В конце 2013 года, компания LSI представила два новых набора продуктов: первый – это 12-гигабитные RAID-контроллеры, второй – новые позиции в линейке FlashStorage, отличающиеся наличием более дешевой памяти CMLC. Напомним, что HBA-адаптеры от LSI поступили в продажу еще в сентябре 2013 года. Мы решили разобраться в преимуществах, которые предоставляют новые поколения контроллеров LSI.
Зачем и почему?
Итак, прежде всего, для чего необходимы данные продукты? Первое – это большие объемы данных, растущие с каждым годом. Рост данных требует от систем хранения (далее СХД) высоких скоростных показателей обработки получаемой и хранимой информации. Второе - на данный момент главным двигателем роста производительности СХД, являются твердотельные накопители (SSD). Качественные характеристики SSD на сегодняшний день существенно улучшились. Отдельные модели SSD (SAS, SATA) показывают производительность ввода/вывода на уровне 95 тыс. IOPS. Снизилась стоимость твердотельной памяти. Уже сейчас производители гарантируют стабильную работу твердотельных накопителей в течение 3-5 лет, при условии, что в день на них будет записано определенное количество данных. Это количество может варьироваться от нескольких единиц до нескольких десятков терабайт, в зависимости от модели устройства. Повышение качества твердотельной памяти позволяет полностью заменить классические магнитные диски на SSD, а не только использовать их в качестве кэша.
12-гигабитные контроллеры
Первый продукт - семейство контроллеров SAS MR 9300. Здесь представлены несколько устройств: SAS MR 9341-4I, SAS MR 9341-8i, SAS MR 9361-4i и SAS MR 9361-8i. Как видно, в связи с переходом на новую версию протокола SAS (SAS3) коды продукции претерпели небольшие изменения, вторая цифра, фигурирующая в коде, изменилась с двойки на тройку, что собственно, и означает, 12 Гигабит. Напомним значение остальных цифробуквенных значений. Итак, цифрой «9» обозначаются контролеры SAS, далее – уровень или категория продукции, например цифра «4» – это начальный уровень (entry level). Устройства, относящиеся к данному уровню, используются в малом бизнесе для почтовых и файл-серверов. Цифра «6» - это интенсивность (value), контроллеры этого уровня используются в высоконагруженных приложениях. «8» - «Feature line» - контроллеры, способные справляться с высокой нагрузкой, на рисунке видно что, к контроллеру этой серии (9380-4i4e) можно подключить как внешнюю систему хранения, так и диски внутри сервера.
Далее идет некий модификатор продукции, затем цифра обозначающая количество портов, как правило, это 4 или 8 и буквы «i» (internal) или «e» (external), означающие наличие внешних или внутренних портов. Чипы, отвечающие за всю логику контроллеров, получили своеобразные названия – для SAS MR 9341I – это LSISAS3008 (Fury - ярость), для SAS MR 9361 – это LSISAS3108 (Invader - захватчик). Учитывая то, что компания LSI первой выпустила на рынок 12-гигабитные контроллеры, такие названия чипов в этом случае пришлись очень кстати – с их помощью произошел яростный захват рынка. Основные отличия чипов: наличие/отсутствие контроллера оперативной памяти (DDR3) и как следствие возможности построить RAID уровней 5, 6, 50 и 60, одноядерный или двухъядерный вариант процессора PowerPC 476.
LSI-MegaRAID-9341-4i
LSI-MegaRAID-9361-8i
На данный момент нет возможности полностью перейти на технологию 12 Гигабит/с по одной простой причине – отсутствие на рынке жестких дисков, поддерживающих данный стандарт. Единственная компания, которая объявила в апреле 2013 года о производстве твердотельных накопителей на базе ячеек MLC - Western Digital. Естественно, контроллеры, поддерживающие скорость передачи данных 12 Гигабит/с обратно совместимы с 6-гигабитными дисками. Здесь, пожалуй, самым главным преимуществом контроллеров семейства SAS MR 9300 является функция DataBolt. Ее возможности в полной мере раскрываются во время использования дисков с интерфейсом 6 гигабит. DataBolt при помощи буфера объединяет фреймы от двух 6-гигабитных источников и на выходе получается один 12-гигабитный фрейм. Существующие синтетические тесты отражают работу режима DataBolt только для HBA контроллеров, в частности LSI SAS 9300-8i Host Bus Adapter. Но в HBA 9300-8i установлен такой же чип, что и в контроллере SAS MR 9341I, и как мы отметили ранее основные отличия чипов контроллеров 9341 и 9361 заключаются в наличии или отсутствии контроллера оперативной памяти и в количестве ядер процессора. Поэтому результаты этих тестов, с определенными оговорками, вполне могут быть справедливы не только для HBA, но и для контроллеров 934x и 936x. На графиках можно увидеть существенную разницу между включенным (DB on) и отключенным (DB off) режимом DataBolt. Тесты проводились в режиме последовательного чтения и последователной записи. График показывает пропускную способность в мегабайтах.
Описание стенда, на котором производились замеры:
- HBA 9300-8i;
- 12-гигабитный экспандер (Cobra);
- Windows 2008 Enterprise Server, R2 SP1;
- Iometer 1.1 (глубина очереди 8);
- 20 шт. Seagate Savvio 15K.3, 146 GB 6G SAS, ST 9146853SS;
- Сервер SuperMicro 6027R-3RF4;
- 64 гигабайта оперативной памяти.
DataBolt позволяет использовать старые устройства и при этом получить выгоду от 12 гигабит просто используя ту же инфраструктуру и экспандеры lsi. К сожалению, подобного решения не было при переходе с 3 гигабит на 6.
LSI Nytro XP – меньше не значит хуже
Второй продукт, о котором мы упомянули в самом начале находит свое применение в больших центрах обработки данных или по другому гипермасштабируемых средах. То, что компания LSI выпускает в области систем хранения данных PCI-E, главным образом, направленно именно на рынок больших ЦОДов.
Данный рынок характеризуется определенными требованиями:
- максимальная производительность;
- быстрый доступ к информации (минимальные задержки) для пользователя посредством WEB;
- общая стоимость владения;
- бесшовная расширяемость.
Для этого типа рынка компания LSI представляет Flash-хранилище LSI Nytro XP 6200 PCI-E. Эти контроллеры родились в ходе дискуссии с Российскими и зарубежными специалистами таких компаний как Yandex, Facebook, Amazon и многих других. Основное отличие заключалась в том, что предыдущий контроллер (Nytro) хотя и был во всех смыслах продуктом замечательным, но обладал достаточно высокой стоимостью. Как показываете практика, производительность не всегда является важным показателем для дата-центров. Поэтому стоимость за гигабайт была определяющим фактором для нового поколения продуктов. В прошлых версиях устройств использовался тип памяти EMLC (Enterprise MLC), стоимость памяти за один гигабайт составляла порядка 8 долл., что для дата-центров слишком дорого. Цена за гигабайт у новых моделей составляет примерно 2 долл. Достичь такого сильного снижения цены удалось за счет использования памяти типа CMLC (Consumer multi-level cell). Данный тип памяти уступает EMLС по объему памяти, который возможно перезаписать за единицу времени, как правило, расчет ведется в днях (2 терабайта), а так же уступает по количеству дополнительных ячеек памяти (provisioning), которые приходят на замену вышедшим из строя. С учетом того, что срок службы данных устройств рассчитывается примерно на три года, то общий объем перезаписываемых данных, составит 2-4 петабайта, против 50-90 петабайт у Flash-устройств предыдущей серии. Этих показателей вполне достаточно для дата-центров, так как они хорошо знают свою рабочую нагрузку (чтение/запись).
В семействе XP 6200 всего две платы: XP6209, представлена в формате lowprofile с объемом памяти в 1 терабайт и XP6210 – это fullprofile плата, рассчитанная на 2 терабайта. Обе платы оснащены внутренней оперативной памятью, использующейся в качестве кэша. Для защиты от потери данных в оперативной памяти, установлены конденсаторы высокой емкости, которые питают ее во время отключения электричества. Что позволяет перенести информацию данные из ОЗУ в энергонезависимый flash-модуль. Изменилось размещение flash-модулей.
Если в предыдущих моделях это были отдельные модули, которые подключались к плате контроллера через специальные переходники, то, здесь они распаяны непосредственно на плате. Но у данного семейства контроллеров отсутствуют heatsink-пластины.
LSI-Nytro-XP-6209
LSI-Nytro-XP-6210
Что касается показателей операций ввода/вывода, то для произвольного чтения блоками по 4k - это 140000 iops, а для произвольной записи – 45000 iops. Эти значения говорят о том, что данные устройства хранения предназначены для интенсивного чтения. Как говорилось выше, дата-центры хорошо знают свою рабочую нагрузку и, как правило, весомую часть этой нагрузки составляет именно чтение. Поэтому эти устройства хорошо зарекомендуют себя в крупных центрах обработки данных.
Здесь же присутствует улучшенный вариант технологии RAISE (Redundant Array of independence Silicon Elements), своего рода RAID - данные записываются на несколько flash модулей и могут быть восстановлены для блока или для страницы.
Потребляемая мощность для XP6209 составляет 17 Вт, для XP6210 – 20 Вт.
В моделях XP6200 сохранилась поддержка загрузки, т.е. устройство может играть роль единственного хранилища данных и на него может быть установлена операционная система. При этом заявлена поддержка всех современных ОС.
Компания LSI представила продукты, которые будут актуальны в ближайшем будущем, и обладают достаточной для большинства применений производительностью, при этом используют форм-фактор PCI-E. Отдельной похвалы заслуживают функции, которые LSI добавляет в свои устройства, тем самым расширяя их возможности (достаточно вспомнитьфункцию CacheCade в контроллерах MegaRAID, которая впоследствии выросла в отдельных продукт Nytro), добавив в новые контроллеры серии SAS MR 9300 функцию DataBolt.