[מחשוב-על 2019]. אחסון רב ענן כאזור יישום לכונני Kingston DC1000M החדשים

דמיינו שאתם משיקים עסק רפואי חדשני - בחירת תרופות מותאמת אישית המבוססת על ניתוח הגנום האנושי. לכל מטופל יש 3 מיליארד זוגות גנים, ושרת טיפוסי המריץ מעבדי x86 ייקח מספר ימים לחשב אותם. אתם יודעים שאתם יכולים להאיץ את התהליך עם שרת עם מעבד FPGA, אשר מבצע חישובים במקביל על פני אלפי הליכים. זה ישלים את חישוב הגנום תוך כשעה. שרתים כאלה זמינים להשכרה מ-Amazon Web Services (AWS). אבל הנה הבעיה: לקוח בית החולים מתנגד בתוקף לאחסון הנתונים הגנטיים בענן של הספק. מה לעשות? קינגסטון וסטארט-אפ בתחום הענן הדגימו את הארכיטקטורה ב-Supercomputing 2019. אחסון פרטי מרובה עננים (PMCS), אשר פותר בעיה כזו.

שלושה תנאים למחשוב בעל ביצועים גבוהים

חישוב הגנום האנושי אינו המשימה היחידה בתחום המחשוב בעל הביצועים הגבוהים (HPC). מדענים מחשבים שדות פיזיקליים, מהנדסים מחשבים רכיבי מטוסים, אנשי מימון מחשבים מודלים כלכליים, ויחד הם מנתחים ביג דאטה, בונים רשתות עצביות ומבצעים חישובים מורכבים רבים אחרים.

שלוש הדרישות ל-HPC הן כוח מחשוב עצום, אחסון בעל קיבולת גבוהה ומהיר, ורוחב פס רשת גבוה. לכן, הנוהג הסטנדרטי הוא לבצע חישובי HPC במרכז נתונים של החברה עצמה (במקום) או אצל ספק ענן.

עם זאת, לא לכל החברות יש מרכזי נתונים משלהן, ואלו שיש להן מרכזי נתונים מסחריים מפסידים לעתים קרובות ממרכזי נתונים מסחריים מבחינת יעילות משאבים (נדרשות הוצאות הון לרכישה ושדרוג חומרה ותוכנה, תשלום לכוח אדם מיומן וכו'). ספקי ענן, לעומת זאת, מציעים משאבי IT במודל של תשלום לפי שימוש, כלומר שכר הדירה מחויב רק עבור זמן השימוש. לאחר השלמת המחשוב, ניתן להסיר שרתים מהחשבון, ובכך לחסוך בתקציבי IT. עם זאת, אם ישנן מגבלות חוקיות או תאגידיות על העברת נתונים לספק, מחשוב HPC בענן אינו זמין.

אחסון פרטי מרובה עננים

ארכיטקטורת אחסון מרובי עננים פרטית נועדה לספק גישה לשירותי ענן תוך אחסון פיזי של הנתונים באופן מקומי או בתא נפרד ומאובטח במרכז נתונים משותף. בעיקרו של דבר, זהו מודל מחשוב מבוזר ממוקד נתונים שבו שרתי ענן עובדים עם מערכות אחסון מרוחקות בענן פרטי. כתוצאה מכך, באמצעות אותו אחסון נתונים מקומי, ניתן לגשת לשירותי ענן מספקים גדולים כמו AWS, MS Azure, Google Cloud Platform ואחרים.

בכנס Supercomputing 2019, קינגסטון הציגה מערכת אחסון נתונים (DSS) בעלת ביצועים גבוהים המבוססת על כונני SSD DC1000M, בעוד שסטארט-אפ ענן הציג את תוכנת הניהול StorOne S1 לאחסון מוגדר תוכנה וערוצי תקשורת ייעודיים עם ספקי ענן גדולים.

ראוי לציין ש-PMCS, כמודל עבודה למחשוב ענן עם אחסון פרטי, מיועד לשוק הצפון אמריקאי, עם קישוריות רשת מתקדמת בין מרכזי נתונים הנתמכת על ידי תשתית AT&T ו-Equinix. לדוגמה, זמן הפינג בין מערכת אחסון הקולוקציה בכל צומת Equinix Cloud Exchange לבין ענן AWS הוא פחות ממילישנייה אחת (מקור: ITProToday).

בהדגמת ארכיטקטורת PMCS שהוצגה בתערוכה, מערכת אחסון NVMe מדגם DC1000M הוצבה יחד, עם מכונות וירטואליות שרצו בענני AWS, MS Azure ו-Google Cloud Platform, אשר פנו זו לזו באמצעות פינג. יישום שרת-לקוח ניגש מרחוק למערכת האחסון של קינגסטון ולשרתי HP DL380 במרכז הנתונים, וגיש לפלטפורמות הענן של הספקים הגדולים שהוזכרו לעיל דרך תשתית התקשורת של Equinix.

שקופית מתוך מצגת Private MultiCloud Storage בכנס Supercomputing 2019. מקור: קינגסטון

תוכנה לניהול ארכיטקטורות אחסון פרטיות מרובות עננים עם פונקציונליות דומה מוצעת על ידי חברות שונות. המינוח לארכיטקטורה זו משתנה גם הוא - אחסון מרוב עננים פרטי או אחסון פרטי לענן.

"מחשבי העל של היום מפעילים מגוון רחב של יישומי HPC הנמצאים בחזית ההתקדמות - החל מחיפושי נפט וגז ועד לחיזוי מזג אוויר, שווקים פיננסיים ופיתוח טכנולוגיות חדשות", ציין קית' שימנטי, מנהל ניהול SSD ארגוני בקינגסטון. "יישומי HPC אלה דורשים איזון גדול בהרבה בין ביצועי המעבד למהירות קלט/פלט. אנו גאים לשתף כיצד פתרונות קינגסטון עוזרים להניע פריצות דרך בתחום המחשוב, ומספקים את הביצועים הדרושים לסביבות ויישומי המחשוב הקיצוניים ביותר בעולם."

כונן DC1000M ודוגמה למערכת אחסון המבוססת עליו

כונן ה-SSD DC1000M U.2 NVMe תוכנן על ידי קינגסטון עבור מרכזי נתונים ומיועד במיוחד לעומסי עבודה עתירי נתונים ו-HPC כגון יישומי בינה מלאכותית (AI) ולמידת מכונה (ML).

כונן SSD DC1000M U.2 NVMe בנפח 3.84TB. מקור: קינגסטון

כונני ה-DC1000M U.2 בנויים על זיכרון Intel 3D NAND בעל 96 שכבות, הנשלט על ידי בקר Silicon Motion SM2270 (PCIe 3.0 ו-NVMe 3.0). ה-Silicon Motion SM2270 הוא בקר NVMe ארגוני בעל 16 ערוצים עם ממשק PCIe 3.0 x8, שני אפיקי נתונים של DRAM בנפח 32 סיביות ושלושה מעבדים כפולים של ARM Cortex R5.

ה-DC1000M זמין בנפחים הנעים בין 0.96 ל-7.68 טרה-בייט (3.84 ו-7.68 טרה-בייט צפויים להיות הפופולריים ביותר). הביצועים מוערכים ב-800 IOPS.

מערכת אחסון עם 10x DC1000M U.2 NVMe 7.68 טרה-בייט. מקור: קינגסטון

כדוגמה למערכת אחסון עבור יישומי HPC, הציגה קינגסטון בכנס Supercomputing 2019 פתרון להתקנה בארון תקשורת עם 10 כונני DC1000M U.2 NVMe, כל אחד בקיבולת של 7.68 טרה-בייט. מערכת האחסון מבוססת על SB122A-PH, פלטפורמת 1U של AIC. מעבדים: 2x CPU Intel Xeon E5-2660, Kingston DRAM 128 ג'יגה-בייט (8x16 ג'יגה-בייט) DDR4-2400 (מק"ט: KSM24RS4/16HAI). מערכת ההפעלה היא Ubuntu 18.04.3 LTS, Linux גרסת ליבה 5.0.0-31. בדיקת gfio גרסה 3.13 (בודק קלט/פלט גמיש) הראתה ביצועי קריאה של 5.8 מיליון IOPS עם תפוקה של 23.8 ג'יגה-ביט לשנייה.

מערכת האחסון שהוצגה הפגינה ביצועי קריאה מרשימים ומתמשכים של 5,8 מיליון IOPS (פעולות קלט/פלט לשנייה). זהו ביצועים מהירים פי שניים בהשוואה לכונני SSD בשוק ההמוני. מהירות קריאה זו חיונית עבור יישומי HPC הפועלים על מעבדים ייעודיים.

מחשוב ענן HPC עם אחסון פרטי ברוסיה

האתגר של הפעלת מחשוב בעל ביצועים גבוהים באתר תוך אחסון פיזי של נתונים באתר רלוונטי גם עבור חברות רוסיות. מצב נפוץ נוסף בעסקים רוסיים הוא כאשר, בעת שימוש בשירותי ענן זרים, יש לאחסן נתונים בתוך רוסיה. ביקשנו מספקית הענן Selectel, שותפה ותיקה של קינגסטון, להגיב על מצבים אלה.

"ברוסיה, ניתן לבנות ארכיטקטורה דומה, עם תמיכה בשפה הרוסית וכל מסמכי הדיווח עבור מחלקת החשבונאות של הלקוח. אם חברה צריכה לבצע מחשוב בעל ביצועים גבוהים באמצעות מערכות אחסון מקומיות, אנחנו ב-Selectel שוכרים שרתים עם סוגי מעבדים שונים, כולל..." FPGA, GPU "אנו מציעים גם ערוץ סיב אופטי ייעודי בין משרד הלקוח למרכז הנתונים שלנו דרך השותפים שלנו", מעיר אלכסנדר טוגוב, מנהל פיתוח שירותים ב-Selectel. "הלקוח יכול גם למקם את מערכת האחסון שלו בחדר מכונות מאובטח ולהריץ יישומים הן על השרתים שלנו והן בעננים של הספקים הגלובליים AWS, MS Azure ו-Google Cloud. כמובן, השהיית האות במקרה האחרון תהיה גבוהה יותר מאשר אם מערכת האחסון של הלקוח הייתה ממוקמת בארה"ב, אך יסופק חיבור פס רחב מרובה עננים."

במאמר הבא שלנו, נדון בפתרון נוסף של קינגסטון, שנחשף ב-Supercomputing 2019 (דנבר, קולורדו, ארה"ב), שנועד ליישומי למידת מכונה ואנליטיקת ביג דאטה באמצעות מעבדים גרפיים (GPU). טכנולוגיה זו, GPUDirect Storage, מאפשרת העברת נתונים ישירה בין אחסון NVMe לזיכרון מעבד GPU. נסביר גם כיצד השגנו ביצועי קריאה של 5.8 מיליון IOPS במערכת אחסון NVMe המותקנת בארון תקשורת.

למידע נוסף על מוצרי Kingston Technology, אנא בקר אתר החברה.

מקור: www.habr.com