Schwalbach, Starnberg, 14./15. Nov. 2013 – Scale-Out Multi-Controller-Architektur mit "always on" Daten-Deduplizierung und XDP; Anwortzeiten von 0,5ms unter Last…
Zum Hintergrund: EMC hat sein erstes Full-Flash-Storagesystem EMC XtremIO gestern offiziell vorgestellt. XtremIO ist laut Hersteller ein Scale-Out-Flash-Array, das auf sogenannten „X-Bricks“ basiert. Jeder X-Brick hat eine Kapazität von 10 Terabytes (Anfang 2014 soll die Größe auf 20 Terabytes wachsen; inkl. Dedupe und Thin Provisioning). XtremIO liefert maximal eine Million (Full Random) IOPS bei 250 Terabytes effektiver Kapazität pro XtremIO Cluster unter Inline-Deduplizierung und Thin Volumes. Ein einzelnes XtremIO Cluster umfasst zwischen zwei bis acht Controller / bis zu 128 Cores.
Zielanwendungen sind OLTP-Datenbanken, virtueller Server und VDI. Die All-Flash-Lösung liefert dabei nach Angaben des Herstellers eine kontinuierliche, vorhersagbare E/A-Leistung bei allen Workload-Profilen, unabhängig von der Belastung des Array, sprich LUN-Größen oder Zugriffs-I/O-Pattern.
Folgende Randbedingungen kennzeichnen das neue Flash-Array:
- EMC garantiert ein kontinuierliches Anwortzeit-Verhalten von 0,5ms unter permanenter Last (random 4k blocks, 50% reads / 50% writes).
- Die Leistungswerte wurden gemessen bei 100% Random I/Os und 80% Array Utilization (EMC spricht von sog. "functional IOPS").
- XtremIO ist in das EMC Ecosystem integriert: das VCE Vblock Specialized System for Extreme Applications, basierend auf XtremIO All-Flash-Arrays für VDI.
- XtremIO Array Management ist in VMware vSphere integriert; VMware VAAI Storage APIs sind supported.
- Zur Verwaltung des Systems existiert ein eigenes XtremIO GUI
- Hostschnittstellen sind FC (8 Gbps) und iSCSI (10 GBE)
- Zur zusätzlichen Erhöhung der Ausfallsicherheit und Datenreplizierung sind EMC VPLEX, EMC PowerPath und EMC Secure Remote Support (ESRS) unterstützt.
Realisiert wird all dies mit Hilfe der neuen Scale-Out Multi-Controller-Architektur; im Ergebnis kommen insgesamt vier aufeinander abgestimmte und parallel arbeitende Technologieverfahren zum Einsatz (weitere Infos hierzu am Textende*):
- Content-Based Data Placement (Hashing Algorithmus)
- Zweistufige Metadaten-Engine
- XtremIO Datenschutz (XDP)
- Shared In-Memory Metadata
Zusammenfassung und Kostenaspekte: XtremIO stellt eine leistungsfähige Mischung aus Standard HW (Commodity Server), hochspezialisierten Systemkomponenten (Infiniband, Cluster) sowie optimierter Storage Management Software dar (XDP, scale-out dedupe, thin volumes); es ist technologisch hoch integriert und ein dediziertes Speicherprodukt.
Architekturseitig beschreitet EMC damit einen etwas anderen Weg wie z.B. IBM, Dell, NetApp, HDS oder HP mit Flash im Rahmen von Automated Storage Tiering und Hybrid Storage Arrays. XtremIO wird nicht im Kombination mit FAST verwendet und stellt sich als eine eigenständige Array-Lösung zu VMAX oder VNX dar. Verschieden ist auch der Ansatz, Metadaten getrennt von User-Data zu verarbeiten und quasi eine N-Node Scale-out Cluster Dedupe Flash Storage - Lösung zu realisieren. Der Nachteil von Flash SSDs gegenüber native Flash NAND-only wird durch o.g. Technologien, RDMA über Infiniband und Funktionen wie Auto-Expansion etc. kompensiert (Latency); allerdings sind die Beschaffungskosten ohne effektive Deduplizierungsrate entsprechend (ca. 22 EUR/GB ohne Dedupe); bei Dedupe-Raten von 1:10 sprechen wir von EUR 2,20 pro GB, was in Anbetracht der publizierten Leistungswerte derzeit eine wettbewerbsfähige Zahl darstellt. Die Kosten pro I/O sollen bei ca. 1.0 EUR liegen. Es ist zu erwarten, dass der Straßenpreis einer 1-Brick-Einstiegskonfiguration bei rund 180.000 EUR - 200.000 EUR liegen wird (der Listenpreis ist deutlich darüber).
XtremIO konkurriert als High-End System in seiner eigenen Kundenbasis derzeit wohl hauptsächlich mit Arrays von Nimbus, Violin Memory oder auch IBM. TMS (IBM) z.B liefert geringere Latenzzeiten (im Bereich von 120 - 400 µs) ohne Deduplizierung, während Nimbus auf abschaltbare Kapazitätsoptimierung setzt. Weitere neue Anbieter zu den o.g. im mehr "mittleren" Leistungsbereich sind Pure Storage oder Nimble (hybrid Arrays).
Fazit: Die Beschaffung von Flash-basierten Speichersystemen setzt ein möglichst detailliertes Wissen über I/O-Pattern und Anwendungen bzw. Workloads (targets) voraus. Reine SPECs von Herstellern sind nicht zielführend, User-Response-Zeiten sind fast alles und eine zielgenaue Analyse eigener Anforderungen muss einer Beschaffung in diesem Bereich (Kosten von eMLC/SLC / Komplexität / Preis pro IOPS / TCO etc.) deshalb immer vorausgehen. Mehr Infos finden Sie hierzu auch auf unserer Webseite unter den Stichwörtern Flash und Blog.
* Zusätzliche Informationen zu XtremIO:
- Content-Based Data Placement lastet das XtremIO-Array innerhalb eines Bruchteils einer Sekunde über alle SSDs und Array-Controller gleichmäßig aus. Redundante Daten werden direkt bei der Übertragung entdeckt und gelöscht (Scale-out Dedupe); Thin Provisioning erzeugt "All Thin Volumes".
- Dual-Stage Metadata Engine ermöglicht dem Array, den Arbeitsspeicher voll auszuschöpfen und Daten überall auf dem Array zu verteilen, ohne sog. Garbage Cleaning des Flashspeichers. Damit lässt sich laut Anbieter ein Leistungsschwund vermeiden; die Latenzzeit kann massiv verringert werden; auch wird eine bis zu 10-fache Reduzierung der Flash-Lebensdauer (im Vergleich zu Flash-Arrays mit Garbage Collection) laut Anbieter vermieden.
- XtremIO Data Protection (XDP) ist ein flash-optimierter Algorithmus (kein trad. RAID), der vor SSD-Fehlern schützen soll und verglichen mit herkömmlichem RAID bis zu 40% mehr Kapazität ohne Leistungseinbußen bereitstellt. XDP erzeugt nur 8% Overhead und ist gegenüber RAID5/6 schneller und zuverlässiger; komplexe RAID-Setups und Tuning-Maßnahmen fallen weg (TCO).
- Shared In-Memory Metadata erlaubt es, Daten bereits im Array zu klonen, so dass Aufgaben, wie beispielweise der Einsatz von virtuellen Maschinen, beschleunigt werden.
http://germany.emc.com/storage/xtrem/index.htm
Abbildungen (Quelle): EMC XtremIO, Nov. 14, 2013 - Architecture
