October 6, 2011System x部

Fusion-io ioDriveが示す新世 ジ

System x部

新世界へのテクノロジ

長谷川 猛

e-mail: THasegawa@fusionio.com

This presentation don’t represent company’s positions,strategies or opinions.

本日の内容〜抑えておきたいioDriveのポイント〜本日の内容 抑えておきたいioDriveのポイント

• 高パフォーマンスを実現する設計思想– ioDriveと従来ストレージとの違い

– ioDriveの性能を語るための３大ポイント

• 専用コントローラが実現する信頼性専用 ラ 実現す 信頼性– NANDフラッシュデバイスの基礎知識

– ioDriveの信頼性・可用性設計

• Fusion-ioの管理性の管理性– CUI, GUI, SNMPエージェントによるioDriveの管理

• Fusion-ioを用いたシステム構成例10/6/2011 2

Fusion-ioの軌跡Fusion-ioの軌跡

0

7 8 09

10

06 07 0 0

11

2006

会社設立

2007

Virtual ioMemory

2008

ネィティブ PCIe

2009

IBM社 OEM開始

2010

3万枚出荷達成

2011

総出荷容量20 会社設

メモリーとストレージの融合を目指す

yテクノロジの発表

ネィティブ PCIeNANDフラッシュデ

バイスの出荷開始

IBM社 OEM開始

チーフサイエンティストとしてSteve Wozniakが参加

3万枚出荷達成

WSJ にて#1新興

IT企業に

総出荷容量20 Petabytesに

1000 を超えるユーザ企業

日本国内で1600枚以上の出荷実績

6月9日IPO(NYSE)

3310/6/2011

6月9日IPO(NYSE)

Fusion-io採用企業の一例Fusion-io採用企業の 例Financials Manufacturing/ 

GovernmentWeb Technology Retail

国

4410/6/2011

内

様々な分野に適用可能様々な分野に適用可能

LAMP

NoSQL

MessagingTibco 29West/Informatica WebSphere MQ

Additional Solutions

5510/6/2011

Tibco, 29West/Informatica, WebSphere MQOpenwave MMS

高パフォーマンスを実現する設計思想高パフォ マンスを実現する設計思想

ioDriveと従来のストレージの違いioDriveと従来のストレ ジの違い

ANSSDのアプローチ：

HDDプラ タ の

tora

ge/S

AHDDプラッターのFlashメモリー代替

Fusion‐ioのアプローチ:

ttac

hed

St

Mem

ory

Fusion ioのアプロ チ:

新たなメモリー階層RA

M

etw

ork

At

HD

Ds

SSD

sioM

1

L2

L3

Ne

25µs

3桁のパフォーマンス

の違い

L1 C

P

U

7710/6/2011レイテンシ(Sec)

ミリ秒 (10E-3)ナノ秒 (10E-9) マイクロ秒 (10E-6)

全ての性能はレイテンシに通ず全ての性能はレイテンシに通ず

• レイテンシ、はシステム全体の性能を犠牲にするレイテンシ、はシステム全体の性能を犠牲にする

パフォーマンス(トランザクシ ン/秒)(トランザクション/秒)

メモリ レイテンシ低高

8810/6/2011

メモリ レイテンシ

1 高い帯域幅性能1. 高い帯域幅性能

3〜7倍のReadパフォーマンス

6〜7倍のWriteパフォーマンス

9910/6/2011

2 高いIOPS・安定した低レイテンシ性能2. 高いIOPS 安定した低レイテンシ性能

101010/6/2011

111110/6/2011

いわゆるSSDとの比較いわゆるSSDとの比較

121210/6/2011

PCIeネイティブなNANDフラッシュデバイスPCIeネイティブなNANDフラッシュデバイスFusion-io ioDrive

Application CPU

PCIe

ioDriveMetadata Processor

1 Bandwidth1

Flash Controller

2

BandwidthR: 770MB/SW: 750MB/s

HDD型SSD、およびレガシなPCIe SSD Metadata Processor

→1GB/s x4←1GB/s x4

BandwidthR 約300MB/S

PCIe SATA

SSDRAID ControllerApplication CPU

4

33a

4a

R: 約300MB/SW: 約200MB/s

56

Flash Controller

5

1

SSD3b

2

89

131310/6/2011

4b→300MB/s ←300MB/s

ホストシステムの性能を活用するioDriveホストシステムの性能を活用するioDriveホスト側プロセッサ

ioMemory (ioDrive)システムメモリ C ioMemory (ioDrive)

Virtualization  Virtual Storage 

システムメモリP

U

Tables Layer

Wide

Operating System

CommandsPC

I‐E

hann

els W

ioMemoryController

Systeand 

Application Memory

Data Transfers

25 Ch

Memory

141410/6/2011

2‐8Banks

専用コントローラが実現する信頼性専用コントロ ラが実現する信頼性

NANDフラッシュの種類 — SLC と MLCNANDフラッシュの種類 SLC と MLCSingle Level Cell Multi Level Cell

１００％

g(SLC)

１００％

(MLC) ※ 2値の場合

１００％ １００％

１１１

１０

０ ０１０

００161610/6/2011

０％ ０％

００

NANDフラッシュは 壊れるデバイスNANDフラッシュは、壊れるデバイス

SLC型–SLC型•SLC型は1つの記録素子に1ビットのデータを保持する。

−蓄積電荷量の検出を "Hi/Low" の2値で判断する。蓄積電荷量の検出を Hi/Low の2値で判断する。

•書き換え可能な上限回数が多く、データ保持期間が比較的長い。

MLC型–MLC型•MLC型は1つの記録素子に2ビット以上のデータを保持する。

−蓄積電荷量の検出を"Hi/Low"だけでなく 2つの間にいくつかの中間値を設定して蓄積電荷量の検出を Hi/Low だけでなく、2つの間にいくつかの中間値を設定して、4値や8値、16値といった多値で判断する。

•MLC型はSLC型と比べて書き換え可能な回数とデータ保持期間で劣るが、1セルあ

たりの記憶容量が倍増（4値の場合）する。–出典：Flash SSD http://ja.wikipedia.org/wiki/Flash_SSD

10/6/2011 17

壊れないNANDフラッシュデバイスを目指して壊れないNANDフラッシュデバイスを目指して

• SSS 強クラスの ECCSSS 強クラスの ECC• 24+1セットのNANDフラッシュによるRAID5相当の内部保護• PCIeバスのデータ転送はすべてパリティ保護PCIeバスのデ タ転送はす てパリティ保護• メタデータロギング（DBのログ相当をデバイスレベルで実装する特許技術）装

• 故障予兆を示したフラッシュチップの切り離し• Glooming/Advanced Wear Leveling

データの完全性(D t I t it )

データの完全性(D t A il bilit )

データ寿命(D t L it )

181810/6/2011

(Data Integrity) (Data Availability) (Data Longevity)

高度なテクノロジが可能にする”長寿命化”高度なテクノロジが可能にする 長寿命化

SLC MLCSLC MLC

書き換え耐性 ◎MLCの10 20倍

△→○MLCの10‐20倍

応答速度 ◎ △→○1チップの容量 △ ◎

容量当たりの単価 $$$ $容量当たりの単価 $$$ $

主な利用用途 エンタープライズ利用

一般ユーザ利用利用

↓エンタープライズ

↓高パフォーマンス

19

エンタープライズ利用

高パフォーマンス利用

Fusion-ioの管理性Fusion ioの管理性

寿命の確認による予防保守寿命の確認による予防保守

ioDriveを以下の状態で確認することができます。

•Healthy

•Reduced-write

•Read-Only

•Unknown

0%: 書き込み抑制モードへの移行

隠 容量 ある時点隠し容量のある時点: Read Onlyモードへの移行

212110/6/2011

10%: Warningの発行

充実した管理ツール充実した管理ツ ル

専用の管理ツールで専用の管理ツ ルで

• fio-status (CUI)i M (GUI)• ioManager (GUI)

既存の管理ツールで

SNMP• SNMP• WMI• SMI

222210/6/2011

ioMemory ProductsoMe o y oducts

160 GB – SLC140K/135K (512B read/write IOPS)123 000 (75/25 / i 4k k t i ) 320 GB - SLC

ioDrive Duo

ioDrive

123,000 (75/25 r/w mix 4k packet size)

320 GB – SLC140K/135K (512B read/write IOPS)

261K/262K (512B read/write IOPS)238,000 (75/25 r/w mix 4k packet size)

640 GB SLC( )119,000 (75/25 r/w mix 4k packet size

320 GB – MLC100K/141K (512B read/write IOPS)

640 GB - SLC273K/252K (512B read/write IOPS)236,000 (75/25 r/w mix 4k packet size)

100K/141K (512B read/write IOPS)67,000 (75/25 r/w mix 4k packet size

640 GB – MLC93K/145K (512B d/ it IOPS)

640 GB - MLC196K/285K (512B read/write IOPS)138,000 (75/25 r/w mix 4k packet size)

93K/145K (512B read/write IOPS)74,000 (75/25 r/w mix 4k packet size) 1.28 TB - MLC

185K/278K (512B read/write IOPS)150,000 (75/25 r/w mix 4k packet size)

Fusion-ioを用いたシステム構成例Fusion ioを用いたシステム構成例

サーバーが壊れたらどうするの？サ バ が壊れたらどうするの？

同期（非同期）レプリケーション同期（非同期） リケ シ

レプリケーション

データ本体、データベースのWALログなどを同期

プライマリサーバ セカンダリ/バックアップサーバ

単一障害点の解消 評価環境としての利用本番系統に負荷をかけず

にバックアップ

252510/6/2011

データベース利用例： 高負荷MySQL環境デ タベ ス利用例： 高負荷MySQL環境

‐自社製Key‐Value StoreをMySQL クラスタにリプレース‐ 96台のサーバを8台に削減ー 91% OFF‐空間（ラックスペース) あたりの性能向上ー集積度 4.5X 空間（ラック )あたりの性能向 集積度‐故障ポイントの削減、管理性の向上

コスト削減および運用の合理化を達成しつつ

262610/6/2011

3.5 倍のトランザクションを処理可能に!!

仮想デスクトップ利用例: VMware View仮想デスクトップ利用例: VMware View多ユーザー同時利用時も快適ユーザーの体感性能が向上

サーバー群

I/Oサイジングを簡単・容易に ラック・空調、運用コストを削減

共有ストレージ(SAN等)以下のデータを保存

サ バ 群

デスクト プPC以下 デ タを保存• 共有領域• ユーザープロファイル

デスクトップPC

ノートPC

ioDrive(高速半導体ドライブ)ジを保存

シンクライアント端末

以下のイメージを保存• マスターイメージ• クローンイメージ

272710/6/2011

VDIサーバー（ハイパーバイザー）

コネクションブローカー

クライアント群

T H A N K Y O U