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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 WarpDriv...
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 Electro...
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 c...
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...
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
20...
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 MegaRAIDN...
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
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Application
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12 LSI Confidential
App Data Hot Data Cold Data
LSI Nytro™ XD
Nytro XD
Nytro WarpDrive + XD Caching SW
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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
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14 LSI Confidential
HDD Only Nytro MegaRAID
TPC-C
ResponseTime(ms)
App Data Hot Data Cold Data
LSI Nytro™ MegaRAID™
Nytro ...
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
...
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
SA...
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...
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...
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...
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...
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、
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ターンで高い圧縮
率
構造化データ:
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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...
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 2...
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...
29 LSI Confidential
http://www.storagereview.com/lsi_nytro_
warpdrive_wfh8400_custom_flash_array
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Read: 8GB/s, Write...
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 on しすなま!)
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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 on しすなま!)

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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)
<出演①> 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
<出演②> 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
<出演③> 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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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 on しすなま!)

  1. 1. 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. 2. 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
  3. 3. 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. 4. 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. 5. 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. 6. 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 ns 10 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. 7. 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. 8. 8 LSI Confidential LSI Nytro™ INTRODUCING Application Acceleration FASTFAST SMARTSMART EASYEASY
  9. 9. 9 LSI Confidential LSI Nytroアーキテクチャの特徴
  10. 10. 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 XD Nytro WarpDrive + XD Caching SW Nytro XD Nytro WarpDrive + XD Caching SW Nytro XD Software I/OI/O ColdData HotData LSI Nytro™ソリューションによるアプリケーション高速化 ApplicationData
  11. 11. 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 AppData 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. 12. 12 LSI Confidential App Data Hot Data Cold Data LSI Nytro™ XD Nytro XD Nytro WarpDrive + XD Caching SW Nytro XD Nytro WarpDrive + XD Caching SW SASSAS •• FCFC •• iSCSIiSCSI Application Operating System Nytro XD Software iSCSI SAN Nytro XD w/iSCSI SAN TPC-C ResponseTime(ms) 0 iSCSI SAN Nytro XD w/iSCSI SAN Transactions/second 0 キャッシングにより 透過的にSAN / DAS アレイを高速化
  13. 13. 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 HotData ColdData Application Guest OS Application Guest OS VMware ESX Nytro 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. 14. 14 LSI Confidential HDD Only Nytro MegaRAID TPC-C ResponseTime(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
  15. 15. Nytro WarpDriveの特徴
  16. 16. 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. 17. 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 System AppData
  18. 18. 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. 19. 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. 20. 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. 21. 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. 22. 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. 23. 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 Correctable Errors Uncorrectable Errors Silent Errors UBER ~10-15 UBER ~10-29 Correctable Errors 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. 24. 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. 25. 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
  26. 26. Nytro WarpDriveで高速化されるアプリケーション
  27. 27. 27 LSI Confidential LSI Nytro WarpDriveで高速化されるアプリケーション
  28. 28. 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. 29. 29 LSI Confidential http://www.storagereview.com/lsi_nytro_ warpdrive_wfh8400_custom_flash_array _build Read: 8GB/s, Write 14GB/s Write: 560K IOPS, Read 700K IOPs LSI Nytro™ - Storage Performance outside of typical cases

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