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 WarpDriveで高速化されるアプリケーションの紹介

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 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 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 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 ns10 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 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 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 MegaRAIDNytro MegaRAID

DASSAS • FC • iSCSI

Nytro XDNytro WarpDrive + XD Caching SW

Nytro XDNytro WarpDrive + XD Caching SW

Nytro XD Software

I/OI/O

Col

d D

ata H

ot D

ata

LSI Nytro™ソリューションによるアプリケーション高速化

App

licat

ion

Dat

a

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

App

Dat

a

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 LSI Confidential

App Data Hot Data Cold Data

LSI Nytro™ XDNytro XD

Nytro WarpDrive + XD Caching SWNytro XD

Nytro WarpDrive + XD Caching SW

SAS SAS •• FC FC •• iSCSIiSCSI

Application

Operating System

Nytro XD Software

iSCSI SAN Nytro XD w/iSCSI SAN

TPC-C

Res

pons

e Ti

me

(ms)

0

iSCSI SAN Nytro XD w/iSCSI SAN

Tran

sact

ions

/ se

cond

0

キャッシングにより

透過的にSAN / DAS アレイを高速化

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

Hot

Dat

a

Col

d D

ata

Application

GuestOS

Application

Guest OS

VMware ESXNytro 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 LSI Confidential

HDD Only Nytro MegaRAID

TPC-C

Res

pons

e Ti

me

(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

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 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 SystemAp

p D

ata

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 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 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 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 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 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

CorrectableErrors

UncorrectableErrors

SilentErrors

UBER~10-15

UBER~10-29

CorrectableErrors

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

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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 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 LSI Confidential

http://www.storagereview.com/lsi_nytro_warpdrive_wfh8400_custom_flash_array_buildRead: 8GB/s, Write 14GB/sWrite: 560K IOPS, Read 700K IOPs

LSI Nytro™ - Storage Performance outside of typical cases