Только для RamSan 720/820

RAID 5 между Флэш-модулями(10 data + 1 parity + 1 hot spare)

Внешние интерфейсы(FC, IB)

RAID 5внутри

Флэш-модулей(9 data + 1 parity)

TMS2D Flash RAID™

2D Flash RAID™ (RamSan 720 / 820)

RAIDКонтроллерыRAIDКонтроллеры

Variable Stripe RAID™ (VSR)• Запатентованая технология позволяющая изменять размер страйпа в

RAID(быть динамическим) .

• Если выходит из строя одна микросхема на чипе, эта микросхема обходится(игнорируется), данные распределяются по оставшимся чипам.

• VSR сокращает количество требуемых обслуживаний при

неисправностях Флэш-памяти

……

…

12 Planes12 Planes

10 Chips10 Chips

FAILFAIL

Интеграция с решениями IBM

DS8870 Интеграция с EXP30 UltraSSD � 1U полка

– До 30 SSD дисков • Диски 387 ГБ = до 11.6 ТБ “сырой” емкости

– До 4 полок на систему� Два 6 Gb SAS адаптера специально разработанных для

SSD

– Напрямую подключаются к PCIe фабрике� Высокая производительность

– До 400,000 IOPS (100% чтение), до 340,000 IOPS (60% чтение/40% запись) м до 270,000 IOPS (100% запись)

– Пропускная способность до 4.5 ГБ/с � Enterprise class RAS

– RAID + spare диски

– Два блока питания• Замена компонентов в онлайн режиме

� Работает с Easy Tier

Июнь 2013 года

24

Заказчики:

•1 петабайт доступного пространства в одном шкафу

•20 миллионов IPOS при 100 микросекундах

•Затраты электроэнергию меньше чем на 200TB СХД со стандартными дисками

•Цена за ТБ ниже чем у Tier 1 систем

•Добавление технологии компрессии снизит стоимость за ТБ на 50%

Выше только небо!Выше только небо!

Вопросы?

Сергей Целиков

Специалист по

системам хранения

данных

Санкт-Петербург, наб. реки Фонтанки, 13

Sergey.Tselikov@ru.ibm.com

Спасибо за внимание

DisclaimersThis information is provided on an "AS IS" basis without warranty of any kind, express or implied, including, but not limited to, the implied warranties of merchantability and fitness for a particular purpose. Some jurisdictions do not allow disclaimers of express or implied warranties in certain transactions; therefore, this statement may not apply to you.

This information is provided for information purposes only as a high level overview of what we have found from various sources. There are no warranties, express or implied, regarding non-IBM products

Any information on possible future products is intended as a high level overview only. PRODUCT SPECIFICATIONS, ANNOUNCE DATES, AND OTHER INFORMATION CONTAINED HEREIN ARE SUBJECT TO CHANGE AND WITHDRAWAL WITHOUT NOTICE.

Important notes:

IBM reserves the right to change product specifications and offerings at any time without notice. This publication could include technical inaccuracies or typographical errors. References herein to IBM products and services do not imply that IBM intends to make them available in all countries.

IBM makes no warranties, express or implied, regarding non-IBM products and services, including but not limited to Year 2000 readiness and any implied warranties of merchantability and fitness for a particular purpose. IBM makes no representations or warranties with respect to non-IBM products. Warranty, service and support for non-IBM products is provided directly to you by the third party, not IBM.

All part numbers referenced in this publication are product part numbers and not service part numbers. Other part numbers in addition to those listed in this document may be required to support a specific device or function.

MHz / GHz only measures microprocessor internal clock speed; many factors may affect application performance. When referring to storage capacity, GB stands for one billion bytes; accessible capacity may be less. Maximum internal hard disk drive capacities assume the replacement of any standard hard disk drives and the population of all hard disk drive bays with the largest currently supported drives available from IBM.

IBM Information and Trademarks

The following terms are trademarks or registered trademarks of the IBM Corporation in the United States or other countries or both: the e-business logo, IBM, xSeries, pSeries, zSeries, iSeries.

Intel, Pentium 4 and Xeon are trademarks or registered trademarks of Intel Corporation. Microsoft Windows is a trademark or registered trademark of Microsoft Corporation. Linux is a registered trademark of Linus Torvalds. Other company, product, and service names may be trademarks or service marks of others.

IBM and IBM Business Partner Internal Use Only NOT to be distributed to customers or other third parties