SAN用Dell Fluid Cache：データが常に手元にある場合

技術の出現の背景。



有名なロスチャイルド王朝の創設者であるメイヤー・アムシェルは、彼の子孫のためのコードで、情報を所有する人は誰でも世界を所有していると述べました。 私たちはデータから企業にとって非常に重要な情報をデータから引き出しますが、それ自体はデータベース内では有益ではありません。 これを行うには、データを処理する必要があります。つまり、たとえばビジネスインテリジェンス（ビジネスインテリジェンス）の分野のアプリケーションを提供する必要があります。 データの量、変更の頻度、およびそれらへのアクセス数が非常に低いままであった過去数十年間、私たちはそれらを低速メディアに保存する余裕があり、主にストレージユニットのコスト（メガバイト、ギガバイトなど）を心配していました。 今日、ビッグデータの時代に、市場の変化に対応する他社よりも速い企業が成功すると、ギガバイトあたりのコストではなく、高速トランザクションまたはこれらの高速トランザクションの消費者あたりのコストが重要になります。



この問題を解決するためのアプローチは非常に簡単です。媒体が高速に動作し、データが処理場所に近ければ近いほど良いです。 現在の主流は、データ取得時間が短く、スループットが高いソリッドステートディスクドライブ（SSD）の使用です。 また、マルチレベルストレージテクノロジー（ こちらを参照）の助けを借りて、現在最も関連性が高く人気の低いデータのみをSSDに自動的に転送できるようにします-安価なSATAに、高価なメディアのコストを削減できます。 ただし、このデータをプロセッサに配信するためのすべての旧式のメカニズム、つまりRAIDおよびネットワークコントローラーとスイッチとの組み合わせでは、必要なパフォーマンスの価格は理想からはほど遠いです。



この状況から抜け出す方法は、ストレージからプロセッサへの途中で不必要な遅延を避けるために、ストレージレベルをサーバー内に直接配置することを示唆しています。 デルのアーキテクトとエンジニアは、この開発経路を長らく予想しており、最も効果的なソリューションはローカルのソリッドステートドライブを使用することであると判断しましたが、SSDディスクコントローラーのパフォーマンスに制限されず、Dell ExpressflashメディアのPCIeバスに直接接続します（ こちらを参照）。 これにより、システムパフォーマンスが向上し、トランザクションあたりのコストを大幅に削減できるようになります。



RNA NetworksテクノロジーとDASのFluid Cacheを使用した最初の成功手順。



しかし、それほど単純ではありません。 通常、この種のパフォーマンスを必要とするシステムは、クラスターに結合された複数のノードで構成されており、そのようなローカルメディア間でデータを同期できるようにする必要があります。 これは、読み取り操作と書き込み操作の両方で何をする必要がありますか。 2006年に設立されたRNA Networksの買収を通じて、必要な技術が得られました。 創業者の1人はRanjit Panditで、以前はIntelでInfiniband規格とPentium 4プロセッサの開発に積極的に関与していました。 つまり、人はデータを迅速に配信し、それを正しく処理する方法を非常によく理解しています。 RNAネットワーク自体は、イーサネットまたはInfinibandに基づくリモートメモリ（RDMA）への共有直接アクセスのための技術の開発者として、狭い範囲で広く知られていました。 つまり、このテクノロジーは、従来のx86システムのクラスターにSMPまたはNUMAの魅力をすべて提供しました。 これらの開発は、現在Dell Fluid Cacheとして知られているテクノロジーで使用され、Dell Expressflashメディア上の複数のサーバーノードに対して単一のキャッシュ領域を作成しました。



最初の光は、直接接続型ストレージのバージョン-DAS向けDell Fluid Cacheを見ました。 Dell PowerVault MD1200 / 1220ストレージシステムに接続して、OS RHELおよびSLESでExpressflashメディアをインストールした2および4プロセッサのDell PowerEdgeサーバーでの作業をサポートしました。 最も要求の多いデータを非常に高速なメディアでサーバー内に直接保存できるため、トランザクション処理速度が数倍低下しました（図1およびここの詳細を参照）。



」



主な制限はDASクラスシステムのみのサポートでした。つまり、接続されているサーバーの数とこのクラスのストレージ機能によって制限されていました。



SAN用Dell Fluid Cacheの新機能。



最初のバージョンがリリースされた後、正しいパスが選択されたことが明らかになりました。 顧客は、システムの応答時間の大幅な短縮と、1ドルあたりのトランザクション数の増加に満足しています。 次のステップは、このテクノロジーとSANストレージシステムの統合です。 最初にサポートされたストレージシステムは、Dell Compellentで、プログレッシブFluid Data階層型ストレージアルゴリズムを使用していました。 2014年4月、SAN用Dell Fluid Cacheのバージョンが発表されました。 Expressflash SSDをゼロストレージ層として使用できました。 つまり、インテリジェントシステムはどのデータが最も需要が高いかを自動的に判断し、サーバーをそれらのストレージとして使用して、前例のないレベルのパフォーマンスを提供します。 競合ソリューションとの主な違いは、読み取り操作と書き込み操作の両方のサポートです。 最初のテストは次を示します：



•データベースを使用した作業の生産性が倍増

•サービス対象のユーザー数が6倍に増加

•ユーザーごとに必要な生産性のコストを70％削減



アプリケーションのパフォーマンス向上のその他の例については、SANクレーム向けDell Fluid Cacheのドキュメントを参照してください 。



テクノロジーのプレゼンテーション中に、1秒あたり5,000,000のランダムI / O（4K）読み取りのパフォーマンスが発表され、アプリケーションを99％加速し、ユーザーあたりのコストを663ドルから189ドルに71％削減しました。 これにより、最終的にビジネスシステムのユーザー数を2200から14000に増やすことができました。構成として、以下に基づくシステム：



•それぞれ2つのExpressflash 350GB PCIeモジュールを備えた8台のDell PowerEdge R720サーバー

•キャッシュ同期ネットワーク用のMellanox Connect X-3 40GE RoCEカード

•ソフトウェア

•ネットワークはDell 10 / 40GbEスイッチに基づいています

•ストレージCompellent SC8000

•ライトバックキャッシュモードの使用

•サーバーシステムとSANの単一障害点なし



アプリケーションの主な分野は次のとおりです。



•高性能I / Oを必要とするアプリケーションの高速化

•リアルタイムトランザクション管理（OLTP）

•コンピューターシステム

•仮想デスクトップインフラストラクチャ（VDI）



SAN用Fluid Cacheの詳細をご覧ください。



ソリューションアーキテクチャを詳しく見てみましょう。







1）FCおよびiSCSIプロトコルの両方を使用して、サーバーをDell Compellent SC8000ストレージシステムに接続できます。 Fluid Cacheの場合、違いはありません。管理者にとっては、構成の選択に大きな自由があります。 これは間違いなくプラスです。



2）次に、データを大量に消費するアプリケーションが実行されるサーバーに、Fluid Cacheソフトウェア自体がインストールされます。 これまでのところ、RHEL、SLES、およびVMware ESXi 5.5ハイパーバイザー（VSA経由）のみが公式にサポートされています。 これは重要ではありません。Windows上のほとんどの重いデータベースは起動しないからです:)少なくとも、3台のサーバーが必要です。 次に、Expressflashドライブを少なくとも2つのサーバーにインストールする必要があります。 なぜ3つではないのですか？ Fluid Cacheがインストールされたサーバーには、cachecontributorとcacheclientの2つの役割があります。 前者は読み取りと書き込みの両方にキャッシュを使用し、後者は読み取りキャッシュのみを使用します（書き込みもできますが、すぐにSANに書き込むことができます）。 したがって、最小構成は3つのノードで構成され、そのうち少なくとも2つはcachecontributorロールを持つ必要があります。 このアプローチにより、クラスター内の高価なストレージメディアに保存しながら、共有キャッシュの利点を享受できます。

これらのサーバーで実行されているアプリケーションの場合、Fluid Cacheの機能は完全に透過的になります。つまり、設定を変更する必要はありません。



3）そして今、最も重要な部分は、上記のRDMAテクノロジーを使用してサーバー間でキャッシュを同期するための専用ネットワークです。 ネットワークスイッチとアダプターの一般的な遅延は数十または数百マイクロ秒に達する可能性があり、キャッシュパフォーマンスに悪影響を与えるため、通常の1ギガビットLANはここではアシスタントではありません。 最初からの唯一のオプションは、マイクロ秒単位のオーダーの遅延を伴うInfinibandでした。 ただし、Infinibandのアプリケーションはコストが高いため、HPCプロジェクトに限定されていました。 より手頃な価格で同等の10ギガビットイーサネット、またはパケット配信保証を含む高度なDCBバージョンの登場により、RoCEテクノロジーが誕生しました-RDM Aover Converged Ethernet。 したがって、標準の10Gbit（DCB）コンポーネントに基づいて高速ネットワークを構築し、クラスター内の任意のノードのメモリへのリモートアクセスに使用することが可能になりました。 Mellanox Connect X-3 40GE RoCEなど、多くの互換性のあるネットワークコントローラーが市場に出回っています。 また、スイッチは保存する価値がないため、Dell Force10ラインを確認することをお勧めします。 少なくとも1つ必要ですが、単一障害点を排除するには、2つにする方が良いでしょう。



したがって、3つの主要コンポーネント（Fluid CacheソフトウェアとExpressflashドライブを備えたサーバー、Dell Compellentストレージネットワークとキャッシュ同期ネットワーク）で構成され、単一障害点のないソリューションが得られます。 すべてのコンポーネントは標準であるため、簡単にアクセスでき、それらを操作するための特別なスキルは必要ありません。これにより、システム全体の操作が簡単になります。



技術的要件



SANテクノロジー向けのDell Fluid Cacheには、少なくとも次のものが必要です。



•SANソフトウェア用Dell Fluid Cache

•少なくとも3台のDell PowerEdge Expressflash対応サーバー

•キャッシュ同期のための専用の10 / 40GbE低遅延ネットワーク（Infiniband / DCBイーサネット）

•2つのコントローラー（1つはテスト用）+ 1つのSC220ディスクシェルフを備えた構成のDell Compellent SC8000システム



サポートされているハードウェアコンポーネントの詳細な説明はこちらです。



次に何をする？



詳細については、次のリンクを参照してください。



• SAN用Dell Fluid Cacheよくある質問

• YouTubeチャンネルDell Tech CenterのSAN用Dell Fluid Cache

• Dell.comの製品ページ



また、試してみたい人のために、90日間の試用ライセンスが利用できます（ロシアのDellからのリクエストに応じて利用可能）。