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Pure Storage FlashBlade//S: Funktionen und Funktionsweise

FlashBlade//S bietet zwei Modelle, die schnellere Performance und höhere Speicherdichte für Files und Objekte offerieren soll. QLC NAND Flash sorgt für optimale Kosteneffizienz.

Ulrike Rieß-Marchive
von
Zuletzt aktualisiert:20 Juni 2022

Pure Storage erweiterte im Juni 2022 seine FlashBlade-Familie um das FlashBlade//S, das in zwei Modellvarianten verfügbar ist. Die Systeme gehören zur Plattformfamilie für unstrukturierte Daten und verfügt über eine andere Architektur als das bereits seit 2017 existierende FlashBlade-Modell.

Das FlashBlade-Portfolio richtet sich an Anwender, die All-Flash-Speicher mit Scale-Out-Architektur für verschiedene Workloads suchen und dabei auch ein gutes Preis-Leistungsverhältnis verlangen. Mit den Modellen FlashBlade//S 200 und FlashBlade//S 500 soll das Angebotsspektrum für Kunden erweitert werden.

Dabei bieten die Systeme eine breitere Abdeckung hinsichtlich der Performance und der Kapazität. Das S 200 adressiert Umgebungen, die hohe Kapazitäten benötigen, während das S 500 leistungshungrige Workloads bedient. Die Architektur wurde modular und dissagegriert gestaltet, um eine flexiblere Skalierung zu ermöglichen.

Abbildung 1: FlashBlade//S soll mehr Anwendungsfälle und Workloads als das ursprüngliche System bedienen.
Abbildung 1: FlashBlade//S soll mehr Anwendungsfälle und Workloads als das ursprüngliche System bedienen.

Als Flash-Speicher kommt QLC NAND zum Einsatz, was die höhere Speicherdichte gewährleistet. Für schnellen Datendurchsatz sorgt unter anderem die skalierbare Metadatenarchitektur. Darüber hinaus wurden Schlüsselkennzahlen wie Kapazität pro Watt, Bandbreite pro Watt und Kapazität pro Rack-Einheit optimiert, was zu einem insgesamt kleineren Platzbedarf im Rechenzentrum führt.

FlashBlade//S kann wie andere Pure-Storage-Lösungen mit einem Evergreen-Abonnement versehen werden, welches unterbrechungsfreie Upgrades aller Komponenten enthält. Somit will der Hersteller sicherstellen, dass das System quasi nicht veraltet, solange das Abo aufrechterhalten wird. Dabei kann der Anwender aus verschiedenen Evergreen-Optionen wählen: Evergreen//Forever, Evergreen//Flex und Evergreen//One.

Generell gibt der Hersteller an, dass die Performance, die Speicherdichte und die Energieeffizienz verdoppelt wurden. So verbraucht das System beispielsweise nur 1,3 Watt pro Terabyte. Vergleichswerte lieferte das Unternehmen leider nicht.

Architektur und Design des FlashBlade//S

Wie eingangs erwähnt, hat der Hersteller die FlashBlade-Architektur verändert, um optimale Leistung und Kapazität bieten zu können. Der wohl größte Unterschied ist, dass keine FPGAs oder Storage Class Memory mehr integriert sind.

Die Speichermodule enthalten QLC Flash und die Architektur basiert auf x86-Prozessoren, die der Hersteller als so leistungsfähig wie ARM- oder RISC-CPUs einschätzt. Das Chassis selbst wurde auch neu gestaltet und misst jetzt fünf Höheneinheiten, statt der vorherigen vier. Darüber hinaus wurden Storage- und Compute-Module auf dem Blade anders angeordnet, so dass nun eine Skalierung auf beiden Ebenen – unabhängig voneinander – möglich ist.

Allerdings muss hier beachtet werden, dass mit jedem neuen Blade nach wie vor auch Compute-Ressourcen mitgeliefert werden. Es ist eher als bedingte Dissaggregation anzusehen. Unterstützt werden zudem SMB 2.1 sowie NFS over RDMA und NVMe over Fabric, in diesem Falle über Ethernet.

Abbildung 2 zeigt den Aufbau und das Design des FlahBlade//S
Abbildung 2 zeigt den Aufbau und das Design des FlahBlade//S

Das Chassis – da nun mit größeren Abmessungen – fasst zwischen sieben und 15 Blades. Ein Zusammenschluss von zehn Chassis zu einem System ist nach wie vor möglich. Jedes Blade verfügt über bis zu vier DirectFlash-Module, wobei bei einer Mindestkonfiguration von sieben Blades das einzelne Blade mit nur einem Flash-Modul starten kann.

Die Flash-Module stellen entweder 24 oder 48 Terabyte an Speicher zur Verfügung. Insgesamt soll ein komplettes System bis zu 20 Petabyte an Flash Storage bieten. Der Flash in den DirectFlash-Modulen wird direkt angesprochen, Metadaten werden über NVRAM verarbeitet. Die neuen Storage-Module lassen sich theoretisch auch in FlashArray-Modelle einsetzen, dies könnte allerdings die Performance beeinflussen, da das FlashBlade//S mit optimierter Software arbeitet.

Das FlashBlade integriert zwei I/O-Module, die im aktiv-aktiv-Modus betrieben werden. Für die Anbindung nach außen kommen 100-GbE-NICs zum Einsatz, intern werden Daten mit 50 Gb/s übertragen. Es sind vier Stromversorgungseinheiten und 16 Ports verbaut, von denen sich in einem ersten Schritt acht freischalten lassen und eine Skalierung auf die volle Anzahl später erfolgen kann. Insgesamt soll das System auf eine Leistung von bis zu 24 Millionen IOPS und 150 GB/s an Datendurchsatz kommen.

Abbildung 3 bildet das Innenleben eines Blades für FlashBlade//S.
Abbildung 3 bildet das Innenleben eines Blades für FlashBlade//S.

Die Daten werden direkt in Wide Stripes über sämtliche Flash-Einheiten geschrieben. Wird ein Blade herausgezogen oder fällt aus, so wird automatisch ein Rebuild gestartet. Ist das Blade wieder aktiv, wird geprüft, ob die Daten noch valide sind und falls ja, der Rebuild gestoppt. Die Datenverschlüsselung passiert auf dem Flash-Modul und nicht in der CPU.

Die CPU muss vor allem die Kompression abarbeiten, die ein essenzieller Faktor des Systems ist. Je nach Modell, ist die Kompression höher oder niedriger eingestellt. Das S 200 verfügt über ein hohes Kompressionsniveau, um die Kapazitätsanforderungen zu erfüllen, während das S-500-Modell eine geringere Kompressionsebene integriert, um höhere Performance bieten zu können.

Um die Lebensdauer der QLC-Speichereinheiten zu optimieren, hat der Hersteller unter anderem an der Write Amplification gearbeitet. So werden die Garbage Collection, das Wear Leveling und andere Background-Aktivitäten nun auf Systemebene in einem größeren Kontext verwaltet, was die Write Amplification reduziert. Zudem wurde das Mapping auf Drive-Ebene und das Overprovisioning des Flash eliminiert. Zwar sollen alle Flash-Module sämtlich verfügbare Program/Erase-Cycle nutzen soll, nimmt Pure Storage die QLC-Einheiten bei einem Leistungsvermögen von 30 Prozent aus dem Betrieb, um eine höhere Fehleranfälligkeit zu vermeiden. Bei der hohen Anzahl der Flash-Module und je nach Workload – also Schreib-Lese-Prozessen – sollten ein Austausch oder gar ein Ausfall nicht in kürzerem Zeitraum auftreten.

Die FlashBlade-Serie ist auch Teil des Cloud-basierten Pure1-Programms, dass Telemetriedaten der Kunden sammelt, auswertet und in Empfehlungen oder Innovationen einfließen lässt. Zudem können Anwender auch einen „Sizer“ nutzen, ein Tool, das Empfehlungen für die Konfiguration der FlashBlades gibt.

Das FlashBlade//S ist darüber hinaus auch Basis für das neueste AIRI-System, das AIRI//S. Dies ist eine konvergente KI-Plattform, die gemeinsam mit NVIDIA konzipiert wurde. Neben dem FlashBlade umfasst es das aktuelle NVIDIA DGX A100-System. Die Lösung ist skalierbar und umfasst das Purity//FB-Betriebssystem und ist ebenso Teil von Pure1.

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