CSALベースのリファレンス・ストレージ・プラットフォーム

ストレージソリューションの設計に使用するオープンソースのビルディングブロックは、組み立てるのも使うのも難しい、コンポーネントの複雑な組み合わせです。この複雑さが迅速なソリューション開発、評価、導入を妨げる要因になっていることも少なくありません。Solidigmはこの問題を解消するために、Intel、StarWindをはじめ、業界パートナーおよびストレージパフォーマンス開発キット（SPDK）コミュニティとの協業を通じ、リファレンス・ストレージ・プラットフォームを開発しました。このプラットフォームは、業界全体のコラボレーションを促進し、ゾーン名前空間[ZNS]やフレキシブルデータ配置[FDP]など、現在開発中のテクノロジーの評価と採用が円滑に進むようにします。 

リファレンスプラットフォームでは、SPDKとクラウドストレージ高速化レイヤー（CSAL）で構成されるオープンソースのソフトウェアスタックとペアで動く汎用サーバーを、ホストベースのフラッシュ転換レイヤー（FTL）として使用します。このソリューション概要では、Solidigmがこのリファレンスプラットフォームを使用した方法について説明し、新しくリリースされたSolidigm™ D5-P5336 61.44 TBクアッドレベルセル（QLC）SSDの高密度ストレージがもたらす、先例のない総保有コスト（TCO）のメリットを示します。

リファレンス・ストレージ・プラットフォームのメリット

リファレンス・ストレージ・プラットフォームは、拡張性と高性能を特長とするオープンプラットフォームです。高密度QLC、インフラストラクチャ・プロセッシング・ユニット[IPUs]、データ配置テクノロジーなどを活用して、ハードウェアベンダーやソフトウェアベンダーによるイノベーションを加速します。さらに、このプラットフォームによって、フル実装のソリューションインターフェイスを介し、システムインテグレーターやエンドユーザーがこうしたイノベーション技術をシームレスに評価／採用することもできます。プラットフォームベンダーと独立系ソフトウェアベンダー（ISV）は、このオープンソースのプラットフォームに付加価値を加え機能拡張することで、独自のアプライアンスやソリューションの構築が可能になります。

CSALが実現するソリューション

CSALホストベースのFTLにより、Solidigmの高密度QLC SSDは混合ワークロードへも適用範囲が広がります。これを可能にするのが、CSALの4つの主要機能です。

1. ライトシェーピングによるSSD/DRAMのフットプリント削減 

Solidigmの超密度SSDは、TLCに匹敵する読み取り性能を維持したまま、DRAMのコスト削減を図ります。CSALは、間接ユニット（IU）のサイズに合った新しいデータ配置インターフェイスに書き込み処理をシェーピングすることで、混合ワークロードにTCOの優位性をもたらします。

2. 容量拡張とパフォーマンス利用率向上のためのプーリング

CSALによって、大容量SSDを複数のクラウドアプリケーション／テナントで共有できるようになるため、容量拡張とパフォーマンス使用率の向上につながります。

3. RAIDによるデータ保護と信頼性の強化 

CSALで開発中のフルストライプRAID5実装では、従来のRAID5よりもデータ保護と信頼性の確保における効率が2倍向上します。

4. マルチテナント環境で発生する書き込み増幅の低減

混合データの配置は、マルチテナントのクラウド環境で過剰な書き込み増幅を発生させる要因となることがあります。現在CSALでのデータ配置テクノロジーの統合を開発中です。データ配置の最適化、書き込みの集約、入出力（I/O）操作のスケジューリングにより、マルチテナントの真の分離とQLCのパフォーマンスと耐久性の向上をCSALが実現します。

SolidigmのQLC SSDを使用してプラットフォームのテストを実施

密度の向上により、大きな影響力のあるTCOの優位性につながりました。たとえば、HDDベースのビッグデータローカルディスクインスタンス第2世代（D2C）のローカルディスクストレージノードを、ビッグデータローカルディスクインスタンス第3世代ノードのSolidigm D5-P5316 QLC SSDに置き換えることで、AlibabaはD2Cに比べて2倍の性能と密度を実現しました。D5-P5336 61.44 TB QLC SSDは、D5-P5316の4倍の密度を実現し、資本支出（CapEx）の削減、データセンターの設置面積の縮小、それに伴う保守要員や関連機器、ケーブル、電源の需要の削減により、TCOを2倍削減することで、このトレンドを継続しました。[1]1

テスト構成 

Solidigmでは、新しい最高密度QLC SSDの客観的評価に、リファレンスプラットフォームを採用。SolidigmのTLCドライブを10台搭載したCSALを実装しないシステムと、3 x SLC + 7 x QLC構成（Solidigmの第1世代SLC SSD容量800 GBを3台、容量61.44TBのD5-P5336 SSD 7台を容量層として使用）のCSAL実装システムを比較しました。読み取り／書き込み比70対30の4Kワークロードを実行し、100 Gbpsネットワークの使用率80%を達成しています。CSALは、SLC SSDをキャッシュ／書き込みバッファとして使用し、書き込みワークロードをシーケンシャルライトへ成形する、効率的なシェーピングを可能にします（図1を参照）。

図1. CSALアーキテクチャ

どちらの構成も、期待するネットワーク使用率を達成しました。TLC SSDが本来のレベルよりも高い性能を発揮する一方で、ネットワークのボトルネックによって余剰の帯域幅が未使用のままになり、実質的に両方の構成でパフォーマンスが同等という結果となっています（表1参照）。

表1. CSALテスト結果の比較

Solidigmは、D5-P5336高密度QLC SSDがもたらすTCOの優位性を数値化するために、社内モデルを開発しました。表2に示す概要比較から、D5-P5336 QLC SSDがTLC構成と比較してTCOを35%低く抑えながら、同等のパフォーマンスを実現することが分かります。

表2. CSALのTCO比較

Solidigmはプラットフォームベンダーとエンドユーザーに、アプライアンスやソリューションの実装にリファレンス・ストレージ・プラットフォームを採用するよう推奨しています。ストレージ業界のイノベーション企業は、リファレンスプラットフォームを基盤に開発を進めることで、強固なプラットフォームを確保し、新しいストレージソリューションを短期間で構築、評価、公開できるようになります。

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