QLC SSD の持つ価値、パフォーマンス、密度とは

ソリダイム、Gestalt ITのストレージ・フィールド・デーでプレゼンテーション

2023年9月、ソリダイムは Gestalt IT のストレージ・フィールド・デイで、QLC SSDが価値、パフォーマンス、密度のためにどのように設計されているかについてプレゼンテーションを行いました。 日々、生成されるデータ量とそのデータのアプリケーションは増加の一途を辿っています。 ストリーミング・サービスやデータマイニング、機械学習は、革新的なストレージ・ソリューションが求められるリード集約型のワークロードのほんの一例です。

この記事では、変化するワークロードとリード集約型ストレージ要件に対処するためのQLC SSDの使用方法について説明します。 QLC SSD の主要機能と能力の要旨についての説明と、ソリダイム D5-P5336 の紹介をします。

ワークロードが変化すると、ストレージのニーズも変化します。

データはストレージと消費に関連するワークロードの種類に応じて変化しますそのデータの保存場所を変えつつあります。 例えば、AI やコンテンツ配信ネットワーク (CDN) は、バックエンドのリード集約型ストレージに対する需要を増加させ、大容量で高密度ストレージの必要性を強調しています。 もう1つの例はエッジ・コンピューティングで、そこではデータは可能な限りソースの近くに格納されます。 図 1 は、これらの変化するアプリケーションとその要件を示しています。

図 1. データセンター、エッジ・インフラストラクチャー、エッジ・デバイスに関連する変化するデータ需要の概要。

図 1 は、データセンター、エッジ・インフラストラクチャー、エッジ・アプリケーションといった、ストレージ要件が進化している3つの分野を示しています。 サイズと重量は、オンプレミス・サーバー、モノのインターネット (IoT)、デスクトップ・コンピューター、ノートパソコン、その他のポータブルデバイスを含むエッジ・デバイスに影響します。 データセンターからエッジ・デバイスに移行するにつれて、予測不可能な条件下での低電力ソリューションや優れた信頼性、運用効率に対する需要は高まります。 

図 2. 現代のデータセンターにおけるデータニーズを示すプロット。

図 2 に示すように、今日のデータセンターやクラウド環境で最も一般的なワークロードの多くは、リード主体型です。これらの概算ワークロードの特性は、世界中で収集されたクラウドとエンタープライズ環境全体のデータに基づいています。グラフの左側は、4KB から 1MB 以上を示しています。グラフの下部は、リード / ライトの混合、右側は、小型 / ランダムから大規模 / シーケンシャルまでのデータパターンを示しています。 

図 3 に示すアプリケーションの種類に不可欠なストレージ・ニーズは次のとおりです。

• まだ調整可能なリード集約型ストレージ
• 大容量ストレージ
• 高密度ストレージ
• スケーラブル・ストレージ
• 信頼性の高いストレージ

ただし、その他のニーズには、電力要件とサービスの容易さが含まれます。 以前は、このようなストレージのニーズに対する主なソリューションはハードディスクドライブ (HDD) でした。しかし、ソリッドステートドライブ (SSD) のような新しいソリューションが登場しつつあります。

旧来の HDD に代わる SSD

多くのアプリケーションにとって、HDD の効果的な代替品は QLC NAND SSD です。QLC はセルあたり 4 ビットのクアッドレベルセルを表し、NAND はデータを保持するために電力を必要としないフラッシュメモリドライブ、SSD はソリッドステートドライブを表します。

1. QLC SSD: 容量の増加とコスト効率の改善

QLC NAND SSD は、リード集約型のワークロードに非常に適しており、シングルレベルセル (SLC)、マルチレベルセル (MLC)、およびトリプルレベルセル (TLC) NAND SSD よりも大きなデータ容量を備えています。さらに、QLC NAND SSD は経済性を維持しながら高密度ストレージを提供するため、セルあたりの保存ビット数が少ないフラッシュドライブと競合できます。 

2. QLC SSD: ギガバイトあたりのコストの低さ

もうひとつの利点は、QLC NAND SSD は、同じスペースでより大きな容量を、より低いギガバイトあたりのコストで提供できることです。QLC NAND SSD は (従来の HDD とは異なり) 可動部品がないため、低遅延であることに加えて、HDD と比較して信頼性が高くなります [1]。

データを長期保存することに重点を置く場合、QLC NAND SSD はデータのバックアップとアーカイブの目的に優れた選択肢です。これらのアプリケーションでは、パフォーマンス、コスト、容量のバランスをとる必要があるため、QLC NAND SSD が強力なソリューションとなります。

QLC SSD の利用例

QLC SSD には広い分野での数多くの採用例があります。 例としては、機械学習 (ML) や人工知能 (AI) が挙げられます。これらの場合、ドライブは主にデータのキャプチャに利用されますが、別のワークロードで分析処理されている間に実行することができます。 

QLC SSD が有効であるその他の事例にはオンライン分析処理 (OLAP) が挙げられ、これには小売ワークロード、地震、ハイパフォーマンス・コンピューティング (HPC) のデータマイニングなどが含まれます。ほかにも金融サービス業界 (FSI) のワークロード、ハイパーコンバージド インフラストラクチャ (HCI)、CDN があります。 

こういった事例では、データへの高速かつ高帯域幅のアクセスと、低遅延で読み取りに最適化されたパフォーマンスが必要です。ソリダイムの新製品は、こうした現代の集中的なストレージのニーズに応えます。

ソリダイムの QLC SSD

ソリダイム D5-P5336 は最大 61,44TB のリード・パフォーマンスに最適化されたストレージ・ソリューションです。ソリダイムの Value Endurance タイプ QLC SSDである D5-P5336 はリード集約型ワークロードに対して、低総所有コスト (TCO) で大容量を実現します。

リード集約型ストレージのサポートとして、D5-P5336 は 7,000 Mbps のリードと3,300 Mbps のライトが可能ですが、さまざまなワークロードのニーズをより効果的に満たすためにソフトウェアでの調整も可能です。負荷時の優れたレイテンシー、低いエラー率、および 3,000 P/E サイクル程度の耐久性を備えています。  [2]

• 7.68TB ～ 30.72TB の容量範囲をカバーする E3.5
• 容量範囲 7.68TB ～ 61.44TB の U.2
• 容量範囲 15.35TB ～61.44TB の E1.L

図 2、図 3 をもう一度見ていただくと分かるように、ソリダイム D5-P5336 はリード主体のワークロードで最適なパフォーマンスを発揮します。

図 3. ソリダイム D5-P5336 が最適にフィットする最新のデータセンターにおけるデータニーズを説明するプロット。

この QLC SSD ソリューションは、大規模なスケーラビリティと非常に高いデータ密度を提供しながら、高速アクセスにより、より多くのデータを小さなフットプリントで保存します。 [3] これにより、これらの SSD は非常にスケーラブルになります。 例を挙げると、ソリダイム D5-P5336 には 24 台の 61.4TB ドライブが搭載されており、総サーバー容量は 1.47PB になります。

Ariel Pisetzky、Taboola IT 部門バイスプレジデント

「Taboolaの分散型ハイパーコンバージド・ストレージ・アーキテクチャーに高い信頼性を持つSSDがあることで、保守コストも抑えられます」と Pisetsky 氏は語ります。

集中テスト下での信頼性

最後に、ソリダイム D5-P5336 の信頼性を図 4 にまとめます。高負荷の試験を潜り抜け、この QLC SSD が達成した業界トップのデータ信頼性にご注目ください。

図 4. ソリダイム D5-P5336 に組み込まれた品質と信頼性。

最大容量の PCIe SSD

ソリダイム D5-P5336 は、世界最高容量の PCIe 4.0 SSD であり、[2] 主要な機能とて、広く採用されているリード・ワークロードおよびデータ集約型のワークロードにおけるデータの高速化、高密度ストレージ環境の大規模なスケーラビリティ、[2] およびハイパースケール環境における総保有コストと持続可能性の大幅な改善などを備えています。 [2,4]

これらのトピックの詳細については、こちらのリンクから Gestalt ストレージ・フィールド・デイの全ビデオをご覧ください。