Intel® Optane™ SSD P4800X: Die Lösung für Arbeitsdaten im Rechenzentrum
Intel® Optane™ SSDs der Produktreihe P4800X sehen aus wie Standard-SSDs, weil sie jedoch auf der Intel® Optane™ Technologie basieren, liegt ihnen nicht die NAND-Technik zugrunde. Die einzigartige Architektur von Intel® Optane™ SSDs der Produktreihe P4800X liefert bahnbrechende Leistungseigenschaften, die schneller und auch konsistenter sind als bei NAND-basierten SSDs. NAND-SSDs haben im Allgemeinen hohe Lesegeschwindigkeiten, aber geringe Schreibgeschwindigkeiten, die bei Operationen mit hoher Frequenz sogar noch weiter sinken. Im Gegensatz dazu ist die Architektur von Intel® Optane™ SSDs dafür ausgelegt, Schreibvorgänge auf Byte- oder Seitenebene durchzuführen, wodurch die Geschwindigkeit steigt und die Leistung besser vorhersehbar ist – mit einem ausgewogeneren Verhältnis zwischen der Lese- und Schreibleistung. Zudem besteht kein Bedarf an automatischer Speicherbereinigung.
Das Intel® Optane™ SSD P4800X weist bei Schreibvorgängen unabhängig vom Schreibdurchsatz konsistente Reaktionszeiten auf. Das Diagramm in Abb. 4 zeigt, um wie viel geringer die Latenz eines Intel® Optane™ SSDs im Vergleich zu einem Intel® 3D-NAND-SSD der aktuellen Generation ist, besonders unter der Last ansteigender Schreibvorgänge mit wahlfreiem Zugriff (random-write). Anders als bei NAND-basierten SSDs bleibt die Latenz der Intel® Optane™ SSDs für alle Schreibanforderungen konstant niedrig.1
Abbildung 4: Das Intel® Optane™ SSD P4800X bietet konstant niedrige Latenz im Vergleich zu einem Intel® 3D-NAND-SSD1
Durch die Kombination von niedriger, gleichbleibender Latenz mit hoher Langlebigkeit lassen sich Intel® Optane™ SSDs im Vergleich zu NAND-basierten Lösungen wesentlich effizienter als Cache einsetzen.
Eine Untersuchung der Evaluator Group zeigte, welche Auswirkungen es hat, wenn auf Cache-Ebene eine rein auf NAND-Flash-Technik basierende Write-Cache- und Massenspeicherlösung durch Intel® Optane™ SSDs ersetzt wird. Bei Tests mit dem IOmark-VM*-Benchmark konnte gezeigt werden, dass das Preis-Leistungs-Verhältnis eines Systems mit skalierbaren Intel® Xeon® Prozessoren und Intel® Optane™ SSDs der Produktreihe P4800X als Cache zum Einsatz kommen, bis zu 3-mal besser ist als bei Systemen und Massenspeichermedien der vorherigen Generation.2
Auch die Lebensdauer eines Intel® Optane™ SSDs P4800X ist deutlich länger als bei NAND-basierten Datenträgern. So zeigt zum Beispiel ein Vergleich von zwei aktuellen SSDs bis zu 60 DWPD (Drive Writes per Day) für das Intel® Optane™ SSD P4800X und gerade einmal 3 DWPD für das NAND-basierte Intel® SSD P4600.3 Demzufolge sind Intel® Optane™ SSDs in Cache-Umgebungen mit hohem Datenverkehr deutlich langlebiger.
Persistenter Intel® Optane™ Speicher kann auch mit Intel® Optane™ SSDs kombiniert werden, um eine gänzlich neue und flexible Speicherebene zu schaffen, die dem Arbeitsspeicher ähnlich ist (siehe Abb. 5). Wertvolle Daten, die sich bei herkömmlichen Ansätzen auf langsamerem NAND-Massenspeicher befinden, können schnell abgerufen und genutzt werden.
Abbildung 5: Persistenter Intel® Optane™ Speicher kann mit Intel® Optane™ SSDs kombiniert werden, um eine gänzlich neue Ebene in der Speicherhierarchie zu schaffen, die für häufig benötigte („heiße“) Arbeitsdaten und für nicht so häufig benötigte („warme“) Daten mit höherem Kapazitätsbedarf bei In-Memory-Analysen genutzt werden kann. (rot = „heiße“ Daten, gelb = „warme“ Daten, blau = „kalte“ Daten)
Mit optimierter Software alle Leistungsvorteile der Intel® Optane™ Technologie nutzen
Durch die zusätzliche Verwendung von Intel® Optane™ SSDs in einer bestehenden Rechenzentrumsinfrastruktur ergeben sich bereits deutliche Leistungsverbesserungen, doch Softwareoptimierungen können bei Anwendungen, bei denen die Intel® Optane™ Technologie genutzt wird, noch bessere Ergebnisse erzielen. Insbesondere Open-Source-Software harmoniert gut mit Intel® Optane™ SSDs, da Entwickler Anwendungen anpassen können, damit diese die Vorteile von Intel® Optane™ SSDs der Produktreihe P4800X nutzen.
So optimierte zum Beispiel ein Performance-Architekt bei Oracle MySQL* für das Intel® Optane™ SSD P4800X, was bei intensiven Input/Output-Aufgaben (I/O) eine 5-fache Leistungssteigerung zur Folge hatte. Darüber hinaus erzielte der Oracle-Architekt 1 Million Lesezugriffe pro Sekunde bei einem einzelnen Intel® Optane™ SSD.4
Ein anderes Beispiel zeigte, dass Direct-I/O*-Optimierungen im Vergleich zu gepuffertem I/O bei Java 10* bis zu 48 Prozent mehr Effizienz bewirken.5 Diese Optimierungen haben bedeutsame Auswirkungen auf Organisationen, die Java-basierte KI-Aufgaben oder Datenbanken ausführen, zum Beispiel Cassandra* oder Apache HBase*.
Software-Architekten können bestehende Tools und Entwicklungskits verwenden, um die Leistung für die Intel® Optane™ Technologie zu optimieren. Die folgenden Ressourcen von Intel ermöglichen Ihnen einen guten Einstieg:
- Storage Performance Development Kit (SPDK): https://spdk.io/
- Persistent Memory Development Kit (PMDK): https://pmem.io/pmdk/
- Zugriff auf Bare-Metal-Server mit Intel® Optane™ SSDs: acceleratewithoptane.com
Speichererweiterung mit Intel® Memory-Drive-Technik
Intel® Optane™ SSDs lassen sich mithilfe der Intel® Memory-Drive-Technik auch als Speichererweiterung konfigurieren. Die Intel® Memory-Drive-Technik integriert ein SSD auf transparente Weise in das Arbeitsspeichersubsystem und lässt es wie DRAM erscheinen, ohne dass Änderungen am Betriebssystem oder den Anwendungen erforderlich sind. Die Intel® Memory-Drive-Technik kann eingesetzt werden, um einen Teil des DRAM zu ersetzen und die Gesamtspeicherkosten zu senken, oder um den Arbeitsspeicherbereich bei Bedarf über die DRAM-Kapazität hinaus zu vergrößern.
So steigt zum Beispiel die Leistung von Apache Spark* durch die zusätzliche Intel® Memory-Drive-Technik-Software mit einem Intel® Optane™ SSD P4800X auf das 5-Fache.4
Mit Intel® QLC-3D-NAND-SSDs die Lücke bei der Massenspeicherkapazität verkleinern
Da die Effizienz der NAND-Technik steigt und ihr Preis fällt, sinkt der Bedarf an mechanischen Laufwerken kontinuierlich. Der neueste Durchbruch – Intel® QLC-3D-NAND-SSDs – könnte dazu führen, dass rotierende Festplattenlaufwerke schon bald nur mehr für die kältesten Massenspeicherszenarien zum Einsatz kommen.
Intel® QLC-3D-NAND-SSDs sind dafür ausgelegt, die Zuverlässigkeit von Flash-Speicher mit höherer Dichte zu einem erschwinglichen Preis bereitzustellen. Diese Vorteile tragen dazu bei, die Hürden für den Austausch herkömmlicher Festplatten, die im Vergleich zu Flash-Laufwerken für gewöhnlich langsamer und weniger zuverlässiger sind, einen höheren Energieverbrauch und höhere Anforderungen an die Kühlung haben sowie mehr Platz benötigen, zu beseitigen.
Abbildung 6: Indem Unternehmen Festplatten durch Intel® QLC-3D-NAND-SSDs austauschen, können sie deutliche Einsparungen bei den Energie-, Kühl- und Wartungskosten erzielen und sie benötigen weniger Platz im Rechenzentrum.6 7
Intel® QLC-3D-NAND-SSDs lassen sich in Verbindung mit der Intel® Optane™ Technologie einsetzen, um die Geschwindigkeit häufig abgerufener Daten zu steigern und gleichzeitig die Kosten- und Kapazitätsvorteile der Flash-Technik im Vergleich zu Festplatten bei riesiger Massenspeicherkapazität zu nutzen. So können Unternehmen die Lücke im Kosten/Kapazität-Verhältnis von Massenspeichern zwischen Intel® Optane™ SSDs und Festplatten schließen. Und da Intel® QLC-3D-NAND-SSDs hohe Zuverlässigkeit mit erschwinglichen Kosten kombinieren, können viele Organisationen dieses SSDs als Ersatz für Festplatten nutzen.
Datenkonsolidierung mit innovativen neuen Formfaktoren von Intel
Intel schließt die Lücke im Bereich der Kosten und Kapazität von Massenspeicher auch mit innovativen neuen Formfaktoren. Das Siegerprodukt eines „Gold International Design Excellence Award“ 2018, Intels 3D-NAND-Linealformat („Ruler“) für SSDs, verbessert die Dichte, Verwaltbarkeit und Wartbarkeit in Verbindung mit einer effizienten Wärmeableitung, die die Serverarchitektur revolutioniert.
Aufgrund der einzigartigen Form und Eigenschaften des EDSFF-basierten Laufwerks sind Anbieter wie Supermicro* in der Lage, 32 Intel® „Lineal“-Laufwerke mit je 32 TB in einem einzelnen 1-HE-Server einzusetzen und damit pro Server bis zu 1 Petabyte an Datenkapazität bereitzustellen.8
Massenspeicher für Rechenzentren neu überdacht
Intel® Technik schließt die Lücken im Bereich des Arbeits- und Massenspeichers mit einer ganzen Reihe von Produkten – von persistentem Intel® Optane™ Speicher und dem Intel® Optane™ SSD P4800X bis zu Intel® QLC-3D-NAND-SSDs und Datenspeichern im linealartigen Format („Ruler“) mit hoher Kapazität. Mit diesem Produktportfolio verfügen Unternehmen über die nötigen Voraussetzungen, um riesige Datenmengen für Analyse-, KI-, HPC- und andere Aufgaben schnell und flexibel speichern, verarbeiten und verwalten zu können.
Intel® Massenspeicherprodukte verschaffen gemeinsam mit der entsprechenden Technik Rechenzentrumsarchitekten ausreichend Flexibilität, um die Leistung, Zuverlässigkeit und Kosten auf ihre geschäftlichen Anwendungen und Aufgaben abzustimmen. Die Zeit ist reif für einen neuen Denkansatz bei Arbeits- und Massenspeicher: mit Intel® Optane™ Technologie und Intel® QLC-3D-NAND-Technik.
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