La valeur des SSD partagés dans l'informatique d'entreprise

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1 La valeur des SSD partagés dans l'informatique d'entreprise La technologie Mt. Rainier de QLogic intègre des SSD dotés de la connectivité SAN Principales découvertes La technologie Mt. Rainier de QLogic consiste en un accélérateur d'e/s intelligent basé sur PCIe composé d'une connectivité de réseau de stockage (SAN) intégrée, d'interfaces de SSD (Solid-State Disk) et du traitement embarqué nécessaire à la transparence complète au niveau de l'hôte en termes de tâches de gestion des SSD et de la mise en cache. Atouts de la technologie Mt. Rainier de QLogic : Délestage de la mise en cache sur le matériel de l'adaptateur pour assurer des E/S plus rapides. Partage de la mise en cache pour les charges de travail en cluster, virtualisées et réparties de part et d'autre du centre de données. Déploiement simplifié par voie d'un pilote unique et modèle de gestion qui réduit la complexité des piles de logiciels.

2 Synthèse Grâce à la technologie Mt. Rainier, QLogic propose un jeu de solutions unique optimisé pour remédier aux lacunes de performance croissantes entre la capacité de traitement des processeurs d'aujourd'hui et la capacité du sous-système E/S de stockage. Cette approche allie en parfaite homogénéité la connectivité E/S des serveurs d'entreprise à la mise en cache E/S partagée basée sur serveur. La technologie Mt. Rainier utilise des SSD au standard de l'industrie afin d'apporter au plus grand nombre d'applications professionnelles des améliorations de performance remarquables et parfaitement évolutives. Au cours des quelques dernières années, les SSD se sont révélés un facteur clé de différenciation pour la performance des serveurs. Par ailleurs, compte tenu de la chute du prix des SSD au fil des ans, la convergence des cartes flash peu coûteuses et des performances améliorées a bénéficié au seul rendement des environnements à serveur unique. Aujourd'hui, les charges de travail virtualisées et réparties de part et d'autre du centre de données exigent également un accès E/S plus rapide. Les solutions existantes ne s'occupent pas de la nouvelle dimension des multiples serveurs agissant ensemble pour faire fonctionner les applications complexes essentielles à l'entreprise comme le traitement transactionnel en ligne (OLTP), le traitement analytique en ligne (OLAP), et d'autres environnements informatiques en cluster, par exemple Oracle ERP Analytics et Web 2.0. Ce livre blanc aborde les avantages que propose la technologie Mt. Rainier de QLogic. Il fournit aussi des conseils qui permettront au lecteur de prendre des décisions éclairées au moment d'envisager la valeur de la mémoire flash sous la forme de SSD pour une meilleure performance des serveurs. Introduction L'E/S de stockage constitue le principal goulet d'étranglement sur le plan des performances pour la plupart des applications virtualisées et qui nécessitent beaucoup de données. Tandis que la puissance des processeurs et la performance de la mémoire ont progressivement évolué selon les lois de Moore (doublant le rendement des puces tous les 18 mois), le stockage (support qui tourne) a accusé un important retard. Au fil des deux dernières décennies, les performances de stockage des données n'ont cessé d'inquiéter les administrateurs chargés du stockage de données des entreprises. Les récents défis sont sur le point de limiter gravement les capacités des infrastructures face à la virtualisation croissante, à la consolidation et à l'analyse des données. Alors que la densité des données et la puissance des ordinateurs ont augmenté de façon quasi logarithmique au fil des ans, les améliorations en matière de performance de stockage demeurent comparativement lentes. Une nouvelle catégorie de stockage basé sur serveur plus rapide repose sur la toute dernière innovation du marché qui corrige cette disparité sur le plan du rendement. L'idée est simple : une mémoire flash à semiconducteurs rapide et fiable raccordée au serveur permet un accès aux données plus rapide sur l'uc du serveur. La mémoire flash, sous la forme de SSD, est disponible sur le marché et promet de fonctionner beaucoup plus rapidement que n'importe quel disque en constante rotation dans des conditions de petites charges de travail professionnelles d'e/s typiques largement aléatoires. Pourtant, l'adoption de cette technologie dans l'entreprise prend du retard : 79 % de ces applications sont en cluster et virtualisées, et nécessitent un partage de données. Une première dans l'industrie La technologie Mt. Rainier de QLogic propose une accélération des E/S à travers tout le réseau de stockage. La technologie Mt. Rainier consiste en un processeur d'e/s intelligent basé sur PCIe doté d'une connectivité de réseau de stockage (adaptateur de bus hôte) intégrée, d'interfaces de SSD et du traitement embarqué nécessaire à la transparence complète au niveau de l'hôte en termes de tâches de gestion des SSD et de la mise en cache. Articulé sur le principal adaptateur de bus hôte de QLogic et une technologie de routage de stockage bien ancrée et éprouvée au sein de l'entreprise, l'accélérateur créé par QLogic utilise non seulement des SSD au standard de l'industrie pour accélérer l'accès E/S des serveurs, mais il se caractérise aussi par la capacité des serveurs à se partager l'accès au stockage des SSD en cache. Les applications professionnelles d'aujourd'hui exigent un accès E/S plus rapide, en raison de leur mise en cluster et leur virtualisation, et de la répartition de leurs charges de travail de part et d'autre du centre de données. La technologie Mt. Rainier répond de manière distincte à ces besoins en assurant la mise en cluster des données en cache partagées et de l'accélérateur, pour préserver la cohérence du cache, la haute disponibilité et une allocation optimale des ressources du cache. L'implémentation au niveau de l'adaptateur de bus hôte simplifie par ailleurs l'installation et la gestion de la mise en cache des SSD basés sur serveur. La technologie Mt. Rainier est capable d'identifier quelles données nécessitent une mise en cache grâce à la compatibilité des E/S de part et d'autre du réseau de stockage SAN. Parce que la technologie Mt. Rainier reconnaît le contenu de tous les caches Mt. Rainier partout dans les serveurs physiques, la gestion des caches et des SSD est transparente aux serveurs. Par ailleurs, le seul logiciel résidant sur l'hôte indispensable au fonctionnement de la technologie Mt. Rainier est un pilote propre au système d'exploitation hôte toutes les tâches les plus difficiles étant exécutées à bord par le processeur multicœur embarqué. SSG-WP12003B SN Rev. B 11/12 2

3 La technologie Mt. Rainier propose ce que les autres solutions de mise en cache des SSD ne peuvent pas. Ces autres solutions au «cache captif» à raccordement direct ne suffisent pas pour les raisons suivantes : Le partage des caches n'est pas possible entre des serveurs sur lesquels fonctionnent des applications en cluster ou virtualisées. Là où chaque serveur dispose d'un cache captif, la cohérence des caches entre serveurs n'est pas possible. La complexité logicielle augmente en raison du surcroît de pilotes de filtrage et d'applications consommant des cycles précieux de l'uc. La mise en cache enfreint aux politiques de protection des données et de conformité du SAN. Délestage de la mise en cache sur le matériel de l'adaptateur La technologie Mt. Rainier de QLogic contrôle la gestion de la mise en cache et des SSD dans le matériel de l'adaptateur, qui agit exactement comme un adaptateur de bus hôte standard sur le serveur. La solution qui en résulte est parfaitement transparente pour les applications et bénéficie par ailleurs d'une infrastructure et d'un sous-système de stockage indépendants. La solution de QLogic assure les avantages d'accélération des performances des applications du cache basé sur serveur, sans les contraintes des solutions qui nécessitent un logiciel de gestion de stockage basé sur serveur distinct et des pilotes de filtrage du système d'exploitation. Le délestage de la mise en cache de la technologie Mt. Rainier permet un temps de réaction des applications plus rapide, des latences réduites pour l'accès aux données et au final une meilleure rentabilité. La technologie Mt. Rainier offre les avantages suivants : Un plus grand nombre de transactions par seconde. Un total de machines virtuelles plus important par serveur. Une analyse des données plus rapide. Une croissance et une plus grande rentabilité des activités. En assurant le délestage matériel complet, les adaptateurs de QLogic proposent des avantages de performance considérables, éradiquant le besoin d'une grande mémoire encombrante nécessaire pour créer un mappage entre les données dans le cache et les données qui demeurent sur le réseau SAN. Cette capacité préserve la mémoire du serveur pour les applications et les services, et elle optimise les ratios de virtualisation du serveur. Parce qu'elle est dotée de la fonctionnalité de l'adaptateur de bus hôte, la technologie Mt. Rainier est parfaitement adaptée au trafic E/S en lecture/écriture sur la liaison Fibre Channel. Grâce à cette compatibilité, la technologie Mt. Rainier est capable de prendre des décisions de mise en cache de données en fonction de la configuration du trafic, d'où l'optimisation de l'accès aux données pour toutes les applications opérationnelles sur le serveur. Partage de la mise en cache entre la technologie Mt. Rainier et les serveurs L'accélérateur Mt. Rainier de QLogic offre quelque chose qu'aucune autre solution de mise en cache sur SSD possède aujourd'hui : la possibilité de mettre en cluster les accélérateurs Mt. Rainier et le cache entre serveurs. La mise en cluster des accélérateurs Mt. Rainier crée un groupe logique qui fournit un point de gestion unique, d'où le maintien d'une cohérence et d'une haute disponibilité du cache, et l'allocation optimale de ses ressources. Contrairement aux adaptateurs de bus hôte standard, les accélérateurs Mt. Rainier communiquent les uns avec les autres via l'infrastructure Fibre Channel. Cette communication permet une gestion du cache par le cluster sur plusieurs nœuds de serveur. Une fois que les administrateurs ont défini les caches de LUN précis sur le réseau SAN, chaque accélérateur Mt. Rainier peut identifier le propriétaire du cache. La capacité des accélérateurs Mt. Rainier à reconnaître le propriétaire du cache d'un LUN de données particulier permet une redirection des E/S vers lui. Ce modèle de cache réparti assure une copie unique des données du cache, d'où l'optimisation de l'utilisation des SSD et leur excellente évolutivité. La propriété du cache d'un LUN garantit qu'à tout moment, seul un accélérateur Mt. Rainier met activement en cache un LUN particulier. Un membre d'un cluster Mt. Rainier qui doit accéder à un LUN mis en cache par un autre membre du cluster redirige l'e/s vers le propriétaire du cache du LUN. Comme illustré dans la figure 1, l'e/s du serveur 1 utilise le cache sur le serveur 2. Figure 1. Propriété gérée du cache d'un LUN La figure 2 montre que le cache partagé de l'accélérateur Mt. Rainier de QLogic apporte une performance évolutive aux applications en cluster et virtualisées, sans ajouter de complexité. Cette valeur apparaît dans les situations suivantes : Environnements VMware, Microsoft Hyper-V, Citrix et KVM (Kernelbased Virtual Machine), où les caches demeurent «chauds» en cas de transfert des machines virtuelles de part et d'autre des serveurs. Clusters, par exemple Oracle Real Application Clusters (RAC), IBM DB2 purescale et Microsoft Windows Server Failover Clustering (WSFC) avec des serveurs SQL ou Exchange. Modèles de caches partagés prenant en charge des applications en cluster et virtualisées. Cache réparti qui permet des architectures hautement évolutives. SSG-WP12003B SN Rev. B 11/12 3

4 Figure 2. Cache partagé Antécédents et déploiement de la technologie Axé sur l'adaptateur de bus hôte central de QLogic et sur la technologie de routage du stockage, la technologie Mt. Rainier utilise le pilote Fibre Channel de QLogic et la gestion des piles, comme illustré dans la figure 3. Le modèle logiciel de la technologie Mt. Rainier de QLogic assure : Une pile de pilotes évolués bénéficiant de plusieurs années d'une solide interopérabilité des systèmes d'exploitation et des applications. Un pilote standard obligatoire (par système d'exploitation). Aucun surcroît de ressources pour le serveur. Installation, gestion et maintenance simples et standard, avec au final des coûts d'exploitation moindres. Par opposition, la gestion et le contrôle du cache des autres solutions de mise en cache des SSD résident dans l'hôte et le système d'exploitation. Cet arrangement crée un surcroît de complexité, augmente les dépendances du système d'exploitation et consomme des ressources de serveur supplémentaires, comme précédemment identifié dans la figure 3. La gestion d'un surplus de pilotes, d'agents et d'applications est à l'origine d'une complexité inutile dans les configurations réelles, ce qui augmente par ailleurs les coûts d'exploitation et les problèmes au sein de l'infrastructure informatique. Globalement, ces autres solutions créent : Le besoin de plus de pilotes. Des dépendances pour les systèmes d'exploitation. Des problèmes d'interopérabilité. Un usage accru de ressources de serveur. Davantage de complexité, avec au final une hausse des coûts d'exploitation. Figure 3. Utilisation d'un seul pilote par la pile de logiciels Mt. Rainier Ce modèle simplifie considérablement le déploiement de la technologie Mt. Rainier, par comparaison avec les solutions de mise en cache et SSD basées sur logiciel. Puisque le matériel assure toute la gestion des SSD et du cache, chaque système d'exploitation nécessite un seul pilote Fibre Channel standard. Le pilote exploite l'utilitaire QLogic QConvergeConsole et l'interface de ligne de commande comme outils de gestion pour la création des LUN de données du cache et des SSD, ainsi que la gestion des périphériques Fibre Channel standard. SSG-WP12003B SN Rev. B 11/12 4

5 Synthèse et conclusions Un meilleur rendement des serveurs, une plus grande densité des machines virtuelles, des avancées dans la bande passante des réseaux et des charges de travail des applications professionnelles plus exigeantes sont à l'origine d'un important déséquilibre de performance des E/S entre serveurs, réseaux et sous-systèmes de stockage. La technologie Mt. Rainier de QLogic propose une architecture fiable et efficace qui assure la valeur essentielle d'une carte flash partagée dans l'informatique de l'entreprise, en habilitant l'adoption des SSD flash et de la mise en cache pour les serveurs chargés d'un gros volume d'e/s. La technologie Mt. Rainier de QLogic propose une connectivité de réseau de stockage (adaptateur de bus hôte) intégrée, des interfaces de SSD et un traitement embarqué nécessaire à la transparence complète au niveau de l'hôte en termes de tâches de gestion des SSD et de la mise en cache. Cette combinaison confère des performances de mise en cache SSD à un large éventail d'applications d'entreprise, y compris les environnements en cluster et virtualisés multiserveurs. Ces plates-formes filtrent les E/S de chaque serveur et profitent de la technologie SSD au standard de l'industrie, qui est la clé pour remédier aux lacunes de performance du stockage entre des serveurs plus rapides exigeant plus d'e/s et les disques durs conventionnels incapables de garder le rythme. La technologie Mt. Rainier de QLogic s'adapte aux principaux domaines suivants : Délestage de la mise en cache. Le délestage donne lieu à une solution transparente, indépendante du système et de l'infrastructure, qui propose les avantages d'accélération des performances des applications des SSD basés sur serveur. Le délestage de la mise en cache n'est pas limité comme dans les solutions qui exigent un logiciel de gestion de stockage basé sur serveur distinct et des pilotes de filtrage du système d'exploitation. Mise en cache partagée. La technologie Mt. Rainier vous donne la capacité de regrouper les accélérateurs et de partager le cache entre serveurs. La mise en cluster des accélérateurs Mt. Rainier crée un groupe logique qui fournit un point de gestion unique, d'où le maintien d'une cohérence et d'une haute disponibilité du cache, et l'allocation optimale de ses ressources. Simplicité accrue des logiciels. L'accélérateur utilise le pilote Fibre Channel de QLogic et la gestion des piles, dont l'amélioration permet une prise en charge des capacités de mise en cache et de LUN de données de la technologie Mt. Rainier. Puisque le matériel assure toute la gestion des SSD et du cache, la technologie Mt. Rainier nécessite un seul pilote Fibre Channel standard pour chaque système d'exploitation. Ces avantages de la technologie Mt. Rainier de QLogic permettent un regroupement efficace et économique des ressources de cache SSD entre les serveurs. L'implémentation de la technologie Mt. Rainier de QLogic délivre la performance des SSD avec les applications d'entreprise, c.-à-d. des applications en cluster et virtualisées, et garantit un temps de réaction des applications plus rapides, avec pour effet une productivité accrue et une meilleure expérience client. SSG-WP12003B SN Rev. B 11/12 5

6 Avertissement Tout a été mis en œuvre pour garantir la validité et l'exactitude de ces tests de performance. QLogic Corporation ne saurait être tenu responsable de toute erreur dans ce livre blanc publié ou dans les résultats desdits tests. Les résultats peuvent varier suite à un changement dans la configuration ou dans l'environnement. QLogic décline expressément toute garantie, explicite ou implicite, en rapport avec les résultats des tests et leur précision, analyse, exhaustivité ou qualité. Suivez-nous : Partagez : Siège social de l'entreprise QLogic Corporation Aliso Viejo Parkway Aliso Viejo, CA États-Unis Bureaux internationaux R.-U. Irlande Allemagne France Inde Japon Chine Hong Kong Singapour Taïwan 2012 QLogic Corporation. Les spécifications peuvent faire l'objet de modifications sans préavis. Tous droits réservés dans le monde entier. QLogic, le logo QLogic et QConvergeConsole sont des marques déposées de QLogic Corporation. Citrix est une marque déposée de Citrix Systems, Inc. IBM, DB2 et purescale sont des marques de commerce ou des marques déposées d'international Business Machines Corporation. Microsoft, Windows et Hyper-V sont des marques déposées de Microsoft Corporation. Oracle est une marque déposée d'oracle Corporation. PCIe est une marque déposée de PCI-SIG Corporation. VMware est une marque déposée de VMware, Inc. Les autres marques et noms de produits sont des marques de commerce ou des marques déposées appartenant à leurs propriétaires respectifs. QLogic Corporation estime que toutes les informations qu'elle communique sont fiables et exactes. QLogic n'assume aucune responsabilité pour toute erreur pouvant s'être glissée dans le présent document. QLogic Corporation se réserve le droit de modifier sans préavis les spécifications et la conception technique de ses produits. SSG-WP12003B SN Rev. B 11/12 6