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Optimisation de la puissance Flash grâce au système VNX avec MCx nouvelle génération

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La croissance exponentielle des données, alliée à la nouvelle génération de CPU multicoeur, génère de nouveaux besoins en matière de systèmes de stockage, qui doivent faire face un volume inédit de charges de travail.

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Optimisation de la puissance Flash grâce au système VNX avec MCx nouvelle génération

  1. 1. W H I T E PA PE R O p t i m i s a t i o n d e l a p ui s s a n c e F l a s h g r â c e a u s y s t è m e V N X a v e c M C x n o uv e l l e g é n é r a t io n Sponsorisé par : EMC Laura DuBois Août 2013 R E S UM E A N A L Y T I Q U E La croissance exponentielle des données, alliée à la nouvelle génération de CPU multicœur, génère de nouveaux besoins en matière de systèmes de stockage, qui doivent faire face un volume inédit de charges de travail. Les disques durs sont de plus en plus denses et permettent de gérer de plus grandes capacités. Mais la vitesse de rotation des disques durs mécaniques n’a pas dépassé les 15 000 t/min depuis 2001, seuil qui ne risque pas d’évoluer et qui génère un goulot d’étranglement face aux performances de calcul. Les entreprises évoluent vers des datacenters intégralement virtualisés : les systèmes de stockage qu’elles choisissent aujourd’hui doivent pouvoir gérer des centaines, voire des milliers de machines virtuelles et de charges de travail mixtes, et soutenir leurs activités actuelles et à venir. Les supports Flash sont supposés combler l’écart de performances entre calcul et stockage et affranchir le stockage de son statut de frein aux flux d’opérations dans les environnements IT. Cette évolution des performances d’E/S du stockage rendue possible par la technologie Flash requiert toutefois la puissance de traitement de CPU multicœur. Les développeurs de systèmes de stockage doivent repenser l’architecture de leurs systèmes pour libérer la puissance des supports Flash et utiliser pleinement les processeurs multicœur. Les fournisseurs tels qu’EMC ouvrent la voie en permettant à leurs clients de profiter pleinement des performances qu’il est possible d’atteindre avec la technologie Flash. Les solutions telles que les systèmes VNX nouvelle génération avec MCx (optimisation multicœur) fournissent du matériel et des logiciels compatibles avec cette technologie, optimisés pour offrir des performances inédites. MCx est un nouveau logiciel VNX qui répartit équitablement tous les services de données VNX sur tous les cœurs d’un système. MCx garantit que les processus de gestion du cache et du système RAID back-end exploitent à plein les CPU multicœur. Il permet également aux logiciels de traitement du cache et du back- end d’évoluer de manière linéaire, pour un rapport prix/performances optimal. Pourquoi les entreprises devraient-elles envisager de passer de leurs disques durs à des supports hautes performances et d’adopter la technologie MCx pour gérer l’intensité grandissante des E/S ?  Performances accrues. Par nature, les disques SSD peuvent offrir des performances s’élevant à plusieurs gigaoctets par seconde en débit de données aléatoires et atteindre des niveaux d’IOPS très élevés. Par exemple, un seul disque SSD peut atteindre plus de 10 000 IOPS, ce qui représente une amélioration de 40 à 200 fois par rapport aux performances des disques durs, qui n’atteignent que 50 à 250 IOPS. MCx améliore considérablement la réactivité des applications exigeant des performances élevées, en offrant des performances jusqu’à 4 fois supérieures, mesurées en fonction du nombre de VM, de transactions et d’IOPS de fichiers agrégées. SiègeSocial:5SpeenStreetFramingham,MA01701États-UnisP.508.872.8200F.508.935.4015www.idc.com
  2. 2. 2 #242625 ©2013 IDC  Efficacité renforcée. L’étude IDC a déterminé qu’en moyenne, les entreprises équilibrant correctement la proportion de disques durs par rapport aux disques SSD avaient pu réduire leur nombre total de disques de près de 66 %, tout en permettant un plus grand nombre de transactions (IOPS) qu’un environnement à configuration similaire ne comportant que des supports de stockage basés sur disques durs traditionnels. Cela se traduit par des économies d’espace et des coûts d’installation réduits. La technologie MCx, alliée aux fonctions d’efficacité de VNX telle que FAST (Fully Automated Storage Tiering) et la déduplication de blocs fixes, réduit les coûts et les besoins en surprovisionnement de la plate-forme en optimisant l’efficacité de cette dernière.  Nouvelles mesures. La mesure traditionnelle du coût par gigaoctet (Go) constitue un facteur décisif dans la vente de nombreux systèmes. Toutefois, IDC considère que les indicateurs de performances du type coût par IOPS et par charge de travail sont plus appropriés, plus particulièrement dans les environnements sensibles aux performances et pour les entreprises dont le chiffre d’affaires est fortement lié à des applications spécifiques. C O N T E N U D U L I V R E B L A N C Dans ce livre blanc, IDC examine l’évolution des contrôleurs de stockage, des contrôleurs de disques durs traditionnels à ceux des « baies hybrides » (c’est-à-dire des baies de stockage traditionnelles pouvant accueillir des disques Flash), capables d’optimiser l’utilisation des supports Flash et des CPU multicœur. Les solutions EMC constituent un excellent exemple d’utilisation, car EMC se situe à l’avant-garde de cette évolution :  EMC occupe une place de leader sur le marché en matière d’innovation Flash et a été l’un des premiers à adopter ces technologies.  EMC a été l’un des premiers fournisseurs à proposer des options de disques Flash entièrement validées et fiables dans leurs systèmes de stockage, plus particulièrement avec FAST, pour permettre aux entreprises d’optimiser la capacité et les performances de leurs systèmes, ainsi que leurs investissements liés au stockage en général.  En observant la méthode des autres fournisseurs, qui consistait à tenter de mettre à niveau le matériel interne dans l’espoir d’éliminer les problèmes de saturation des performances et de goulots d’étranglement à l’aide de disques SSD, EMC s’est rendu compte que ce n’était pas la bonne approche. Le facteur restrictif n’était pas le matériel. Il s’agissait en fait de l’architecture des contrôleurs de stockage et des logiciels, qui n’étaient pas conçus de manière optimale pour tirer le meilleur parti des disques Flash et des nouveaux processeurs multicœur.  EMC a repensé la conception de base de l’environnement d’exploitation VNX et y a introduit la technologie MCx pour libérer la pleine puissance des disques Flash et des CPU multicœur. I N T R O D U C T I O N E T S IT U A T I O N D U M A R C H E Dans le marché actuel, les entreprises exigent des performances de stockage plus élevées au niveau de leurs Datasets actifs afin d’accélérer les applications existantes et de fournir une base à leurs applications de troisième plate-forme nouvelle génération (réseaux sociaux, technologies mobiles, Cloud et Big Data). Jusqu’à maintenant, les disques durs traditionnels fournissaient des
  3. 3. ©2013 IDC #242625 3 performances adaptées et suffisamment de capacité de stockage. Mais les disques Flash les surpassent désormais : ils fournissent des performances de stockage élevées en termes de coût par IOPS. Les demandes de performances accrues et les avantages économiques de la technologie Flash stimulent la croissance de l’utilisation de ce type de disques : IDC prévoit que le segment à forts volumes d’E/S (disques SSD et Flash) est celui qui connaîtra la progression la plus forte en termes de capacité avec une hausse annuelle moyenne (CAGR) de 74,3 % d’ici 2017. La demande du marché pour des performances accrues grâce à la technologie Flash, comme le prévoit IDC dans le segment à forts volumes d’E/S, va commencer à mettre à rude épreuve les architectures de stockage conçues pour des disques durs optimisés pour des performances et une capacité élevées. L e c h a n g e m e n t s ’ i m p o s e La vitesse de rotation des disques durs stagne à 15 000 t/min, sans augmentation en vue en raison des limitations physiques pures des supports mécaniques. Le système VNX a pu facilement améliorer les performances des baies existantes, pas uniquement grâce à l’ajout de piles de disques et aux améliorations parallèles apportées à la fréquence d’horloge des CPU Intel, mais également grâce à la stratégie FLASH 1st impliquant l’utilisation de disques Flash pour la mise en cache dynamique des lectures/écritures et la technologie FAST. Grâce à l’utilisation de la technologie FAST sur les systèmes VNX, les gains d’IOPS potentiels pouvaient représenter des quantités astronomiques (de centaines de milliers à plusieurs millions). Malheureusement, la fréquence d’horloge des CPU Intel n’a pas suivi le rythme. Une analyse portant sur les fréquences d’horloge des CPU Intel Xeon menée entre 2007 et 2013 révèle une augmentation de seulement 6,9 % de la vitesse maximale, dont le pic a été observé en 2012 (reportez-vous à la figure 1). F I G U R E 1 V i te s s e d e s C P U I n te l , 2 0 0 7 – 2 0 1 3 Source : Intel, 2013 Avec le ralentissement de l’évolution de la fréquence d’horloge des CPU, Intel se concentre désormais moins sur l’amélioration à tout prix de cette vitesse que sur
  4. 4. 4 #242625 ©2013 IDC l’utilisation d’un plus grand nombre de cœurs dans le même processeur. Après des tests complets, EMC en est arrivé à la conclusion que pour développer un système VNX capable d’atteindre 1 million d’IOPS, il fallait faire évoluer l’architecture VNX au-delà des limitations posées par la fréquence d’horloge des CPU et répartir les charges de travail sur les CPU et les cœurs de processeur : de cette idée est né le système VNX avec MCx nouvelle génération. M C x : l e s y s t è m e V N X r e p o s e d é s o r m a i s s u r l ’ o p t i m i s a t i o n m u l t i c œ u r Une approche hybride constitue une première étape pour tirer le meilleur parti des disques SDD. Cependant, un système de stockage traditionnel ne peut accueillir qu’un petit nombre de disques SSD supplémentaires avant que les supports hautes performances ne saturent les contrôleurs de stockage internes et le back-end d’E/S. La saturation prématurée du système de stockage empêche l’évolution de la configuration et entraîne l’acquisition excessive de performances SSD qui ne peuvent pas être pleinement utilisées, augmentant alors les coûts par IOPS et par charge de travail. Afin de libérer pleinement la puissance de la technologie Flash, les logiciels du système de stockage doivent pouvoir utiliser plus d’un CPU ou cœur de processeur pour n’importe quel service. La transition d’une architecture statique, limitée par la fréquence d’horloge des CPU, vers une utilisation dynamique des cœurs en répartissant équitablement les charges de travail entre les CPU et les cœurs a nécessité la refonte de l’environnement d’exploitation VNX (reportez-vous à la figure 2). L’envergure de ce changement implique la modification du noyau du système d’exploitation, ce qui est complexe et qui a un impact sur chaque service s’exécutant dans le système. F I G U R E 2 T a u x d ’u ti l i s a ti o n d e s C P U m u l ti c œ u r d u s ys tè m e V N X Source : EMC, 2013
  5. 5. ©2013 IDC #242625 5 L’une des principales raisons pour lesquelles les entreprises acquièrent le système EMC VNX tient à sa fiabilité éprouvée et aux tests complets auxquels il a été soumis pendant de nombreuses années. Par conséquent, toute modification de la base du système n’est pas à prendre à la légère. C’est pourquoi EMC a passé des années à développer et à tester la mise en œuvre d’une distribution multicœur de ses services de données principaux (MCx). C o n s é q u e n c e s s u r l e s p e r f o r m a n c e s Avec le système VNX avec MCx nouvelle génération, EMC peut proposer une solution milieu de gamme offrant les performances d’une baie 100 % Flash et l’efficacité de la hiérarchisation :  L’évolutivité modulaire des modèles VNX répond à l’adoption croissante par les clients d’infrastructures virtualisées et d’environnements de Cloud computing.  La refonte de la conception de la gamme VNX permet de mieux profiter de la faible latence des disques Flash et d’optimiser les services de données.  Cette nouvelle conception permet également une gestion de la capacité plus efficace grâce à un système de stockage hiérarchisé comprenant des disques SSD et des disques durs, pour une meilleure expérience client. L’amélioration des performances du nouveau système VNX par rapport à celles des modèles VNX de la génération précédente démontre les avantages de l’optimisation multicœur : les performances d’E/S par seconde maximales ont été améliorées de 400 % et les temps de réponse de 70 % (reportez-vous à la figure 3). F I G U R E 3 C o m p a r a i s o n d e s p e r f o r m a n c e s V N X Source : EMC, 2013
  6. 6. 6 #242625 ©2013 IDC EMC a conçu MCx spécifiquement pour tirer le meilleur parti des CPU multicœur, ce qui permet aux systèmes VNX nouvelle génération de générer un retour sur investissement (ROI) supérieur. Dans l’exemple présenté (reportez-vous à la figure 4), une baie non optimisée pour les processeurs multicœur et ne présentant pas les fonctions d’efficacité du système VNX avec hiérarchisation automatique nécessiterait 3 fois l’espace au sol et 4 fois le nombre de disques pour atteindre la même capacité utile. F I G U R E 4 C o m p a r a i s o n d e s c o n f i g u r a ti o n s V N X a ve c MC x Source : EMC, 2013 En règle générale, la gamme VNX nouvelle génération peut fournir des performances significativement plus élevées que les systèmes VNX antérieurs configurés pour atteindre une capacité et des coûts similaires. Dans les propres analyses comparatives d’EMC, il a été démontré qu’un système entièrement configuré peut atteindre 1 million d’IOPS et accueillir jusqu’à 8 000 serveurs virtuels. Au vu de ce niveau de performances/capacité/flexibilité des coûts, allié à une évolutivité exceptionnelle, les entreprises de toutes les tailles et de tous les secteurs envisagent sérieusement l’adoption de la nouvelle gamme VNX. PE R S PE C T I VE S D ’ A V E N I R L’optimisation du système VNX pour libérer les performances de la technologie Flash et offrir une plate-forme adaptée au développement des technologies futures était critique pour EMC. Grâce à la capacité du système VNX avec MCx à répartir équitablement les charges de travail des services internes sur les cœurs et les CPU des contrôleurs de stockage, il est possible d’accéder à des cycles de traitement précédemment saturés, qui requièrent plus de puissance que celle qu’un unique CPU peut fournir. En accédant à un plus grand nombre potentiel de cycles de traitement dans le VNX, les départementds IT pourront potentiellement exécuter davantage d’applications directement dans le système VNX lui-même à l’avenir.
  7. 7. ©2013 IDC #242625 7 IDC a observé certaines tendances : les départements IT souhaitent rapprocher les systèmes de stockage et de traitement dans les datacenters de l’entreprise. La gamme VNX avec MCx nouvelle génération d’EMC doit pouvoir fournir une plate-forme adaptée à la future convergence de ces systèmes. D E F I S ET O PP O R T U N I T E S PO U R EM C L’un des défis majeurs qu’EMC doit relever est de montrer aux entreprises la manière dont la technologie MCx peut leur permettre d’atteindre les gains de performances promis, ainsi que la stabilité dont elles ont pris l’habitude avec le VNX d’origine. Un tel changement au cœur de l’architecture peut inquiéter plus d’une entreprise. Cependant, ce niveau de changement planifié et contrôlé est inévitable, car les architectures doivent évoluer afin de pouvoir pleinement exploiter les nouvelles technologies liées aux performances telles que les disques Flash et les processeurs multicœur. Cela crée une opportunité unique pour les clients VNX qui ont besoin de performances accrues pour soutenir la croissance de leurs infrastructures IT : de plus gros volumes de données, davantage de machines virtuelles et des applications exigeantes. IDC pense qu’EMC est en bonne position pour convaincre les entreprises de la nécessité de repenser l’architecture de base des logiciels VNX et de passer à la technologie MCx : l’argument majeur étant l’accroissement considérable des performances. C O N C L U S I O N E T C O N S E I L S E S S E NT I E LS Les atouts d’une solution de stockage offrant des avantages stratégiques et révolutionnaires à long terme par rapport à une solution différente en termes tactiques et évolutifs à court terme sont indéniables. Lors de l’évaluation d’une solution de stockage prenant en charge la technologie Flash, les entreprises devraient se poser les questions suivantes :  Cette plate-forme peut-elle fournir les performances dont j’ai besoin aujourd’hui et répondre aux besoins que j’aurai dans cinq ans ?  Ce système me permet-il d’utiliser des disques Flash hautes performances pour mes données critiques et d’optimiser le coût par Go lorsque les performances ne constituent pas un facteur essentiel ?  Ce fournisseur a-t-il déjà validé et introduit de nouvelles technologies avec succès ?  Combien de disques Flash ou SSD peuvent être ajoutés au système actuel avant que les performances des contrôleurs de stockage ne soient saturées ou que les résultats ne commencent à générer des retours réduits ? La technologie Flash promet de combler l’écart de performances croissant entre stockage et calcul. EMC a toujours tenu une place de leader sur le marché grâce à une vision stratégique et à l’introduction réussie de nouvelles technologies. La société a démontré qu’avec MCx, il fallait prendre les mesures nécessaires pour optimiser les systèmes de stockage pour la technologie Flash et les CPU multicœur, même si cela implique la refonte de l’architecture du cœur du système. Les fonctionnalités et avantages clés de MCx sont très convaincants :  Évolutivité des performances et de la capacité sans compromis
  8. 8. 8 #242625 ©2013 IDC  Utilisation plus efficace de tous les CPU et cœurs de processeur de stockage VNX disponibles  Plate-forme et architecture logicielle pouvant accueillir les technologies de stockage émergentes et à venir C o p y r i g h t N o t i c e External Publication of IDC Information and Data — Any IDC information that is to be used in advertising, press releases, or promotional materials requires prior written approval from the appropriate IDC Vice President or Country Manager. A draft of the proposed document should accompany any such request. IDC reserves the right to deny approval of external usage for any reason. Copyright 2013 IDC. Reproduction without written permission is completely forbidden.

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