Die Unterstützung von Graid SupremeRAID Gen5 lässt SSDs fliegen

Wir haben uns die Graid SupremeRAID-Karte und -Software mehrmals angesehen und sind immer wieder beeindruckt von der extremen Speicherleistung, die Graid ermöglicht. Sowohl herkömmliches Hardware- als auch Software-RAID lassen hinsichtlich der Leistung zu wünschen übrig, was Graid die Tür öffnet, mit einer besseren Mausefalle ins Rennen zu gehen. Da Gen5-SSDs jetzt in großen Mengen ausgeliefert werden, haben wir einen gut ausgestatteten Server zusammengestellt, um zu sehen, was möglich ist, wenn Sie den Blitz fliegen lassen.

Wir haben uns die Graid SupremeRAID-Karte und -Software mehrmals angesehen und sind immer wieder beeindruckt von der extremen Speicherleistung, die Graid ermöglicht. Sowohl herkömmliches Hardware- als auch Software-RAID lassen hinsichtlich der Leistung zu wünschen übrig, was Graid die Tür öffnet, mit einer besseren Mausefalle ins Rennen zu gehen. Da Gen5-SSDs jetzt in großen Mengen ausgeliefert werden, haben wir einen gut ausgestatteten Server zusammengestellt, um zu sehen, was möglich ist, wenn Sie den Blitz fliegen lassen.

Warum Graid SupremeRAID vs. Hardware-RAID?

Die Graid-Lösung besteht aus zwei Kernelementen: einer GPU und einem Software-Defined Storage (SDS)-Stack. Wie eine RAID-Karte übernimmt die GPU die meisten Laufwerksverwaltungs- und Datenschutzaufgaben von der CPU und gibt ihr so ​​mehr Zeit für die Ausführung von Anwendungen. Im Gegensatz zu einer RAID-Karte ist SupremeRAID jedoch wesentlich effizienter. Es spricht die Laufwerke direkt über den PCIe-BUS an, ohne dass zusätzliche Verkabelungen oder komplizierte Gehäusekonfigurationen erforderlich sind. Und da die GPU dynamischer ist als der ASIC einer RAID-Karte, wird die Leistungsskalierung mit Graid erheblich verbessert.

Der Skalierungsvorteil wird sofort deutlich, wenn man sich ansieht, wo innerhalb eines Servers Engpässe auftreten. Aktuelle RAID-Karten sind auf Gen4 beschränkt, das eine Höchstgeschwindigkeit von 28 GB/s erreicht. Vier anständige Gen4-SSDs können eine einzelne RAID-Karte sättigen. Das System würde mehrere RAID-Karten benötigen, um alle Laufwerke in einem 24-Bay-Server auszunutzen. Andererseits kann SupremeRAID 32 Laufwerke in einem einzigen System unterstützen und unterliegt keiner der PCIe-Steckplatz-Bandbreitenbeschränkungen.

Die Leistungsprobleme für Hardware-RAID verschärfen sich mit jedem Schnittstellengenerationssprung weiter. Zur Unterstützung von Gen5-SSDs ist ein neuer Hardware-RAID-ASIC erforderlich. Aber selbst dann wird Hardware-RAID unter dem gleichen Skalierungsproblem leiden, das oben beschrieben wurde. Die SupremeRAID-GPU verwendet heute eine Gen4-Schnittstelle, und um fair zu sein, ist das vorerst nur ein Intel/AMD/NVIDIA-Problem. Das hindert es jedoch nicht daran, die Leistung von Gen5-Laufwerken freizusetzen. Das bedeutet Leistungsniveaus von bis zu 260 GB/s und 28 Mio. IOPS. Wenn Gen5-GPUs auf den Markt kommen, kann Graid die IOPS-Zahlen weiter verbessern.

Eine letzte Anmerkung zur Graid-GPU: Heute sind die meisten ihrer Implementierungen auf dem SR-1010 Produkt, das eine NVIDIA A2000 GPU nutzt. Wir weisen darauf hin, dass Graid weder eine teure oder schwer zu findende GPU für SupremeRAID benötigt noch eine mit externer Stromversorgung verwenden muss. Wenn ein Benutzer aus irgendeinem Grund eine alternative Karte bevorzugen würde, läuft die Graid-Software auf nahezu jedem NVIDIA-Chip, den wir in unserem Labor auf einer A2 mit hervorragenden Ergebnissen getestet haben. Auf jeden Fall ist die GPU einfach zu installieren und erfordert keine zusätzliche Batterie.

Warum Graid SupremeRAID vs. Software-RAID?

Software-RAID hat in den letzten Jahren aufgrund der Kosten, der Komplexität und der mäßigen Leistung der frühen NVMe-RAID-Karten an Fahrt gewonnen. Wir sind schuldig, Windows Storage Spaces, Linux MD oder ZFS RAIDZ einzusetzen, wenn wir eine schnelle und einfache Möglichkeit benötigen, NVMe-SSDs gruppiert und online zu stellen. Aber wie bei jeder Speichersoftware, die keine Hardwarebeschleunigung nutzt, entstehen Kosten. Die Host-CPU muss die Laufwerksverwaltung und den Datenschutz übernehmen und so den Anwendungen Zeit nehmen. Das GPU-basierte Angebot von Graid weist diese Einschränkung nicht auf und gewährleistet die bestmögliche Leistung sowohl für den Speicher als auch für die Anwendungen auf dem Server.

Darüber hinaus schränkt die Auswahl des Betriebssystems bei Software-RAID die Auswahlmöglichkeiten ein. Graid läuft auf fast allem, einschließlich über einem halben Dutzend Linux-Distributionen und Windows. Fairerweise muss man sagen, dass Graid im Vergleich zu Software-RAID etwas schwieriger ist, um betriebsbereit zu sein. Es muss eine GPU im System installiert werden, und der zusätzliche Aufwand ist wohl vernachlässigbar. Die Erträge sind jedoch erstaunlich, wie Sie unten sehen werden. Bei SupremeRAID sprechen wir von einer Größenordnung gegenüber Software-RAID.

Graid SupremeRAID Gen5-Leistung

Für diesen Test haben wir einen Supermicro AS-2125HS-TNR-Server mit zwei AMD EPYC 9654-CPUs, 384 GB DRAM und 24 3,84 TB zusammengestellt KIOXIAs CM7-R Gen5 SSDs.

Graid SupremeRAID Gen5 Kioxia SSDs

Wir haben die Laufwerke sowohl für SW RAID als auch für Graid in einer RAID5-Konfiguration konfiguriert. Als Stripe-Größe verwendeten wir einen 4K-Stripe für Graid mit 4K-, 64K- und 512K-Blöcken für mdadm. Die unterschiedliche Blockgröße für Software-RAID war erforderlich, um die maximale 4K-Übertragungsgeschwindigkeit in einer optimierten Konfiguration und die maximale Bandbreite großer Blöcke optimal zur Geltung zu bringen. Dies war für Graid nicht so wichtig, da es die unterschiedlichen Blockgrößen ohne Leistungseinbußen verarbeiten konnte.

  • Server: Supermicro AS-2125HS-TNR
  • CPU: 2 x AMD EPYC 9654 96-Core-Prozessor x 2
  • Speicher: 24 x Samsung M321R2GA3BB6-CQKVS DDR5 4800 MT/s 16 GB x 24
  • NVMe-Laufwerk: 24 x KIOXIA CM7-R 3,84T KCMY1RUG3T84 x 24
  • RAID-Controller: SupremeRAID SR-1010
  • SupremeRAID-Treiber: 1.5.0-659.g10e76f72.010
  • Linux-Betriebssystem: Ubuntu 22.04.1 LTS
RAID 5 FIO-Leistung
Prüfen SW RAID5 4 KB Chunk
SW RAID5 64K Chunk
SW RAID5 512K Chunk
SupremeRAID 4KB Stripe
1 MB sequentielles Schreiben (192T/16Q) 1,22 GB/s 3,51 GB/s 801 MB/s 148 GB/s
1 MB sequentielles Lesen (192T/16Q) 21,8 GB/s 279 GB/s 235 GB/s 279 GB/s
64K zufälliges Schreiben (192T/16Q) 822 MB/s 627 MB/s 795 MB/s 30,2 GB/s
4K-Zufallsschreibvorgang (192T/32Q) 49,8.000 IOPS (61,6 ms) 205.000 IOPS (15,01 ms) 78,7.000 IOPS (39 ms) 2,02 Mio. IOPS (1,52 ms)
4K-Zufallslesen (192T/32Q) 5,6 Mio. IOPS (1,1 ms) 5,5 Mio. IOPS (1,11 ms) 5,53 Mio. IOPS (1,11 ms) 28,5 Mio. IOPS (0,22 ms)

Der Vergleich der Leistung von Software-RAID und Graid war ziemlich aufschlussreich. In Bezug auf die Spitzenbandbreite haben wir bei dieser Evaluierung letztendlich die mdadm-Blockgröße von 4 KB auf 64 KB und 512 KB erhöht, da die maximale Lesebandbreite bei 4 KB gering war. Mdadm war insgesamt nicht besonders gut, aber die höchste sequentielle Lesegeschwindigkeit wurde in der 64-KB-Blockgröße erreicht und betrug 279 GB/s, was der Geschwindigkeit der Graid HW RAID-Konfiguration entsprach. Die sequentielle Schreibleistung für SW-RAID lag bei 3,51 GB/s bei einer Chunk-Größe von 64 KB, obwohl das nichts im Vergleich zu Graid war, das 148 GB/s maß.

Bei der Umstellung auf eine große Block-Zufallsschreibübertragung von 64 KB lag die Bandbreite von SW RAID zwischen 627 MB/s und 822 MB/s, während Graid mit 30,2 GB/s die Nase vorn hatte.

Im letzten Bereich haben wir bei der Betrachtung zufälliger 4K-Übertragungsgeschwindigkeiten die größte SW-RAID-Leistung bei einer 4K-Blockgröße gemessen und 5,6 Mio. IOPS bei 1,1 ms gemessen. Graid erreichte im selben Test beeindruckende 28,5 Mio. IOPS. Die 4K-Schreibgeschwindigkeit erzielte die beste SW-RAID-Leistung mit dem 64-KB-Block und maß 205.000 IOPS bei 15,01 ms, verglichen mit Graid mit 2,02 Mio. IOPS bei 1,52 ms.

Abschließende Gedanken

Wir haben praktisch alle modernen RAID-Varianten kennengelernt, von dedizierten Hardwarekarten bis hin zu verschiedenen softwarebasierten Lösungen. Wir haben die Graid-Lösung auch viele Male auf drei verschiedenen GPUs und einer Vielzahl von SSD-Medientypen und NVMe-Schnittstellen getestet. Fairerweise muss man sagen, dass viele Datensätze, wie z. B. Sicherung und Wiederherstellung, große Datenseen, Dateifreigaben und viele andere, die keine ernsthaften Leistungsanforderungen stellen, mit jeder dieser Lösungen vollkommen zufrieden wären. Wenn eine Anwendung jedoch vollständigen Zugriff auf den zugrunde liegenden Flash benötigt, spielt Graid auf einer ganz anderen Ebene.

Graid Supremeraid Gen5 CM7-Funktion

Während die meisten Kunden NVMe-Hardware betrachten und davon ausgehen, dass die Leistung in jedem Fall großartig sein wird, ist es wichtig zu verstehen, wie diese Systeme funktionieren, wenn die Laufwerke kombiniert werden – und dann eine RAID-Schicht darüber hinzuzufügen. In einer Linux-Umgebung zeigt Software-RAID seine Grenzen, wenn es mit NVMe-Geräten, insbesondere Gen5-SSDs, mithalten kann.

Obwohl die Leistung einzelner Laufwerke stark ist, sind nicht alle RAID-Lösungen optimal geeignet. Beim Vergleich optimierter Konfigurationen untereinander bot Graid eine Bandbreite von mehr als 279 GB/s beim Lesen und 148 GB/s beim Schreiben auf 24 KIOXIA CM7-R Gen5 SSDs, während SW RAID 279 GB/s beim Lesen und 3,51 GB/s beim Schreiben erreichte. Bei 4K-Zufallsübertragungen sahen wir unglaubliche 28,5 Mio. IOPS beim Lesen und 2,02 Mio. IOPS beim Schreiben von Graid, wobei SW RAID nur 5,6 Mio. IOPS beim Lesen und 205.000 IOPS beim Schreiben bot. Für einige Umgebungen mag SW RAID „schnell genug“ sein, für Umgebungen, die die höchstmögliche Leistung erfordern, ist es jedoch kaum mit Graids SupremeRAID vergleichbar.

Für die Maximierung der NVMe-SSD-Leistung in einem einzelnen Host wie diesem haben wir nichts auf dem Markt gesehen, das mit der Graid SupremeRAID Gen5-Lösung mithalten kann. Es ist fantastisch und in diesem Test arbeiten wir an einer kostengünstigen NVIDIA A2000-GPU. Jedes Unternehmen, das seine Investition in Gen5-Flash maximieren möchte, wäre gut beraten, einen PoC von Graid in Anspruch zu nehmen, um zu sehen, wie wirkungsvoll seine Technologie sein kann.

SupremeRAID-Produktseite

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