公開 May 14, 2023
著者 Solidigm
記事
ソリダイム™ D5-P5430: リード性能が重視されるメインストリームのワークロードでTCOを削減
データは急速なペースで増え続け、データセンターとストレージの拡張性の限界が試されています。AI、マシンラーニング (ML)、コンテンツ配信ネットワーク (CDN)、オブジェクト・ベースのストレージ、データ分析といったデータ負荷が高い最近のワークロードやユースケースでは、膨大な量のデータを効率的に格納して、高速にアクセスできなければなりません。こうした要件は、これまで常に、パフォーマンスと容量の間のトレードオフと考えられ、パフォーマンス要件を重視するアプリケーションには SSD を、容量を優先する用途では HDD を選択するのが定説とされてきました。 ソリダイム™ D5-P5430 は、超高密度かつ高スループットでありながら手ごろな価格帯のストレージとして、リード性能が重視されるメインストリームのワークロードの多くで、このトレードオフを解消します。QLC の経済性で TLC に匹敵するリード性能を発揮し、耐用年数にわたり膨大な量のライト処理を実行可能なソリダイム™ D5-P5430 を使用することで、データセンターとエッジ・インフラストラクチャーにおける総保有コスト (TCO) の削減と、サステナビリティーの向上につなげることができます。幅広いフォームファクターと最大容量 30.72TB という豊富な選択肢が用意されているため、多様な 1U/2U 構成での導入が可能です。
製品概要をダウンロードするか、以下のパラグラフを読み進めて、リード処理の多いメインストリームのワークロードにソリダイム™ D5-P5430 を導入することで、どのように TCO 削減とサステナビリティー向上を実現できるか、詳しくご覧ください。
容量とパフォーマンスを効率的に拡張
汎用サーバー、オブジェクト・ストレージ、オンライン分析処理 (OLAP) といった、現在メインストリームとなっているワークロードやユースケースの I/O を見ると、リード処理が多くライト処理が少ない (例えばリード 80% / ライト 20% などの) 場合が大半であり、ライト比率は比較的低いため、書き込みペタバイト総量 (PBW) が十分なドライブであれば、このようなワークロードへ対応が可能です。なかでも CDN、データ・パイプライン、動画配信 (VoD) サービス、シーケンシャル・アクセス主体の大規模データベースに至っては、ほぼリード処理であり、時々ライト処理が発生する程度 (例えばリード 90％ / ライト 10% か、それ以上) の比率です。しかも、メインストリームのワークロードと同様に、高スループットであることも重要です。TLC 相当のリード性能と膨大な書き込みペタバイト容量 (PBW) を意図して設計されたソリダイム™ D5-P5430 は、メインストリームのワークロードとリード負荷の高いワークロードのどちらにも対応できます。ほかにはない密度、効率、実用性というアドバンテージを兼ね備えており、パフォーマンスを犠牲にすることはありません。ソリダイム™ D5-P5430 は、広く利用されている PCIe 接続 TLC SSD 製品と比べて、同じスペースで最大 4 倍の容量を確保しながら[1]、同等のリード性能を実現し、耐用年数にわたるライト数を最大 14% 拡大しました。[2]
表1. ソリダイム™ D5-P5430 と Micron、Samsung の競合 SSD 製品との仕様比較
電力効率の向上と同時に、総保有コスト (TCO) を削減、ストレージ密度を向上
ソリダイム™ D5-P5430 は、リード負荷の高いメインストリームのワークロードを対象に、密度と最適なパフォーマンスの独自の組み合わせによって、オール TLC 方式の SSD、ハイブリッド、オール HDDのアレイなど従来の構成で幅広く、TCO 削減の機会を広げます。
表2. 従来のアレイ構成と比較したソリダイム™ D5-P5430 による TCO 削減効果
TCO 削減の副産物として現れるサステナビリティーは、最終収益に影響するだけに限らず、消費者、規制機関、地域コミュニティーの懸念にも対処できるというメリットをもたらします。データセンターが消費する世界全体の電力に占める割合は、2030年までに 3% から 13% へと上昇軌道をたどると推定されており、データセンター・ストレージの 85 ～ 90% が今なおハードディスク・ドライブで構成されている現状を考えると、高密度の NAND 型 SSD への置き換えによって、サステナビリティーの面でも意味のあるチャンスがもたらされると言えます。[10, 11] ソリダイム™ D5-P5430 の大容量に効果的なパフォーマンスが組み合わさることで、ハイブリッド・アレイと比べてストレージ密度を最大 5 倍に高め、5 年間の電力消費量を 4.3 分の 1 に抑え、耐用年数を迎えて廃棄するドライブ台数を 3.8 分の 1 に削減できます。[12]
結果的にソリダイム™ D5-P5430は、低密度で低効率のストレージよりも、持続可能性の高いストレージとなります。
幅広い構成に導入できる信頼性
ソリダイムが提供する D5 シリーズ SSD の製品ラインをベースに構築されたソリダイム™ D5-P5430 は、クラストップの豊富なフォームファクター (U.2、E3.S、E1.S) と容量 (3.84 ～ 30.72TB) の選択肢を取り揃えているため、幅広い構成が可能です。[13] シャーシのインフラストラクチャーは維持したまま、密度を高めたいと考えているならば、U.2 フォームファクターのソリダイム™ D5-P5430 をお勧めします。とはいっても、ソリダイム™ D5-P5430 のメリットをさらに活かし、EDSFF 規格の SSD に移行して従来のフォームファクターに課されていた制限から解放されたい場合もあるでしょう。SSD のフォームファクターを、データセンター以外の環境で進化してきたものに合わせてしまうと、さまざまな制限が生じます。例えば、U.2 は HDD 前提で設計され、M.2 はノートブックPC から始まりました。いずれもデータセンターで使用されるようになったのは後になってからです。EDSFF 規格は、NAND 前提でゼロから策定された初めてのストレージ・フォームファクターで、実用性、冷却とスペース効率、シグナル・インテグリティー、拡張性といった、データセンター向けストレージの主要な課題や要件に対応するべく最適化されています。従来のフォームファクターから EDSFF への移行は順調に進行しており、データセンターに送られるデータ量の約半分は、2026年までに EDSFF のストレージに格納されると見込まれています。[14] ソリダイム™ D5-P5430 には、E3.S と E1.S、両方のフォームファクターが用意されています。E3.S のフォームファクターは、ストレージ密度に最適化された 2U サーバーの U.2 ドライブを置き換えることを意図しており、電力効率とパフォーマンスに加えて柔軟性も向上させ、複数のデバイスを組み合わせられるようになっています。E1.S は、パフォーマンスに最適化された 1U サーバー内で、同等のスペースに詰め込める IOPS 数を U.2 や M.2 よりも高くすることができます。しかも熱効率の点でもアドバンテージがあり、プロセッサーを高速動作させる、あるいは冷却コストを削減することも可能です。またソリダイム™ D5-P5430 は、最新のデータセンターを構築するには欠かせない、セキュアブート、Opal (保存されているデータのセキュリティーを確保)、FIPS 130-2 規格 Level 2 といった新しい機能セットを提供するほか、業界トップレベルのデータ信頼性を備え、600 万年以上の運用耐用性をシミュレーションしたテストでも SDC エラーが検出されていません。[15, 16] つまり、業界標準や一般的な運用の範囲を上回り検証 / テストが行われ、データ・インテグリティーが確保されているため、お客様は安心して導入することができるのです。[17]
表3. ソリダイム™ D5-P5430 のパフォーマンスと機能
ここに記載されているすべての情報は、予告なく変更されることがあります。ソリダイムは事前の通知なしに、製造ライフサイクル、仕様、製品説明を変更することがあります。ここに記載されている情報は現状のまま提供されるものであり、情報の正確さ、記載した製品の特長、提供状況、機能、互換性について、いかなる表明または保証に対しても、ソリダイムは一切責任を負わないものとします。特定の製品やシステムの詳細については、各システムベンダーにお問い合わせください。
性能の測定結果は、構成情報に記載された日付時点のテストに基づいています。また、現在公開中のすべてのアップデートが適用されているとは限りません。構成の詳細については、補足資料を参照してください。絶対的なセキュリティを提供できる製品またはコンポーネントはありません。性能は、使用状況、構成、その他の要因によって異なります。製品の特性および機能に関する正式な定義については、仕様書を参照してください。本資料に記載した内容はすべて、明示されているか否かにかかわらず、いかなる保証も行うものではありません。ここにいう保証には、商品適格性、特定目的への適合性、および非侵害性の黙示の保証、ならびに履行の過程、取引の過程、または取引での使用から生じるあらゆる保証を含みますが、これらに限定されるわけではありません。テストでは、特定のシステムでの個々のテストにおけるコンポーネントの性能を文書化しています。ハードウェア、ソフトウェア、システム構成などの違いにより、実際の性能は掲載された性能テストや評価とは異なる場合があります。購入を検討される場合は、ほかの情報も参考にして、パフォーマンスを総合的に評価することをお勧めします。ソリダイムの最適化機能は、ソリダイムのコンパイラーまたはその他のソリダイム製品を対象としたものであり、他社製品に同等の最適化パフォーマンスを提供できないことがあります。ソリダイムのテクノロジーを使用するには、対応するハードウェア、ソフトウェア、またはサービスの有効化が必要となる場合があります。実際のコストや結果は異なる場合があります。ソリダイムは、サードパーティーのデータについて管理や監査を行っていません。ほかの情報も参考にしてデータの正確さを評価してください。一部の結果はソリダイム社内の分析、アーキテクチャー・シミュレーション、モデリングを使用して評価またはシミュレートされたものであり、情報提供のみを目的としています。システム・ハードウェア、ソフトウェア、構成などの違いにより、実際の性能は掲載された性能テストや評価とは異なる場合があります。すべての製品計画、ロードマップ、仕様、および製品の説明は、予告なく変更されることがあります。本書で説明されている製品には、エラッタと呼ばれる設計上の不具合が含まれている可能性があり、公表されている仕様とは異なる動作をする場合があります。現在確認済みのエラッタについては、お問い合わせください。製品をご注文される前に最新の仕様をご希望の場合は、ソリダイムの担当者または販売代理店にお問い合わせください。本書、本書で参照されている文書、またはその他のソリダイム文献のコピーをご要望の場合は、ソリダイムの担当者にお問い合わせください。記載されているすべての製品、コンピューター・システム、日付、および数値は、現在の予想に基づくものであり、予告なく変更されることがあります。©2023 Solidigm. 無断での引用、転載を禁じます。Solidigm、ソリダイム、Solidigm ロゴは、SK hynix NAND Product Solutions Corp. (米国における商号: Solidigm) の商標です。その他の社名、製品名などは、一般に各社の表示、商標または登録商標です。
[1] 2U シャーシ当たり最大 48x E3.S ドライブ、24x U.2 ドライブ。U.2 と U.2 ベースを比較した場合、15.36TB の Micron 7450 Pro は 15.36 TB x 24 = 368.64 TB、30.72TB の D5-P5430 は 30.72 TB x 24 = 737.28 TB となり、D5-P5430 は 2U あたり 2 倍の容量をサポートします。E3.S と U.2 ベースを比較した場合、15.36TB の U.2 Micron 7450 Pro は 15.36TB x 24 = 368.64TB、30.72TB の D5-P5430 は 30.72TB x 48 = 1474.56TB となり、D5-P5430 は 2U あたり 4 倍の容量をサポートします。
[4] 出典 – Samsung、最大容量の市販ドライブから性能と PBW 仕様を取得。https://image.semiconductor.samsung.com/resources/data-sheet/Samsung_SSD_PM9A3_Data_Sheet_Rev1.0.pdf
[5] 出典 – ソリダイム、D5-P5430 の暫定的な製品仕様と現時点の 5 四半期のロードマップ。[6] 出典 – ソリダイム、ソリダイム™ D5-P5336 (100% 16K ランダムライト) とソリダイム™ D5-P5430 (100% 4K ランダムライト) を使用。脚注 3 と 4 は他社製品です。[7] 30.72TB のソリダイム™ D5-P5430 (スループット 7,000MB/s、平均動作時電力 25W、アイドル時電力 5W) と、15.36TB (最大容量) の Micron 7450 (スループット 6,800MB/s、平均ライト動作時電力 20W、アイドル時電力 5W、データシートを参照) との、総保有コスト (TCO) の比較。ラック容量 42U のうちストレージに 34U を使用し、サーバー当たり 24x U.3 TLC ドライブと24x U.2 ソリダイム™ D5-P5430 ドライブを搭載する 2U サーバーを想定。同等の 1TB 当たりスループット (TLC アレイは 20%、ソリダイム™ D5-P5430 は 38.9%) となるようにデューティーサイクルを算出。どちらの構成にも、RAID1 ミラーリングと 5 年間の更新サイクルを適用。主な共通の想定コスト: 電力コスト = 0.15 ドル / KWHr、PUE 係数 = 1.60、未使用ラック購入コスト = 1,200 ドル、システムコスト = 1 万ドル、導入期間にわたるラック使用コスト = 17 万 1,200 ドル。社内のソリダイム TCO 見積もりツールを使用した、2023年3月時点の TCO 見積もりに基づいて算出。[8] 30.72TB のソリダイム™ D5-P5430 (スループット 7,000MB/s、平均動作時電力 25W、アイドル時電力 5W) と、ストレージ容量に Seagate EXOS X20 ST18000NM003D 18TB HDD (算出スループット 500MB/s、平均動作時電力 9.4W、アイドル時電力 5.4W、データシートを参照) をキャッシュに 15.36TB の Micron 7450 (スループット 6,800MB/s、平均ライト動作時電力 20W、アイドル時電力 5W、データシートを参照) を搭載したハイブリッド・システムとの、総保有コスト (TCO) の比較。ラック容量 42U のうちストレージに 34U を使用し、それぞれサーバー当たり 22x 2.5 インチHDD (ストレージ容量) と 2x U.2 SSD (キャッシュ)、36x E3.Sソリダイム™ D5-P5430 (ストレージ容量) を搭載する 2U サーバーを想定。ハイブリッド・システムは、顧客の SLA を満たすために、容量使用率 70% にオーバープロビジョニング。ハイブリッドの更新サイクルは 4 年間。同等の 1TB 当たりスループット (ハイブリッド・アレイは 14%、ソリダイム™ D5-P5430 ソリューションは 3.5%) となるようにデューティーサイクルを算出。ソリダイム™ D5-P5430 には RAID1 ミラーリングを適用、ハイブリッド・システムには Hadoop の 3 重化を設定。主な共通の想定コスト: 電力コスト = 0.15 ドル / KWHr、PUE 係数 = 1.60、未使用ラック購入コスト = 1,200 ドル、システムコスト = 1 万ドル、導入期間にわたるラック使用コスト = 17 万 1,200 ドル。社内のソリダイム TCO 見積もりツールを使用した、2023年3月時点の TCO 見積もりに基づいて算出。[9] 30.72TB のソリダイム™ D5-P5430 (スループット 7,000MB/s、平均動作時電力 25W、アイドル時電力 5W) と、Seagate EXOS X20 ST18000NM003D 18TB HDD (算出スループット 500 MB/s、平均動作時電力 9.4W、アイドル時電力 5.4W、データシートを参照) との、総保有コスト (TCO) の比較。ラック容量 42U のうちストレージに 34U を使用し、それぞれサーバー当たり 24x 2.5 インチ HDD と 36x E3.S ソリダイム™ D5-P5430 SSD を搭載する 2U サーバーを想定。オール HDD のソリューションは、顧客の SLA を満たすために、容量使用率 70% にオーバープロビジョニング。HDD の更新サイクルは 4 年間。同等の 1TB 当たりスループット (HDD アレイは 14%、ソリダイム™ D5-P5430 ソリューションは 3.5%) となるようにデューティーサイクルを算出。ソリダイム™ D5-P5430 には RAID1 ミラーリングを適用、HDD には Hadoop の 3 重化を設定。主な共通の想定コスト: 電力コスト = 0.15 ドル / KWHr、PUE 係数 = 1.60、未使用ラック購入コスト = 1,200 ドル、システムコスト = 1 万ドル、導入期間にわたるラック使用コスト = 17 万 1,200 ドル。社内のソリダイム TCO 見積もりツールを使用した、2023年3月時点の TCO 見積もりに基づいて算出。[10] 「2022 OCP Global Summit」で行われた Meta の基調講演で提示されたとおり。https://www.youtube.com/watch?v=11M1Dvsg29I&list=PLAG-eekRQBSieDnzJb-dFJ6uXMYcPHQEv&index=4[11] 出典: ソリダイム社内の分析と、業界アナリストによる推定に対する全般的な合意。 [12] 30.72TB のソリダイム™ D5-P5430 (スループット 7,000MB/s、平均動作時電力 25W、アイドル時電力 5W) と、ストレージ容量に Seagate EXOS X20 ST18000NM003D 18TB HDD (算出スループット 500MB/s、平均動作時電力 9.4W、アイドル時電力 5.4W、データシートを参照) をキャッシュに 15.36TB の Micron 7450 (スループット 6,800MB/s、平均ライト動作時電力 20W、アイドル時電力 5W、データシートを参照) を搭載したハイブリッド・システムとの、総保有コスト (TCO) の比較。ラック容量 42U のうちストレージに 34U を使用し、それぞれサーバー当たり 22x HDD (ストレージ容量) と 2x SSD (キャッシュ)、36x ソリダイム™ D5-P5430 SSD (ストレージ容量) を搭載する 2U サーバーを想定。ラックのフットプリント: ハイブリッド = 合計 5 ラック、ソリダイム™ D5-P5430 = 合計 1 ラック。5 年間の電力コスト: ハイブリッド = 9 万 1,178 ドル、ソリダイム™ D5-P5430 = 2 万 2,986 ドル。サーバー当たりのドライブ数: ハイブリッド = 1,819、ソリダイム™ D5-P5430 = 480。ハイブリッド・システムは、顧客の SLA を満たすために、容量使用率 70% にオーバープロビジョニング。ハイブリッド・システムの更新サイクルは 4 年間。同等の 1TB 当たりスループット (ハイブリッド・アレイは 14%、ソリダイム™ D5-P5430 ソリューションは 3.5%) となるようにデューティーサイクルを算出。ソリダイム™ D5-P5430 には RAID1 ミラーリングを適用、ハイブリッド・システムには Hadoop の 3 重化を設定。主な共通の想定コスト: 電力コスト = 0.15 ドル / KWHr、PUE 係数 = 1.60、未使用ラック購入コスト = 1,200 ドル、システムコスト = 1 万ドル、導入期間にわたるラック使用コスト = 17 万 1,200 ドル。社内のソリダイム TCO 見積もりツールを使用した、2023年3月時点の TCO 見積もりに基づいて算出。[13] Kioxia CD6-Rシリーズ (U.2 960GB ～ 15.36TB)、Micron 7450 Pro (U.2 960GB ～ 15.36TB、E1.S 960GB ～ 7.68TB)、Samsung PM9A3 (U.2 960GB ～ 7.68TB) と、すでに市販されている、またはまもなく提供開始となるソリダイム™ D5-P5430 の U.2 7.68 ～ 30.72TB、E1.S 3.84TB ～ 15.36TB、E3.S 3.84 ～ 30.72TB を比較。ソリダイム™ D5-P5430 は U.2 と E1.S での最大容量が大きく、このクラスで唯一 E3.S フォームファクターをサポートするクラスでは唯一の存在です。[14] 出典: https://www.storagereview.com/news/the-future-of-ssd-form-factors [15] 電源損失保護 (PLI) 機能の拡張: ファームウェア内に設計される、停電から復旧後もデータが正確に保存されているかを確認する機能。他社製品がこの追加のファームウェア・チェック機能を提供しているかどうかは不明。強固なエンドツーエンドのデータ保護: 誤り訂正符号 (ECC) と巡回冗長検査 (CRC) の両方を同時に有効にできる冗長性を内蔵。命令キャッシュ、データキャッシュ、間接バッファー、phy バッファーなど、コントローラー内の重要なストレージアレイすべてを保護。SRAM の ECC カバレッジはアレイの99％以上で、業界最高レベル。[16] ソリダイムのドライブ製品は、ロスアラモス国立研究所の中性子源でテスト済み、無兆候データ破損 (SDC) のノイズ影響の受けやすさを 1E-23 まで計測、1E-25 までモデル化。テストでは、特定のデータでドライブをプレフィル。次に、中性子ビームをドライブ・コントローラーの中心に集中させると同時に、I/O コマンドを連続して発行し、精度を確認。ドライブが誤動作しハング / ブリックした場合は、テストスクリプトによりドライブと中性子ビームの出力を低下。続けてドライブをリブートした後、データの整合性を確認し、誤動作の原因を解析する。SDC は、出力低下コマンドの発行要因となるランタイム中、または転送中データが破損した結果、ドライブをハングしている制御ロジックに中性子ビームがぶつかった場合、リブート後に見られることがあります。データ整合性が保証されないと、ドライブは論理的に無効な状態 (ブリック) になるため、ブリック時の年間平均故障率 (AFR) をエラー処理の有効性を表す測定値として使用する。ソリダイムのドライブ製品では、4 世代にわたってこのテスト手順が採用されてきました。世代をまたいだ累積テスト時間は、600 万年を超える運用期間に相当し、この期間を通じて SDC エラーは検出されていません。ソリダイム™ D5-P5520 ドライブを使用した直近のテストでは、同一のコントローラーと類似するファームウェアを共有しているため、ソリダイム™ D5-P5430 ドライブのプロキシーとして動作させています。試験対象となった競合他社のドライブは、Samsung 983 ZET、Samsung PM9A3、Samsung PM1733,、Micron 7400、Micron 7450、Kioxia XD6、Toshiba XD5、WD SN840 です。[17] 訂正不可ビット誤り率 (UBER): JEDEC 仕様よりも 10 倍高い基準でテスト済み。ソリダイムのドライブ製品は、ドライブの耐用期間にわたる全範囲の条件とサイクル数で 1E-17 までテストを実施し、JEDEC で規定されている 1E-16 (ソリッドステート・ドライブの要件と耐久性の試験手法、JESD218) よりも 10 倍高い基準で判定。https://www.jedec.org/standards-documents/focus/flash/solid-state-drives。無兆候データ破損 (SDC): 1E-25 までモデル化。通常の信頼性実証試験では、1K ドライブを使用し、1K 時間、モデルレベルは 1E-18 までテスト。ソリダイムドライブは、ロスアラモス国立研究所の中性子源で、SDC の影響度を 1E-23 まで測定し、1E-25 にモデル化しています。[18] ソリダイム™ D5-P5430 は、OCP 2.0 の要件と機能の大部分をサポート。例外と変更内容については、ソリダイム™ D5-P5430 のデータシートを参照してください。