Мы вступаем в эпоху интеллектуального управления, основанного на данных. Интеллектуальные методы и инструменты управления данными, их распределения, извлечения и анализа ускорят внедрение инноваций во многих областях. Они уже применяются, например, для создания служб рассылок персонализированных новостей. Также они позволяют обрести полный контроль над всеми этапами производственного процесса, что снижает затраты на управление. Кроме того, интеллектуальное управление способствует разработке новых бизнес-моделей для применения на новых рынках.

Для осуществления цифровой и интеллектуальной трансформации требуется высокопроизводительная инфраструктура, неотъемлемой частью которой являются флеш-системы хранения данных. Высокопроизводительные флеш-системы хранения данных — это новая основа для критически важных служб. Для создания флеш-систем OceanStor Dorado Huawei объединила свои наработки в области сетевых технологий, технологий управления и производства чипов. Системы оснащены интеллектуальным чипом с поддержкой нескольких протоколов, интеллектуальным чипом контроллера SSD и интеллектуальным чипом управления устройством, которые вместе образуют комплексную платформу для ускоренного предоставления услуг, обладающую производительностью втрое выше обычного и максимально эффективно использующую ресурсы.

Интеллектуальный чип контроллера SSD для ускоренных чтения и записи данных

Поскольку данные хранятся на SSD, производительность и стабильность этих накопителей чрезвычайно важны. SSD-накопитель состоит из блока управления (контроллер SSD + DRAM) и блока флеш-памяти NAND. Блок управления отвечает за чтение и запись данных. Уровень флеш-преобразования (Flash Translation Layer, FTL) используется для хранения данных о соответствии пользовательских LBA-адресов физическим страницам на SSD. Когда контроллер хранилища считывает данные с SSD, он создает LBA-адрес. Управляющее программное обеспечение флеш-накопителя SSD находит физический адрес, соответствующий LBA-адресу, считывает данные с накопителя и отправляет их на хост. При записи данных управляющее ПО сначала записывает данные, а затем обновляет таблицу сопоставления FTL.

Для достижения максимальной скорости чтения и записи данных Huawei использует инновационный чип контроллера SSD. Алгоритм FTL перенесен с уровня управляющего ПО на чип контроллера SSD, поэтому чтение и запись FTL полностью выполняются чипом, что значительно сокращает количество программных взаимодействий и уменьшает задержку ответа для операций ввода/вывода.

Следующий пример поможет лучше понять этот процесс. Компьютер под управлением Windows 95 после включения питания должен загрузить длинную цепочку кодов, что занимает около 2–3 минут. Компьютеры под управлением Windows 10 имеют более мощные процессоры, которые быстрее загружают код. Поэтому интерфейс запуска системы становится доступен пользователю почти мгновенно. Как показали испытания, проведенные в лаборатории производительности и взаимодействия Huawei, задержка чтения SSD Huawei составляет всего 80 мкс при низкой загрузке, что на 40% меньше, чем у накопителей других производителей. Кроме того, производительность в два раза выше, чем у конкурентов.

Но это еще не все. Чтобы добиться ускорения работы по всем параметрам, Huawei создала технологию FlashLinkTM, в которой она объединила чип контроллера SSD собственного производства, накопители SSD, архитектуру NVMe и операционную систему хранилища, предназначенную специально для флеш-памяти. Эффективность флеш-хранилищ Dorado от Huawei повышается в три раза, если включить дополнительные функции, такие как дедупликация, сжатие и создание мгновенных снимков состояния. При использовании этих инструментов величина задержки не превышает 0,5 мс, что решает проблему недостатка производительности даже в часы пиковых нагрузок.

На основе операционной системы хранилища, предназначенной специально для флеш-памяти, специалисты Huawei создали инновационные алгоритмы взаимодействия между дисками и контроллером СХД. Всем известно, что накопление ненужных данных («мусора») — одна из основных причин снижения производительности SSD.

Инновационный алгоритм взаимодействия между дисками и контроллером СХД позволяет контроллеру хранилища в реальном времени обновлять информацию о структуре данных на твердотельном накопителе и оптимизировать ее, чтобы обеспечить согласованность хранения данных между контроллером системы хранения и SSD. Данные из контроллера записываются на накопитель в требуемом формате, что позволяет избежать их перемещения и накопления ненужных данных. Таким образом обеспечивается постоянная высокая производительность флеш-системы. Это базовый принцип работы алгоритма взаимодействия между дисками и контроллером СХД. Другие используемые технологии: последовательная запись больших блоков данных, независимое выделение разделов для метаданных, изменение приоритета операций ввода/вывода.

Высокая скорость передачи данных, низкий уровень задержек (0,5 мс) и высокая надежность флеш-системы OceanStor Dorado стали возможными благодаря интеллектуальному чипу контроллера SSD и технологии FlashLinkTM.

Интеллектуальный интерфейсный чип с поддержкой нескольких протоколов ускоряет чтение и запись данных на внешних сетевых интерфейсах

Модули внешнего интерфейса очень важны для систем хранения. Через эти модули данные приложения передаются с серверов на массивы хранения. На сегодняшний день к стандартным модулям внешнего интерфейса относятся 8G/16G/32G FC, 1/10/25/40/100 GE и 10G FCoE. Один интерфейсный модуль поддерживает только один протокол, что не очень эффективно. Чтобы повысить эффективность модулей, Huawei занимается разработкой интерфейсных чипов с поддержкой нескольких протоколов, которые объединят интерфейсы GE/10GE/FC/FCoE. Пользователь может использовать один интерфейсный чип для передачи данных по протоколам IP и FC. Для сетей 10GE или 8/16G FC необходимо заменить только оптические компоненты модуля, а не весь модуль. Упрощение переключения между протоколами значительно повышает адаптивность сети и снижает затраты на ее создание и обслуживание центров обработки данных.

Что еще важнее, внутренний аппаратный логический модуль интеллектуального чипа поддерживает множество функций стека протоколов, например, вычисление контрольных сумм и поддержку FC. Поток обработки, логика и функции переводятся с центрального процессора на чип, что помогает обеспечить высокую согласованность ввода/вывода и низкую величину задержки служб хранилища.

Другими словами, интеллектуальный интерфейс с поддержкой нескольких протоколов разгружает вычисление контрольных сумм и снимает рабочую нагрузку FC с процессора, что позволяет увеличить производительность сети, высвободить ресурсы процессора x86, ускорить доступ к сети и обмен данными, а также повысить общую производительность хранилища. Тесты Huawei показали, что при использовании единых модуля внешнего интерфейса (16G FC) и тестовой конфигурации (7:3 чтение/запись, блоки ввода/вывода 8K), OceanStor Dorado показывает производительность в три раза выше по сравнению с продуктами конкурентов.

Интеллектуальный чип управления устройством ускоряет устранение ошибок управления и неисправностей

Быстрые идентификация и устранение неполадок являются основным показателем надежности ИТ-устройств. Интеллектуальный чип управления устройством — это основной компонент OceanStor Dorado. В него встроены библиотеки диагностики неисправностей и предупреждений об ошибках, позволяющие увеличить точность диагностики. Скорость диагностики напрямую влияет на скорость восстановления работоспособности устройства. Интеллектуальный чип управления способен обрабатывать 2000 млн. операций Dhrystone в секунду (DMIPS), что в пять раз больше, чем у конкурентов. Если происходит сбой контроллера, интерфейсного модуля или модуля управления, то переключение на резерв выполняется за считанные секунды. Переключение осуществляется незаметно для пользователей: без потери данных и перерывов в работе служб.

Интеллектуальный чип управления устройством также отличается низким энергопотреблением. Он тщательно следит за работоспособностью, энергопотреблением и температурой каждого модуля. В нем используются как статические, так и динамические технологии управления потреблением энергии, с помощью которых регулируется отвод тепла и снижение температуры чипов и поддерживается стабильность их энергопотребления. В нем также применяется встроенная технология динамического управления энергопотреблением (Dynamic Energy Management Technology, DEMT), позволяющая чипу отслеживать и анализировать состояние приложений в системе, а также выявлять неактивные модули и отключать их питание. Таким образом можно уменьшить динамическое энергопотребление чипа. Полевые испытания показали, что при одинаковой загрузке ЦП коэффициент энергоэффективности всей системы можно повысить на 16%. При этом, естественно, снижается потребление электроэнергии.

Инновационные чипы стали основным фактором роста для компаний, применяющих их как в новых отраслях, таких как искусственный интеллект, большие данные, автономные системы вождения и блокчейн, так и в традиционных — здравоохранение, производство и финансы. Huawei Storage постоянно вкладывает средства в инновационные чипы и технологии, помогающие клиентам справляться с растущим потоком цифровых данных и ускорять цифровую трансформацию. Интеллектуальный чип контроллера SSD создан, чтобы оптимизировать работу флеш-носителей, раскрыть их потенциал и облегчить работу пользователей. Интеллектуальный процессорный чип с поддержкой нескольких протоколов упрощает работу в сети, снижает затраты на управление и разгружает сетевые протоколы, тем самым ускоряя чтение/запись данных. Интеллектуальный чип управления устройством увеличивает скорость обнаружения ошибок, обеспечивает высокую скорость переключения на резерв в случае сбоя, повышает эффективность использования энергии, помогая пользователям снизить затраты на ИТ и открыть новые возможности для бизнеса.

С помощью технологических инноваций и оптимизации программного обеспечения, оборудования и чипов, компания Huawei стремится преодолеть разрыв в работоспособности, вызванный неравномерным развитием процессоров, мультимедиа и сетей, и создать более быстрые, эффективные и экономичные продукты и решения. Узнайте больше о системах хранения Huawei и добейтесь успеха вместе с нами.

НА ПРАВАХ РЕКЛАМЫ

Другие спецпроекты

Версия для печати