Reimmaginate la memoria e lo storage nei data center

Le nuove tecnologie innovative di Intel stanno trasformando la gerarchia di memoria e storage.

La posta in gioco è molto alta nel settore dei data center

Enormi quantità di dati promettono informazioni preziose e innovazione per le organizzazioni che ripensano e riprogettano le loro architetture di sistema. Ma le aziende che non scelgono di cambiare potrebbero fare fatica anche solo a evitare di essere sommerse dalla valanga di dati.

Il problema però non riguarda solo l'archiviazione di dati grezzi. Per rimanere competitive, le aziende devono poter accedere a tutti questi dati ed elaborarli in modo rapido e a costi contenuti per ricavarne informazioni aziendali, ricerche, intelligenza artificiale e altri usi. Per rendere possibile questo livello di elaborazione, sono necessarie sia la memoria che lo storage, e le aziende faticano a trovare un equilibrio tra i costi elevati, la disponibilità limitata di capacità e i vincoli di prestazioni.

Il problema diventa ancora più scoraggiante se si considera che per i vari carichi di lavoro sono necessari tipi diversi di memoria e di storage. Inoltre, per ottenere il compromesso ideale tra costi e prestazioni, si potrebbero usare più tecnologie.

Per rispondere a queste sfide, Intel offre nuove tecnologie di memoria e di storage che consentono alle organizzazioni di reimmaginare le architetture dei loro data center.

Lacune nella gerarchia di memoria/storage

Le tradizionali soluzioni di memoria e storage prevedono limitazioni per quanto riguarda densità, prestazioni e costi. Queste limitazioni vengono percepite in tutti i tipi di organizzazione, dal retail alla pubblica amministrazione alla finanza. I provider di servizi cloud (CSP) possono ad esempio avere difficoltà a rispettare gli SLA (Service Level Agreement) con l'aumento del carico di dati. Le società di servizi finanziari possono incappare in limiti di capacità e prestazioni per l'elaborazione rapida di quantità elevate di transazioni. E le grandi aziende non riescono a tenere il passo con le esigenze di analisi in memoria derivanti da dati di clienti, inventario, social media e Internet delle cose (IoT), prevalentemente a causa dei costi elevati e della capacità limitata della DRAM (Dynamic RAM).

Per gestire i dati in modo efficiente ed efficace, le organizzazioni devono stabilire quali componenti dell'infrastruttura soddisfano al meglio le loro esigenze e i budget disponibili. Non è un'impresa facile, perché ogni tecnologia della gerarchia presenta punti di forza e di debolezza:

  • La DRAM è ideale per le prestazioni, ma è costosa, volatile e ha una scalabilità limitata.
  • La memoria flash (NAND) è non volatile e meno costosa della DRAM, ma offre prestazioni inferiori.
  • Le unità disco fisso rotanti (HDD) offrono enormi quantità di spazio di archiviazione a un costo inferiore, ma i dischi fisici presentano problemi noti per i costi complessivi di gestione in termini di affidabilità, requisiti di spazio fisico, raffreddamento e alimentazione.

Nell'insieme, queste tradizionali opzioni di storage comportano divari significativi nel continuum della memoria e dello storage nel data center, limitando pertanto le prestazioni delle applicazioni. La crescente quantità di dati e l'esigenza di accedervi rapidamente hanno ulteriormente aggravato il problema. 

In particolare, per le organizzazioni che intendono trasformare i loro data center si distinguono due divari per quanto riguarda la memoria e lo storage:

  • Tra la DRAM costosa e a bassa capacità e le più accessibili unità Solid State Drive (SSD) basate su NAND.
  • Tra gli SSD NAND più lenti e gli HDD a basso costo ma meno affidabili.

Finora, non esistevano opzioni fattibili che offrissero un equilibrio tra costi, capacità e prestazioni per colmare questi divari (figura 1).

Figura 1. Il continuum delle tradizionali soluzioni di memoria e storage presenta enormi divari in termini di capacità, costi e prestazioni

Colmare il divario con le tecnologie Intel®

Intel elimina i divari di memoria e storage nel data center con soluzioni progettate per fornire prestazioni elevate, capacità e affidabilità. Queste soluzioni offrono bassa latenza e maggiori vantaggi operativi rispetto alle opzioni tradizionali. In particolare, tre famiglie di prodotti sono progettate per colmare i divari di costi e prestazioni nel data center con la flessibilità per nuovi livelli di dati:

  • La memoria persistente Intel® Optane™ DC rappresenta una nuova categoria di tecnologia di memoria e storage che offre livelli elevati di capacità, accessibilità e persistenza. Permette alle organizzazioni di gestire maggiori quantità di dati più vicino al processore, in modo che i carichi di lavoro e i servizi possano essere ottimizzati al fine di ridurre la latenza e migliorare le prestazioni.
  • Le unità SSD Intel® Optane™ DC combinano caratteristiche di memoria e storage con throughput elevato, bassa latenza, alta qualità di servizio (QoS) ed elevata resistenza.
  • Le unità SSD Intel® NAND 3D QLC, come il modello SSD Intel® D5-P4320, offrono la massima densità di volume di dati Peripheral Component Interconnect Express* (PCIe*) disponibile sul mercato ad un prezzo che le rende ideali per rimpiazzare le unità disco fisso per archiviare i dati a cui si accede meno di frequente.

Con questi prodotti innovativi le organizzazioni possono reimmaginare le configurazioni del data center per gestire i moderni carichi di lavoro e mantenere un vantaggio competitivo. Di seguito viene descritto in dettaglio ciascun prodotto, con esempi reali dei vantaggi che offre a livello di prestazioni, capacità e costi/benefici.

La tecnologia Intel® Optane™ crea un nuovo livello nella gerarchia dei dati

Le organizzazioni devono ripensare le soluzioni in modi finora inimmaginabili, adattandosi alle nuove tecnologie ed evolvendosi per soddisfare le esigenze dei clienti. La tecnologia Intel® Optane™ è una nuova opzione di storage non volatile basata sulla tecnologia Intel® 3D XPoint™ che modernizza l'attuale architettura del data center con un nuovo livello nella gerarchia di memoria e storage, colmando il divario tra memoria volatile ad elevate prestazioni e storage NAND dalle prestazioni meno elevate ma più accessibile. La tecnologia Intel® Optane™ offre una combinazione esclusiva di bassa latenza, qualità del servizio (QoS) elevata, alta resistenza e throughput elevato.

Figura 2. La tecnologia Intel® Optane™ combina le prestazioni della DRAM con i vantaggi di capacità degli SSD NAND

La tecnologia Intel® Optane™ è ideale per la gestione di “dati di lavoro”, ossia quelli che devono stare vicini alla CPU per un accesso rapido. È infatti necessario accedere molto più velocemente a una quantità molto più elevata di dati di lavoro per l'analisi in tempo reale, le transazioni finanziarie, le prenotazioni di voli e altri casi di utilizzo che richiedono tempi di risposta prevedibilmente rapidi, quando quelli medi non sono sufficienti. Nei dati di lavoro, le prestazioni prevedibili e costanti sono importanti anche dalle prime richieste.

Sia la memoria persistente Intel® Optane™ DC che le unità SSD Intel® Optane™ DC sono basate sulla tecnologia Intel® Optane™. Ma, come descritto di seguito, i fattori di forma sono diversi e i due tipi di soluzioni possono essere usati separatamente o insieme nel data center per offrire nuove opzioni di memoria e storage per le organizzazioni.

La memoria persistente Intel® Optane™ DC vi permette di estendere o sostituire la costosa DRAM

La memoria persistente Intel® Optane™ DC è un prodotto rivoluzionario del settore che colma il divario tra DRAM e unità SSD Intel® Optane™ DC. Per le aziende che si affidano all'elaborazione in memoria dei dati, la memoria persistente Intel® Optane™ DC offre la possibilità di accedere a quantità molto più elevate di dati “hot” per l'intelligenza artificiale, l'analisi dei dati, l'HPC (High Performance Computing) e altri usi.

A differenza della DRAM tradizionale, la memoria persistente Intel® Optane™ DC combina alta densità, convenienza e persistenza. Espandendo in modo conveniente le capacità della memoria di sistema (superiore a 3 TB per socket di CPU), le aziende possono ottimizzare al meglio i carichi di lavoro dei data center spostando una maggiore quantità di dati più vicino al processore e minimizzando la latenza più elevata di accesso ai dati dei sistemi tradizionali di storage non volatile.

La memoria persistente Intel® Optane™ DC sarà ampiamente disponibile nel 2019, con il lancio della piattaforma scalabile Intel® Xeon® di nuova generazione.

Figura 3. Modulo di memoria persistente Intel® Optane™ DC

Le unità SSD Intel® Optane™ DC P4800X gestiscono senza difficoltà i dati nei data center

Le unità SSD Intel® Optane™ DC P4800X sembrano normali unità a stato solido, ma dato che sono basate su tecnologia Intel® Optane™ non sono basate su NAND. L'architettura esclusiva delle unità SSD Intel® Optane™ DC P4800X offre prestazioni rivoluzionarie, più veloci e costanti rispetto agli SSD basati su NAND. Le unità basate su NAND offrono solitamente tempi di risposta rapidi in lettura ma lenti in scrittura, e ancora più lenti sotto la pressione delle operazioni ad alta frequenza. Al contrario, le unità SSD Intel® Optane™ sono progettate per eseguire le operazioni di scrittura a livello di byte o di pagina per prestazioni più veloci e molto più prevedibili, con un maggior equilibrio tra lettura e scrittura e nessuna necessità di garbage collector.

Le unità SSD Intel® Optane™ DC P4800X mantengono tempi di risposta in lettura costanti indipendentemente dal throughput in scrittura applicato all'unità. Il grafico della figura 4 mostra la latenza molto più bassa di un SSD Intel® Optane™ DC rispetto agli SSD NAND 3D Intel® dell'attuale generazione, in particolare sotto la pressione di crescenti operazioni di scrittura casuale. A differenza degli SSD basati su NAND, la latenza degli SSD Intel® Optane™ DC rimane costantemente bassa per tutte le richieste di scrittura.1

Figura 4. Le unità SSD Intel® Optane™ DC P4800X offrono una latenza costantemente bassa rispetto alle unità SSD Intel® NAND 3D1

Grazie alla combinazione della latenza bassa e costante e della resistenza elevata, le unità SSD Intel® Optane™ DC possono funzionare in modo molto più efficiente come dispositivi di caching rispetto alle soluzioni basate su NAND.

Uno studio di Evaluator Group ha dimostrato l'impatto della sostituzione di una soluzione interamente flash NAND di caching e storage in scrittura con le unità SSD Intel® Optane™ DC nel livello di caching. I test hanno rilevato che un sistema basato su processori scalabili Intel® Xeon® con unità SSD Intel® Optane™ DC P4800X per il livello di caching offre livelli di prezzo/prestazioni fino a 3 volte superiori rispetto ai sistemi e ai supporti di storage delle precedenti generazioni, secondo le misurazioni del benchmark IOmark-VM*.2

Le unità SSD Intel® Optane™ DC P4800X forniscono anche una resistenza molto più alta rispetto alle unità basate su NAND. Il confronto tra due unità attualmente in distribuzione, ad esempio, mostra fino a 60 scritture eseguite sull'unità al giorno per le unità SSD Intel® Optane™ DC P4800X rispetto ad appena 3 scritture per le unità SSD Intel® DC P4600 basate su NAND.3 Le unità SSD Intel® Optane™ DC sono quindi molto più resistenti negli ambienti di caching caratterizzati da un traffico elevato.

La memoria persistente Intel® Optane™ DC può inoltre essere combinata con unità SSD Intel® Optane™ DC per creare un livello interamente nuovo e flessibile analogo alla memoria, come illustrato nella figura 5. I dati importanti tradizionalmente intrappolati nello storage NAND più lento diventano rapidamente accessibili e utilizzabili.

Figura 5. La memoria persistente Intel® Optane™ DC può essere combinata con unità SSD Intel® Optane™ DC per creare un livello completamente nuovo per la gestione di dati di lavoro “hot” e i dati di capacità “warm” per l'analisi in memoria (rosso = dati “hot”, giallo = dati “warm” e blu = dati “cold”)

Ottimizzate il software per trarre vantaggio dalle prestazioni della tecnologia Intel® Optane™

Con la semplice aggiunta di SSD Intel® Optane™ DC all'attuale infrastruttura del data center, è possibile ottenere miglioramenti significativi delle prestazioni, ma le ottimizzazioni del software possono generare risultati ancora più soddisfacenti per le applicazioni eseguite con la tecnologia Intel® Optane™. Il software open source, in particolare, si abbina bene alle unità SSD Intel® Optane™ DC, perché gli sviluppatori possono modificare le applicazioni per sfruttare i vantaggi offerti dalle unità SSD Intel® Optane™ DC P4800X.

In Oracle, ad esempio, un ingegnere delle prestazioni ha ottimizzato MySQL* per le unità SSD Intel® Optane™ DC P4800X, con un conseguente aumento di 5 volte delle prestazioni con carichi di lavoro ad uso intensivo di I/O. L’ingegnere Oracle ha anche ottenuto 1 milione di letture da un singolo SSD Intel® Optane™ DC.4

In un altro esempio, le ottimizzazioni apportate a Direct I/O* hanno portato a un'efficienza fino al 48% superiore in Java 10* rispetto a Buffered I/O*.5 Queste ottimizzazioni hanno implicazioni significative per le organizzazioni che gestiscono carichi di lavoro di intelligenza artificiale o database basati su Java, come Cassandra* o Apache HBase*.

I progettisti software possono usare gli attuali strumenti e kit di sviluppo per ottimizzare le prestazioni per la tecnologia Intel® Optane™. Utilizzate le seguenti risorse Intel per iniziare:

Estendete la memoria con la tecnologia Intel® Memory Drive

Le unità SSD Intel® Optane™ DC possono anche essere configurate come memoria estesa utilizzando la tecnologia Intel® Memory Drive. La tecnologia Intel® Memory Drive integra in modo trasparente un SSD nel sottosistema di memoria facendolo apparire come DRAM, senza la necessità di apportare modifiche al sistema operativo o alle applicazioni. La tecnologia Intel® Memory Drive può essere usata per sostituire una parte della DRAM e ridurre i costi generali della memoria oppure per aumentare il pool della memoria oltre la capacità della DRAM quando è richiesta un'ampia capacità di memoria del sistema.

Infatti, le prestazioni di Apache Spark* sono 5 volte più veloci con l'aggiunta del software della tecnologia Intel® Memory Drive con un SSD Intel® Optane™ DC P4800X.4

Riducete le lacune della capacità di storage con le unità SSD Intel® NAND 3D QLC

Con l'aumento dell'efficienza e la riduzione del costo della tecnologia NAND, l'esigenza di unità meccaniche continua a diminuire. L'innovazione più recente, le unità SSD Intel® NAND 3D QLC, potrebbero relegare i dischi rotanti solo agli scenari di archiviazione dei dati maggiormente “cold”.

Gli SSD Intel® NAND 3D QLC sono progettati per offrire l'affidabilità della memoria flash a densità più elevate e a prezzi più accessibili. Questi vantaggi contribuiscono a rimuovere gli ostacoli che si frappongono alla sostituzione dei tradizionali dischi HDD, tipicamente più lenti, meno affidabili e con requisiti più elevati di energia, raffreddamento e spazio nel data center rispetto alle unità flash.

Figura 6. Con il passaggio da HDD a SSD Intel® NAND 3D QLC, le organizzazioni possono ottenere risparmi significativi sui costi di energia, raffreddamento e manutenzione, con un ingombro ridotto nel data center6 7

Gli SSD Intel® NAND 3D QLC possono essere combinati con la tecnologia Intel® Optane™ per accelerare la velocità dei dati ad accesso frequente, sfruttando allo stesso tempo i vantaggi di costi e capacità della tecnologia flash rispetto agli HDD per uno storage ad ampia capacità. In questo modo le organizzazioni possono colmare il divario tra costi e capacità dello storage tra gli SSD Intel® Optane™ DC e gli HDD. Inoltre, poiché le unità SSD Intel® NAND 3D QLC offrono una elevata affidabilità a costi contenuti, molte organizzazioni possono sostituirli alle unità HDD.

Consolidate i dati con i nuovi fattori di forma disponibili da Intel

Intel sta colmando il divario dei costi/capacità di storage anche grazie a nuovi fattori di forma innovativi. Il fattore di forma a “righello” per le unità SSD NAND 3D di Intel, che ha ricevuto il premio Gold International Design Excellence Award nel 2018, offre livelli superiori di densità, gestibilità e facilità di manutenzione unitamente a un design termico efficiente che sta rivoluzionando l'architettura dei server.

Grazie alla forma e alle caratteristiche esclusive dell'unità, basata su EDSFF, fornitori come Supermicro possono inserire 32 unità a righello Intel da 32 TB ciascuna in un singolo server 1U, fornendo fino a un petabyte di dati per server.8

Reimmaginate lo storage dei data center

Le tecnologie Intel® consentono alle moderne organizzazioni di archiviare, elaborare e gestire in modo rapido e flessibile enormi quantità di dati per l'analisi dei dati, l'intelligenza artificiale, l'HPC e altri carichi di lavoro, colmando i divari tra memoria e storage con una gamma completa di opzioni, come la memoria persistente Intel® Optane™ DC, le unità SDD Intel® Optane™ DC P4800X, le unità SSD Intel® NAND 3D QLC e le unità con fattore di forma a righello ad ampia capacità.

Nell'insieme, le tecnologie e i prodotti di storage Intel offrono ai progettisti di data center la flessibilità per soddisfare i requisiti di prestazioni, capacità, affidabilità e costi contenuti delle applicazioni e dei carichi di lavoro aziendali. È arrivato il momento di reimmaginare la memoria e lo storage con la tecnologia Intel® Optane™ e la tecnologia Intel® NAND 3D QLC.

Per saperne di più

Reimmaginate il vostro data center con le tecnologie di storage Intel. Visitate intel.it/content/www/it/it/storage per iniziare.

ESPLORATE LA TECNOLOGIA INTEL® OPTANE™ DC

Informazioni su prodotti e prestazioni

1

Fonte – Test di Intel: il tempo di risposta si riferisce alla latenza media di lettura misurata con profondità di coda pari a 1 durante un carico di lavoro di scrittura casuale di 4 KB utilizzando FIO 3.1. Vedere la configurazione nella nota 1 qui sopra.

2

Test eseguiti da The Evaluator Group, commissionati da Intel. Consultare i dettagli di configurazione all’indirizzo https://www.evaluatorgroup.com/document/lab-insight-latest-intel-technologies-power-new-performance-levels-vmware-vsan-2018-update/. Configurazione precedente: processore Intel® Xeon® E5-2699 v4, ESXI ESXi600-201803001 Build 7967764, Ubuntu Linux 18.04, BIOS 2600WT SE5C610.86B.01.01.0024. Supporto di storage: 1 SSD 3700 da 800 GB + 6 SSD S3510 da 1,6 TB. Prestazioni: 320 IOmark-VM, Prezzo/prestazioni: $684/VM; Configurazione attuale: processore Gold Intel® Xeon® 6154, ESXI ESXi-6.7.0-8169922 Build 8169922, Ubuntu Linux 18.04, BIOS SE5C620.86B.00.01.0013.030920180427. Supporti di storage: 2 SSD P4800X da 37 5GB + 5 SSD P4500 da 4 TB, Prestazioni: 1152 IOmark-VM, Prezzo/prestazioni: $216/VM. Supporti di storage: 1 SSD P3700 + 4 HDD Seagate da 1 TB 10.000, Prestazioni: 88 IOmark-VM-HC, Prezzo/prestazioni: $2153 / IOmark-VM-HC; Configurazione attuale: Supporti di storage: 2 SSD P4800X + 4 SSD P4500 da 4 TB, Prestazioni: 704 IOmark-VM-HC. Prezzo/prestazioni: $684 / IOmark-VM-HC.**. Prezzo/prestazioni: $237 / IOmark-VM-HC. I risultati prestazionali sono basati su test eseguiti in data 20 agosto 2018 e potrebbero non riflettere tutti gli aggiornamenti di sicurezza pubblicamente disponibili. Per i dettagli, consultare le informazioni sulla configurazione.

3

Intel. Consultare le specifiche dei prodotti nella tabella disponibile in “Descrizione dei prodotti: SSD Intel® Optane™ SSD P4800X”. https://www.intel.it/content/www/it/it/products/docs/memory-storage/solid-state-drives/data-center-ssds/optane-ssd-dc-p4800x-p4801x-brief.html.

4

I risultati prestazionali sono basati su test eseguiti in data 20 settembre 2018 e potrebbero non riflettere tutti gli aggiornamenti di sicurezza pubblicamente disponibili. Per i dettagli, consultare le informazioni sulla configurazione. Nessun componente o prodotto può essere totalmente sicuro. Fonte: Intel. Configurazione di sistema: sistema server Intel®, 2 processori Gold Intel® Xeon® 6154, 384 GB di DRAM DDR4, unità del database: 2 SSD Intel® Optane™ DC P4800X (375 GB) e 1 SSD Intel® DC serie P4510, 1 SSD Intel® DC serie S4510, CentOS 7.5* (kernel 4.18 (elrepo)), BIOS: SE5C620.86B.00.01.0014.070920180847, tipo di prodotto del sistema: scheda madre Intel® S2600WFT per server. MySQL Server 8.0.13*, Sysbench 1.0.15* configurato per elaborazione dei transazioni online (OLTP) 70/30 lettura/scrittura suddivise utilizzando un database da 100 GB. 30% della memoria del database fornita da MySQL (30 GB).

5

I risultati prestazionali sono basati su test eseguiti a luglio 2018 e potrebbero non riflettere tutti gli aggiornamenti di sicurezza pubblicamente disponibili. Per i dettagli, consultare le informazioni sulla configurazione. Nessun prodotto è totalmente sicuro. Fonte: Intel: Configurazione di sistema: sistema white box con scheda madre Intel® S2600WFT per server, 2 processori Gold Intel® Xeon® 6154 a 3 GHz con 36 core, 64 GB di DIMM DDR4 sincrona 2.666 MHz (0,4 ns) (4 x 16 GB), 1 SSD NVM Express* (NVMe*) Peripheral Component Interconnect Express* (PCIe*) Intel® Optane™ DC P4800X da 750 GB (versione firmware: E2010324), 1 SSD NVMe* PCIe* Intel® DC serie P4500 da 4 TB (versione firmware: QDV10150), BIOS Intel® versione: SE5C620.86B.00.01.0013.030920180427, CentOS distribuzione 7.4* con kernel 4.15.7. Consultare le informazioni su OpenJDK* su: OpenJDK. “JDK 10.” Marzo 2018. https://openjdk.java.net/projects/jdk/10/.

6

Risparmio sui costi di energia, raffreddamento e consolidamento. Basato su HDD: HDD da 4 TB 7200 RPM, AFR (tasso di guasto annuale) del 2% e potenza attiva di 7,7 W, 24 unità in 2U (potenza totale 1971 W) https://www.seagate.com/files/www-content/datasheets/pdfs/exos-7-e8-data-sheet-DS1957-1-1709US-en_US.pdf SSD: 22 W di potenza attiva AFR del 44%, 32 unità in 1U (potenza totale di 704 W); Costi di raffreddamento basati su un periodo di implementazione di 5 anni con costo per kWh di 0158 $ e numero di watt per il raffreddamento di 1 watt di 1,20 Basato 24 unità HDD 2U da 3,5” e 32 unità EDSFF da 1U. Storage ibrido basato sull’uso di SSD TLC Intel® per la cache.

 

7

Risparmio sui costi derivante dalla sostituzione di unità Calcolo: AFR (tasso di guasto annuale) del 2% per HDD x 256 unità x 5 anni = 25,6 sostituzioni in 5 anni; SSD: AFR dello 0,44% x 32 unità x 5 anni = 0,7 sostituzioni in 5 anni.

 

8

Supermicro. “Il sistema supporta accessibilità hot-swap a 32 unità EDSFF per fino a 1 PB di storage NVMe* veloce a bassa latenza in 1U”. Fonte: “Supermicro Opens New Era of Petascale Computing with a Family of All-Flash NVMe 1U Systems Scalable up to a Petabyte of High Performance Storage.” Agosto 2018. https://www.supermicro.com/newsroom/pressreleases/2018/press180807_Petabyte_NVMe_1U.cfm. Riferimento a SuperStorage SSG-136R-NR32JBF: https://www.supermicro.com/products/system/1U/136/SSG-136R-NR32JBF.cfm.