למה אחסון פלאש זקוק ליכולת Scale-Out?

מאת ג'יי קרון, מנהל שיווק מוצרים בקמינריו

התשובה הפשוטה לשאלה, מדוע אחסון פלאש (flash) זקוק לגידול Scale-out (שימוש במספר שרתי אחסון תוך חלוקת העומס ביניהם), היא כדי לאפשר לארגונים קטנים להפוך לארגונים גדולים. אבל פרט לאטרקטיביות בכך, ישנם אתגרים טכניים ועסקיים, וגם הזדמנויות, שהופכים את Scale-out לארכיטקטורה הטובה ביותר עבור מערכי אחסון all-flash.

Scale-up ו- Scale-out בפשטות
המשמעות של Scale-up בתוך מערך אחסון היא הוספת קיבולת, לדוגמא כוננים, למערכת בעלת כמות נתונה של עוצמת עיבוד.
המשמעות של Scale-out היא הוספת עוצמת עיבוד, לדוגמא בקרים (מעבד וזיכרון), בתוספת מעט אחסון למערכת עם קיבולת נתונה.

פיזיקת מוליכים למחצה
CPU ו- DRAM, הטכנולוגיות העיקריות של עוצמת מחשוב, הן בשלות יותר בהתפתחותן מאשר זיכרון flash NAND. במיוחד עבור מעבדים, צפיפות מוגברת המקודמת על ידי שיפורים בפוטוליטוגרפיה, כמו כיווץ רוחב קו וגודל טרנזיסטור, מתקרבים א-סימפטומטית לגודל של אטום סיליקון. מצד שני, flash NAND רק מתפתח, כש- SLC ו- MLC הן חדשות ישנות, TLC נמצא במיינסטרים, QLC בחזית, ושיפורי צפיפות נוספים באופק. ככל שזיכרון פלאש מתפתח, הוא זקוק ליותר כוח עיבוד לתפעולו. כדי לספק ביצועים התואמים לשיפורים בקיבולת אחסון, אנו צריכים להוסיף יותר מעבדים למערך all-flash, למשל לבצע Scale-out, מאחר שאיננו יכולים לסמוך על כך שמעבדים יתפתחו מהר כמו פלאש.

פיזיקת תוכנה
למרות שלא ראיתי עדיין מערך רשמי של חוקים השולטים בתוכנה כפי שיש בחומרה, ישנם עקרונות מנחים וכללי אצבע החלים על תוכנה. אחד העקרונות החשובים ביותר נוגע למניעת כפילויות נתונים (deduplication). כללית, ככל שיש יותר נתונים, כך גבוהה יותר ההסתברות שיהיו נתונים מיותרים. אין ספק שזה חל על מערכות אשר מתרחבות Scale-up)), אך מה קורה כאשר כמות הנתונים שיש לאחסן עולה על הקיבולת של מערך האחסון? עם מערך Scale-up בלבד, מוסיפים עוד מערך ומתחילים מחדש, ואז מובטח כי הבייט הראשון שייכתב למערך החדש לא יהיה כפול.
במערכת Scale-out, בה ה- deduplication מכסה את כל הבקרים storage controllers)) במערך, כאשר יתווסף למערכת בקר חדש, יש סבירות רבה למצוא כפילות בין הבייט החדש לבין הנתונים שכבר מאוחסנים במערך.

ביצועים
הביצועים של מערכי all-flash נהנים הרבה יותר מארכיטקטורת Scale-out מאשר מערכים קונבנציונליים. עם all-flash, ביצועי כונן solid state אינם צוואר הבקבוק כפי שהמצב עם דיסקים קשיחים. אף פעם לא שומעים על "short-stroking" (הצורך למקם נתונים בדיסק לפי עדיפויות) בכונן פלאש, או על הוספת כוננים כדי להגביר ביצועים. במערך all-flash מתבצעת הגברת ביצועים על ידי הוספת בקרים, וארכיטקטורת Scale-out נדרשת כדי שהביצועים של הבקרים הנוספים ייושמו לכל הנתונים.

השורה התחתונה היא השורה התחתונה
ועם כל הסיבות הטכניות שצוינו, הרי הסיבה המשכנעת ביותר להטמעת ארכיטקטורת Scale-out אלגנטית במערך אחסון all-flash, היא יחס העלות-תועלת.
Scale-out מספקת את השימוש הטוב ביותר בקיבולת אחסון בסביבת מניעת כפילויות, כלומר העלות הנמוכה ביותר לקיבולת, והינה הדרך הטובה ביותר לשיפור ביצועים, כאשר הביצועים הם בעדיפות עליונה, כלומר העלות הנמוכה ביותר לביצועים.