- El crecimiento de los datos y la carestia de una longevo eficiencia energética conducen a soluciones de almacenamiento innovadoras.
- Los HDD han estado creciendo en densidad, pero no de rendimiento, y TLC Flash permanece a un precio que es restrictivo para la escalera.
- La tecnología QLC aborda estos desafíos formando un nivel medio entre los HDD y TLC SSD. QLC proporciona una longevo densidad, una mejor eficiencia energética y un mejor costo que los SSD de TLC existentes.
Hoy, los HDD son la alternativa de almacenamiento para la mayoría de los centros de datos oportuno a su pequeño costo y huella de energía en comparación con otras soluciones como TLC Flash. Pero mientras los HDD están creciendo en tamaño, no han estado creciendo en el rendimiento de E/S. En otras palabras, el pancho de partida por TB para HDDS ha estado disminuyendo. Esto ha estado obligando a los ingenieros de los centros de datos a satisfacer sus deyección de rendimiento de almacenamiento al cambiar los datos de Hot (a los que se accede con frecuencia) a un nivel flash TLC o mediante el almacenamiento sobre el almacenamiento.
QLC Flash como tecnología ha existido desde 2009. La acogida ha sido lenta porque históricamente ha operado en puntos de capacidad de accionamiento más bajos, menos de 32 TB. Adicionalmente, el stop costo y la resistor de escritura limitada no lo convirtieron en una alternativa atractiva a TLC en el centro de datos.
Mientras tanto, las densidades de HDD han estado creciendo sin ningún aumento significativo en el rendimiento. A medida que se almacenan más datos en una dispositivo determinada, la carestia de E/S aumenta proporcionalmente. La densificación continua de la capacidad de HDD ha llevado a una disminución constante en BW/TB. Esto ha afectado negativamente una parte de las cargas de trabajo calientes y los bytes forzados a quedarse varados en HDDS.
QLC Flash ocupa un espacio único en el espectro de rendimiento entre HDD y SSD para servir cargas de trabajo que aún dependen del rendimiento a un rango de 10 MB/S/TB, es asegurar, donde teníamos 16-20TB HDDS. Adicionalmente, hay cargas de trabajo que hacen grandes iOS de lotes que no necesitan un rendimiento muy stop, pero que aún están en el rango de 15-20 MB/S/TB y usan Flash TLC hoy.
QLC Flash introducido como un nivel por encima de los HDD puede cumplir con los requisitos de rendimiento de escritura con suficiente espacio para la inicio en las especificaciones de resistor. Las cargas de trabajo que se están dirigiendo tienen un pancho de partida de lección intensivo con requisitos de pancho de partida infrecuentes y relativamente bajos. Hexaedro que la longevo parte del consumo de energía en cualquier medio NAND Flash proviene de escrituras, esperamos que nuestras cargas de trabajo consuman una potencia más desaparecido con SSD QLC.
El llegada de la homicidio de 2TB QLC NAND anejo con la pila de 32 expirar que se convierte en la corriente principal ilustra cuán rápido está creciendo la escalera de densidad de QLC Flash a nivel de paquete NAND, así como a nivel de accionamiento.
Esperamos que la densidad SSD de QLC escalera mucho más ingreso que la densidad de SSD TLC en el plazo a corto y dadivoso plazo. Esto traerá un impacto significativo a la densificación de bytes de nivel de servidor y rack, así como ayudará a acortar la adquisición de por TB y los costos de energía tanto a nivel de dispositivo como del servidor.
QLC en Meta
Los equipos de almacenamiento de Meta han comenzado a trabajar estrechamente con socios como Almacenamiento puroutilizando su módulo DirectFlash (DFM) y la alternativa de software DirectFlash para aguantar el almacenamiento de QLC confiable a Meta. Además estamos trabajando con otros proveedores de NAND para integrar SSD NVME QLC normalizado en nuestros centros de datos.
Si perfectamente hoy QLC tiene un costo pequeño que TLC, aún no es lo suficientemente competitivo para un despliegue más amplio. Aún así, las ganancias en la eficiencia del consumo de energía son materiales y se demora que los casos de uso mencionados anteriormente se beneficien enormemente de eso. Hexaedro que los HDD continúan haciendo más frío a medida que aumenta su densidad (disminución de BW/TB), y que las estructuras de costos de NAND están mejorando con los avances tecnológicos, creemos que anexar un nivel QLC es el camino correcto en torno a delante.
Consideraciones de hardware para adoptar QLC
Si perfectamente E1.s como coeficiente de formulario ha sido excelente para nuestras implementaciones de TLC, no es un coeficiente de forma ideal esquilar nuestra hoja de ruta QLC porque su tamaño limita el número de paquetes NAND por transmisión.
El normalizado de la industria U.2-15 mm sigue siendo un coeficiente de forma frecuente en los proveedores de SSD y nos permite esquilar potencialmente a 512 TB de capacidad. E3 no aporta valencia adicional sobre U.2 en este momento y la división de acogida del mercado entre Las 4 variantes de E3 lo hace menos atractivo. DFMS de Pure Storage puede permitir una escalera de hasta 600 TB con la misma tecnología de paquete NAND. El diseño de un servidor para consentir DFMS permite que la ranura de la dispositivo asimismo acepte unidades U.2. Esta organización nos permite obtener los mayores beneficios en la competencia de costos, la rapidez del cronograma, la eficiencia energética y la complejidad de proveedores.
El beneficio principal de las unidades QLC es la densidad de bytes a nivel de dispositivo y servidor y la eficiencia energética asociada. Interiormente de Meta, el objetivo de densidad de bytes del servidor basado en QLC es 6 veces el servidor basado en TLC más denso que enviamos hoy. A pesar de que el BW/TB esperado de QLC es más bajo que TLC, la densidad de Bytes del servidor QLC requiere una CPU más desempeñada, memoria más rápida y un subsistema de red para usar las capacidades de los medios.
Adaptando nuestro software de almacenamiento para QLC
La acogida del software de almacenamiento existente de Meta a QLC ha presentado algunos desafíos interesantes. Como se discutió anteriormente, nuestros sistemas QLC tienen una densidad muy ingreso. Y estamos apuntando a QLC SSD como un medio de longevo rendimiento en comparación con los HDD. Esto aumenta las expectativas de rendimiento más allá de cualquier rendimiento único del servidor que tuvimos.
La escalera tan stop de stop rendimiento en los núcleos y enchufes de la CPU requiere una cuidadosa colocación de datos y calculación para procesar esa E/S. Necesitamos asegurarnos de minimizar los puntos de contacto de datos y podemos separar las E/S por tipo. La pila de software en las soluciones de Pure Storage utiliza dispositivos del compensador de dispositivos de liga de espacio de usuarios de Linux (UBLK) a través de io_uring para exponer el almacenamiento como un dispositivo de liga regular y habilitar cero copias para la matanza de copias de datos, así como departir con su espacio de usuarios FTL (software DirectFlash) en el fondo.
Para otros proveedores, la pila usa io_uring para interactuar directamente con el dispositivo de liga NVME.
Adicionalmente, los SSD de QLC tienen un delta significativo entre el rendimiento de lección y escritura. Lea el rendimiento en el caso de QLC puede ser tan stop como 4x o más que escribir rendimiento. Adicionalmente, los casos de uso típicos en torno a las lecturas son sensibles a la latencia, por lo que debemos asegurarnos de que la E/S que entrega esta lección masiva no se está siendo serializada detrás de las escrituras. Esto requiere construir y ajustar cuidadosamente, controladores de tarifas y programadores de E/S.
Pensando en el futuro
Meta reconoce el potencial de QLC Flash como una oportunidad de optimización viable y prometedora para el costo de almacenamiento, el rendimiento y la energía para las cargas de trabajo del centro de datos. A medida que los proveedores de Flash continúan invirtiendo en procesos fabulosos avanzados y diseños de paquetes y aumentan la salida de producción de Flash QLC, anticipamos mejoras de costos sustanciales, lo que hace que QLC flash sea progresivamente más atractivo para una tonalidad más amplia de cargas de trabajo de centros de datos. Estamos entusiasmados por impulsar la innovación, fomentar la colaboración y promover la vinculación del ecosistema en este espacio de almacenamiento en crecimiento.