Holstein IT-Solutions TrueNAS
StartStoragePLiOPS XDP: Keine gewöhnliche Data Processing Unit

PLiOPS XDP: Keine gewöhnliche Data Processing Unit

Veröffentlicht am:

Dir gefällt dieser Artikel? Unterstütze unsere Arbeit mit einer Spende für unsere Kaffeekasse.

Computational Storage, Data Processing Units und RAID-Karten haben eines gemeinsam: sie unterstützen daten- und speicherintensive Anwendungen und holen das Maximum an Leistung und Kapazität aus den teuren SSDs raus. Unterschiede gibt es bei Spezialisierung und Einsatzzweck der Technologie. Während Computational Storage eher in Richtung general purpose geht, sind DPUs in der Regel für einen ganz speziellen Einsatzzweck konzipiert.

Software Storage Engine vs. XDP
Benchmark von Software-basierten Storage Engines und dem HW-Accelerator von PLiOPS

Auch das israelische Startup PLiOPS hat sich auf einen ganz bestimmten Use Case fokussiert: Key Value Stores. Der Extreme Data Processor (XDP) des innovativen Unternehmens eignet sich für große Datenbanken, wie sie für HPC- sowie AI-Workloads zum Einsatz kommen, aber auch Storage-Engines wie RocksDB. Und anders als Software-basierte Beschleuniger ist der XDP schnell installiert und sofort einsatzfähig.

Die Herausforderung

Bei der Arbeit mit Datenbanken muss eine CPU neben der Verarbeitung der Daten noch viele weitere Berechnungen durchführen. Kombiniert man eine Multi-Petabyte-Datenbank dann noch mit NVMe-SSDs, ist die CPU mehr mit dem Storage-Management beschäftigt als dass sie ihre eigentliche Arbeit noch sinnvoll erledigen könnte. Das merken die Anwendungen und vor allem die Benutzer, die scheinbar ewig auf die Rückmeldung der Datenbank warten müssen.

Das Storage-Compute-Bottleneck
Datenwachstum und zunehmend schnellere Verbreitung von SSDs zwingen die CPU in die Knie.

Hier kommen Technologien wie Data Processing Units (DPU), Computational Storage oder der Extreme Data Processor (XDP) von PLiOPS ins Spiel.

Pliops XDP innen I
Innenansicht einer PLiOPS-XDP
Pliops XDP innen II
Innenansicht einer PLiOPS-XDP

Der XDP sorgt dafür, dass die CPU sich wieder um ihre eigentliche Aufgabe – der Verarbeitung der Daten – kümmern kann statt sich mit Dingen wie Compression, Metadaten-Management, Garbage Collection, Indexing u. ä. zu beschäftigen.

Funktionalität XDP PLiOPS
Arbeitsweise und Funktionen der XDP von PLiOPS

Die Sequentialisierung der Schreibvorgänge erhöht zudem die Lebensdauer der SSD und die Leistung bei Schreib- sowie Lesevorgängen um ein Vielfaches. Neben einer gleichmäßigen (konsistenten) Leistung für Random-Writes sorgt der XDP zudem für niedrige Latenzen auch auf vollen SSDs.

Leistung XDP
Normalerweise sinkt die Leistung, je voller die SSD ist. Nicht mit der XDP
XDP Latenz
Auch bei hoher Leistung bleibt die Latenz mit der XDP niedrig.

Wie sich das in der Praxis auswirkt, hat Western Digital am eigenen Leib erfahren. In deren Produktentwicklung können Systeme und Anwendungen mit bis zu 10.000 Geräten gleichzeitig getestet werden. Jedes einzelne davon kann dabei riesige Datenmengen über mehrere globale Standorte hinweg bewegen. Selbst die schnellsten NVMe-SSDs von Western Digital konnten nicht die Datengeschwindigkeiten liefern, zu denen sie tehoretisch fähig wären, ohne dass ständig weitere Server hinzugefügt und die NVMe-Laufwerke halb leer gehalten werden mussten. Die Tests waren in Folge unverhältnismäßig teuer und lieferten nur bescheidene Ergebnisse.  Mit der XDP von PLiOPS konnte WD die Leistung und Effizienz seiner Testumgebung maßgeblich verbessern.

XDP ist das neue RAID

Moderne QLC-SSDs bieten einen beeindruckenden Mix aus Leistung und Kapazität. Das allerdings erfordert neue Werkzeuge für das Flash-Management. Herkömmliche RAID-Karten sind zu schwerfällig und die meisten Software-RAIDs können einen Großteil der Leistung nicht nutzen.

Der XDP skaliert nicht nur Workloads SSD-basierter Anwendungen ohne Änderungen an der Software. Der Data Processor sorgt auch für eine bessere Auslastung der NVMe-Drives und verlängert deren Lebensdauer. Die Verbesserungen lassen sich sowohl in TLC- als auch QLC-NAND-Flash spürbar messen.

TLC QLC NAND Flash SSD
Verbesserungen in TLC- und QLC-NAND SSDs

Der XDP hilft unterm Strich, Overprovisioning von sowohl Netzwerk-, Speicher-, SSD- als auch CPU-Kapazitäten zu vermeiden und senkt so die TCO merklich.

Beschleunigung RocksDB-basierter Datenbanken

Auf dem letzten OCP Summit 2022 hat PLiOPS nun eine weitere XDP vorgestellt. Mit dem XDP-Rocks will PLiOPS Ineffizienzen und Leistungsnachteile von Software-Storage-Engines wie RocksDB, InnoDB und WiredTiger eliminieren. Die neue Generation der XDP kann mehrere Workloads verwalten. Das ist ein entscheidender Vorteil gegenüber den Storage Engines, die für Verwaltung und Abruf spezifischer Workloads optimiert sind. Die neuartige hardwarebeschleunigte Key-Value-Storage-Engine abstrahiert den Zugriff auf Flash-Speicher mit beeindruckendem Ergebnis:

  • 14-fache Leistungssteigerung gegenüber RocksDB
  • 50-fache Reduzierung der Tail-Latenzen
  • 7-fache Steigerung der Ausdauer von Flash-Speichern
  • Ständig aktive Komprimierung ohne System-Overhead

Weitere Details können auf der Herstellerseite im Solution Brief zum XDP-Rocks nachgelesen werden.

XDP-Rocks ist API-kompatibel mit RocksDB, dem De-facto-Standard der Open-Source-Storage-Engine-Technologie.

Mit XDP-Rocks bieten wir einen Sprung nach vorn bei der Verbesserung der Dateninfrastrukturleistung bei gleichzeitiger Senkung der damit verbundenen Kosten. Wir arbeiten ständig daran, unsere Datenservice-Engines in Bezug auf Wert und Funktionen zu verbessern – und die Einführung von XDP-Rocks ist nur die Spitze des Eisbergs. XDP-Rocks ermöglicht es unseren Kunden, Key-Value-basierte Anwendungen wie MySQL, MyRocks, Redis, KV-Rocks, TiDB, Kafka, Spark und viele andere zu vereinfachen und zu beschleunigen.

Uri Beitler, Gründer und CEO von PLiOPS

Belastbare Benchmarks

Pliops Lab
Testinstallation eines Key Value Store mit der XDP von Pliops.
Pliops Lab Test-Drive
Im Pliops-Lab werden SSD aller namhaften Hersteller mit der XDP getestet.

PLiOPS betreibt ein eigenes Labor für seine aufwendigen Benchmarks. Dort finden sich nicht nur rackweise Referenzinstallationen großer Key-Value-Stores wie redis, sondern auch Testaufbauten für alle gängigen SSD-Hersteller.

Nur so gelingen dem inovativen Hersteller immer wieder weitere Produktverbesserungen und die Kompatibilität mit den Herstellern und Anbietern gängiger Enterprise-Technologie.

Wir durften das Labor besuchen und sprachen mit Chairman Aryeh Mergi, CEO Uri Beitler und CBO Steve Fingerhut im April 2022 in Israel im Rahmen der IT Press Tour.

Pliops Aryeh Mergi Uri Beitler Steve Fingerhut
Wir trafen Mitgründer und Chairman Aryeh Mergi, Cofounder, CEO Uri Beitler und CBO Steve Fingerhut (v.l.n.r.) im PLiOPS-Israel-Office in Tel Aviv.
Werbung
European Cloud Summit

Auch interessant

Next Generation Computational Storage

2017 veränderte ScaleFlux mit Computational Storage die Art, wie große Datenmengen verarbeitet werden. Mittlerweile bietet der Pionier mit seiner 3000er Serie SSDs der nächsten Generation. Doch wer ist ScaleFlux überhaupt und was ist Computational Storage?

Das Märchen vom selbstheilenden Endgerät

Der Versprechen klingt zu schön, um wahr zu sein: IT, die sich selbst heilen kann. Um eines gleich vor weg zu nehmen: IT kann sich nicht selbst heilen – jedenfalls nicht, ohne dass vorher ein paar Parameter definiert werden. Und so verlockend die Versprechen der Hersteller sind, so enttäuschend dürfte das Erwachen auf Anwenderseite sein. Einen Anbieter stufen wir sogar als extrem gefährlich ein. Wir sagen euch aber auch, wer es besser macht, wem ihr mehr vertrauen könnt und worauf es bei der Auswahl eines geeigneten Anbieters ankommt.

Hierarchisches Storage-Management aus Deutschland

Storage benötigt Platz und kostet Geld. Hierarchisches Storage Management (HSM) unterstützt Unternehmen nicht nur dabei, Daten intelligent zu verwalten und bei der Einhaltung rechtlicher Vorschriften. Es hilft vor allem, die Kosten im Zaum zu halten. Die Lösung von PoINT ist ein HSM-System Made in Germany.

Lumen EMEA an Colt verkauft

Lumen Technologies (ehemals CenturyLink, davor Level3) hat den Verkauf des EMEA-Geschäfts an Colt bekannt gegeben. Die meisten der vom EMEA-Verkauf betroffenen Lumen-Mitarbeiter sollen nach Abschluss der Transaktion zu Colt wechseln. Europäische Lumen-Kunden wechseln quasi über Nacht zu einem der Marktführer.

Mehr aus diesem Forum

Next Generation Computational Storage

2017 veränderte ScaleFlux mit Computational Storage die Art, wie große Datenmengen verarbeitet werden. Mittlerweile bietet der Pionier mit seiner 3000er Serie SSDs der nächsten Generation. Doch wer ist ScaleFlux überhaupt und was ist Computational Storage?

Das Märchen vom selbstheilenden Endgerät

Der Versprechen klingt zu schön, um wahr zu sein: IT, die sich selbst heilen kann. Um eines gleich vor weg zu nehmen: IT kann sich nicht selbst heilen – jedenfalls nicht, ohne dass vorher ein paar Parameter definiert werden. Und so verlockend die Versprechen der Hersteller sind, so enttäuschend dürfte das Erwachen auf Anwenderseite sein. Einen Anbieter stufen wir sogar als extrem gefährlich ein. Wir sagen euch aber auch, wer es besser macht, wem ihr mehr vertrauen könnt und worauf es bei der Auswahl eines geeigneten Anbieters ankommt.

Hierarchisches Storage-Management aus Deutschland

Storage benötigt Platz und kostet Geld. Hierarchisches Storage Management (HSM) unterstützt Unternehmen nicht nur dabei, Daten intelligent zu verwalten und bei der Einhaltung rechtlicher Vorschriften. Es hilft vor allem, die Kosten im Zaum zu halten. Die Lösung von PoINT ist ein HSM-System Made in Germany.