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下記のしすなま!録画と併せてご覧ください。資料・録画の内容は生放送時点のものです。 第22回-第2部「ここが違う!PCIeベースの新しいNAND Flashソリューション」-LSI Nytro WarpDrive/IBM High IOPS モジュラー アダプター-(2012/11/29) 岡田 哲弥 様 LSIロジック(株) サーバー アンド ストレージI/O ソリューションズ シニア FAE 彦田 太郎 様 LSIロジック(株) サーバー アンド ストレージI/O ソリューションズ OEM セールス アンド ビジネス デベロップメント マネージャー 早川 哲郎 日本アイ・ビー・エム(株) システムx事業部 テクニカル・セールス システムズ&テクノロジー・エバンジェリスト(System x) http://www.ustream.tv/recorded/27364963
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ここが違う!PCIeベースの新しいNAND Flashソリューション
LSIロジック株式会社 シニアFAE 岡田哲弥
2012年11月29日
2 LSI Confidential
Contents
エンタープライズシステムおけるフラッシュソリューションの拡がりLSI Nytroソリューションの紹介LSI Nytro WarpDriveの特徴LSI Nytro WarpDriveで高速化されるアプリケーションの紹介
エンタープライズシステムにおけるフラッシュソリューションの拡がり
4 LSI Confidential
フラッシュメモリの用途の拡大
2000 2015
Source: Gartner December, 2011“Forecast: Semiconductor Consumption by Electronic Equipment Type, Worldwide, 4Q11 Update”
2005 2010
• 従来はコンシューマ向けデバイスが主な用途
• 近年エンタープライズでの利用が増加
• 従来はコンシューマ向けデバイスが主な用途
• 近年エンタープライズでの利用が増加
Compute
Compute CAGR growing at 250%
YoY (‘11-’15)
Compute CAGR growing at 250%
YoY (‘11-’15)
5 LSI Confidential
システム要求とフラッシュメモリの限界
Time
書き込み寿命信頼性高い性能
All flash is different and changes every 18 months!– Per bit cost dropping 30% YoY– Endurance, Reliability, Performance,
Interface
All flash is different and changes every 18 months!– Per bit cost dropping 30% YoY– Endurance, Reliability, Performance,
Interface
12-bit
24-bit
40-bit
60-bit
システムの要求
フラッシュメモリ構造(ジオメトリ)
LSIフラッシュソリューションで
ギャップを埋める
LSIフラッシュソリューションで
ギャップを埋める
6 LSI Confidential
メモリとストレージのギャップを埋めるフラッシュテクノロジ
エンタープライズシステムの課題
低いサーバー使用率
(多くのソフトウエアライセンス) 低いアプリケーション性能
高性能(高消費電力) ハードディスクを複数使用
エンタープライズにおけるフラッシュの利点
サーバ一台あたりの性能向上
( ソフトライセンス費削減)レイテンシを削減 (1/5 - 1/10)低消費電力
メモリとストレージのギャップ(エンタープライズシステム)
SSDsSSDs PCIe Flash Adapters and SolutionsPCIe Flash Adapters and Solutions
T1 Storage
T2 Storage
Near Line
Processor
L1 Cache
L2 Cache
Main Memory
1 ns10 ns
100 ns
10 ms
20 ms>20 ms
大きな
レイテンシ・ペナルティ100,000x
7 LSI Confidential
エンタープライズシステムにおけるフラッシュソリューション
$500M
$1.4B
フラッシュセグメント
プライマリ・ストレージ
大容量PCIeフラッシュ
高性能・大容量
フラッシュによる
キャッシング
2015 TAM
Source: IDC 2012
低容量フラッシュによる効果的なキャッシング
LSI Nytroソリューションは
全てのセグメントをカバー
8 LSI Confidential
LSI Nytro™
INTRODUCING
Application Acceleration
FASTFAST SMARTSMART EASYEASY
9 LSI Confidential
LSI Nytroアーキテクチャの特徴
10 LSI Confidential
Nytro WarpDriveNytro WarpDrive
アプリケーションアプリケーション
オペレーティング・システムオペレーティング・システム
LSI Product
Nytro MegaRAIDNytro MegaRAID
DASSAS • FC • iSCSI
Nytro XDNytro WarpDrive + XD Caching SW
Nytro XDNytro WarpDrive + XD Caching SW
Nytro XD Software
I/OI/O
Col
d D
ata H
ot D
ata
LSI Nytro™ソリューションによるアプリケーション高速化
App
licat
ion
Dat
a
11 LSI Confidential
LSI Nytro™ WarpDrive
実際のデータベース負荷で期待される高性能と長寿命
Nytro WarpDriveNytro WarpDrive
App
Dat
a
Application
Operating System
Nytro WarpDriveNytro WarpDrive
CompComp
データベースを想定したベンチマーク70/30 R/W 8K Random IOPs, 32QD
50% compression
10% compression
0%compression
12 LSI Confidential
App Data Hot Data Cold Data
LSI Nytro™ XDNytro XD
Nytro WarpDrive + XD Caching SWNytro XD
Nytro WarpDrive + XD Caching SW
SAS SAS •• FC FC •• iSCSIiSCSI
Application
Operating System
Nytro XD Software
iSCSI SAN Nytro XD w/iSCSI SAN
TPC-C
Res
pons
e Ti
me
(ms)
0
iSCSI SAN Nytro XD w/iSCSI SAN
Tran
sact
ions
/ se
cond
0
キャッシングにより
透過的にSAN / DAS アレイを高速化
13 LSI Confidential
透過的にVMのパフォーマンスを向上
TCOを削減
Nytro XD (VMWare環境)
SAS • FC • iSCSI
Application
Guest OS
Hot
Dat
a
Col
d D
ata
Application
GuestOS
Application
Guest OS
VMware ESXNytro XD Software
VM with iSCSI
VM with Nytro XD w/ iSCSI
10x
TPS性能
VM with iSCSI
VM with Nytro XD w/ iSCSI
3x
VM 密度
14 LSI Confidential
HDD Only Nytro MegaRAID
TPC-C
Res
pons
e Ti
me
(ms)
App Data Hot Data Cold Data
LSI Nytro™ MegaRAID™
Nytro MegaRAIDNytro MegaRAID
DASDAS
Application
Operating System
• MegaRAIDを拡張、アプリケーションを高速化
• 最も広く使われているエンタープライズRAIDスタック
• MegaRAID と同じインボックスドライバ (Windows, Linux, VMWareなど)
0
Nytro WarpDriveの特徴
16 LSI Confidential
EASY•最も広く使われているSASドライバ•MegaRAID,と共通の管理ツール
•チューンング不要で高パフォーマンス•外部電源不要 (<25W)
SMART• ホスト・オフロード・アーキテクチャ
• DuraClass™ テクノロジ
• 高いレベルのデータ保護技術
FAST• エンタープライズアプリケーションで高いパフォーマンス:
Bandwidth > 2GBps;Average Latency < 50µS
• 安定した性能
• 電源断時のデータ保護、迅速な復旧
LSI Nytro WarpDrive™ PCIe Flash Adapter
17 LSI Confidential
LSI Nytro™ WarpDrive
Nytro WarpDriveNytro WarpDrive
Application
Product Values LSI
業界での標準となっているLSIのSASドライバ搭載
主要OSにインボックスでドライバを
提供✔
MegaRAIDと共通の管理ツール ✔
ブート可能 ✔
専用プロセッサによるオフロード・アーキテクチャ
安定した低いCPU負荷とメモリ使
用率✔
安定したパフォーマンス ✔
CPU性能に依存しない高いパ
フォーマンス✔
電源喪失からの迅速な回復 ✔
最大容量 (FHHL) 800GB - 3.2TB
最大容量(HHHL) 400GB - 1.6TB
Operating SystemAp
p D
ata
18 LSI Confidential
テクノロジ 長所 制限
SLC(single level cell)
最も高いプログラム-イレース(PE)サイクル
100K PEサイクルデータ保持期間 1年
MLC(multiple level cell)
SLCの2倍の容量 3K PEサイクルデータ保持期間 1年
eMLC(enterprise MLC)
高容量、長寿命 30K PEサイクルデータ保持期間 3ヶ月
フラッシュメモリの種類と特徴
MLC: 2 bits/cell
19 LSI Confidential
eMLC vs MLC
データリテンション vs 書き込み寿命:
•フラッシュに書き込んだデータは一定期間で消失. •SLC / MLCの初期のデータ保持期間は10年.•eMLC のデータ保持期間は3ヶ月程度まで低下
•エンタープライズ用途では常に通電されており、定期的にリフレッシュが行われるので問題にはならない.•コンシューマ向けのデバイスには向かない.
•eMLCの書き込み寿命は MLCの10倍
20 LSI Confidential
Flashメモリの書き込み処理
フラッシュの書き込み手順
1.空きスペースを確保するために存在するデータを移動
2.書かれていたデータを消去
3.新たなデータの書き込み
フラッシュコントローラの機能 利点 制限
オーバー・プロビジョニング書き込み速度を向上させるために
ユーザに見えない部分に予備領域を確保すること
高い書き込み性能 ユーザ容量の低下
ガベージコレクションブロックの一部を使用しているデー
タを集めて、新たな空きブロックを作成する処理
フラッシュの容量を有効に使うために必要
書き込み性能の低下
LSI WarpDriveではSandForceコントローラが
フラッシュ・マネジメントを全て処理
21 LSI Confidential
LSI DuraWrite™ テクノロジ
エンタープライズアプリケーションのデータ圧縮率• 構造化データ
• オラクルデータベースの “pre-compressed” データ- メタデータやオーバーヘッドの部分などが圧縮できるので12-20%圧縮可能
• その他のデータ:- JPEG: 4%; PDF 10-50%; Websites: 30-50%; Office Files: 80-90% *- エンタープライズデータの圧縮率は30-50%との調査結果もあり **
LSI WarpDrive™ の圧縮アルゴリズム• オーバープロビジョニングの効率を大幅に向上
• SSDの寿命とサステインド性能を劇的に向上
*”File Compression Software Review 2012” – Erin Monaghan, TopTenReviews.com **”Teradata Compression (V2R4)” -- Mark Morris, The TeradataForum
22 LSI Confidential
実際のデータベースデータOracle Database – Oracle Developer Days Package
固定長フィールド、連続するデータパターンで高い圧縮率
構造化データ:アクセス速度を優先 、データ容量に最適化されていない
23 LSI Confidential
データエラー種別とその対策
ECCで修正可能なエラー対策: ECCエラー訂正機能
ECCで修正できないエラー対策: RAISE™プロテクション
SSDで検出できないエラー対策: CRCによるプロテクション
RAISE™ テクノロジー
CorrectableErrors
UncorrectableErrors
SilentErrors
UBER~10-15
UBER~10-29
CorrectableErrors
一般的なSSDコントローラに比べて
エラーレートを大幅に削減
LSI Confidential
24 LSI Confidential
幅広いOS サポート と管理ユーティリティ
• VMware versions: 4.0 U2, 4.1 U1, 5.0 • Listed on the HCL list
• Win 2K8, Win 2K8 R2 and Hyper-V• WHQL certification is complete
• RHEL: 5.4, 5.5, 5.6, 5.7, 6.0, 6.1 • SSLES: 10SP1. 10SP2, 10SP4, 11SP1• CentOS: 6
• Solaris 11, 10U10 (x86 & SPARC) • FreeBSD 7.2, 7.4, 8.1, 8.2
• DDCLI : CLI管理ツール• MSM : GUI管理ツール (MegaRAIDと共通)• SNMP to report SMART attributes
LSI Confidential
25 LSI Confidential
MegaRAID Storage Managerによる管理
残り書き込み寿命などステータスの確認、障害発生時の通知機能などをサポート
Nytro WarpDriveで高速化されるアプリケーション
27 LSI Confidential
LSI Nytro WarpDriveで高速化されるアプリケーション
28 LSI Confidential
課題: ダイレクトマーケティング解析の高速化。
通常のSSDよりも高いパフォーマンス
ソリューション: 1600GB LSI Nytro WarpDrive
結果:“Nytro WarpDrive を追加することで, 従来の
SSDを使用した構成に比べて、解析速度を50%向上させることが出来ました。”- Guido Meijers, System Engineer at Greenpower
The Solution: LSI Nytro™ WarpDrive – 解析の高速化
29 LSI Confidential
http://www.storagereview.com/lsi_nytro_warpdrive_wfh8400_custom_flash_array_buildRead: 8GB/s, Write 14GB/sWrite: 560K IOPS, Read 700K IOPs
LSI Nytro™ - Storage Performance outside of typical cases