Smarter Storage for Smarter Computing: Whats Next. Ready Now IBM FlashSystem… Enterprise Storage in microseconds, not milliseconds 1 La stratégie IBM sur.

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    03-Apr-2015

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  • Smarter Storage for Smarter Computing: Whats Next. Ready Now IBM FlashSystem Enterprise Storage in microseconds, not milliseconds 1 La stratgie IBM sur la technologie Flash 2 La proposition de valeur de FlashSystem 3 Exemples de mise en uvre 4 Gains FlashSystems et retour dexpriences 5 FlashSystems dans un environnement IBM i 6 Points techniques Herve.Giop@fr.ibm.com
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  • TMS : Les raisons de lacquisition par IBM TMS a t cre en 1978, Houston, Texas. TMS a, de fait, une trs grande exprience dans la conception de systmes SSD/Flash systems. TMS a dores et dj de nombreuses rfrences en production de par le monde. TMS a des spcificits techniques uniques sur le march 20122011201020092008200720062005200420032002 1997 1990 1978 RamSan-710: 5 TB SLC Flash, 4 FC (8 Gb)/IB (QDR) RamSan-70: 900 GB SLC Flash, PCIe x8 2.0 RamSan-640: 8 TB SLC Flash, 10 FC (8 Gb)/IB (QDR) RamSan-630: 10 TB SLC Flash, 10 FC (8 Gb)/IB (QDR) RamSan-620: 5 TB SLC Flash, 8 FC (4 Gb) RamSan-20: 450 GB SLC Flash, PCIe x4 RamSan-440: 512 GB RAM, 8 FC (4 Gb) RamSan-500: 2 TB SLC Flash, 64 GB RAM, 8 FC (4 Gb) RamSan-400: 128 GB RAM, 8 FC (4 Gb), 4 IB (4x) RamSan-320: 64 GB RAM, 8 FC (2 Gb) RamSan-210/220: 32 GB RAM, 4 FC (2 Gb) SAM-350/SAM-450: DSP system SAM 500: DSP/SSD, 64 GB RAM, 15 FC (1 Gb) SAM-2000: DSP system CMPS: custom SSD for Gulf Oil Custom systems for seismic industry Company founded by Holly Frost RamSan-810: 10 TB eMLC Flash, 4 FC (8 Gb)/IB (QDR) RamSan-820: 12-24 TB eMLC Flash, 4 FC (8 Gb)/IB (QDR)RamSan-720: 5/10 TB SLC Flash, 4 FC (8 Gb)/IB (QDR)
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  • 3 TMS / FlashSystem est DJ PARTOUT ou la PERFORMANCE EST CLE pour le Business! TMS, cest dj : Les plus grosses installations de Flash en production dans le monde En opration dans 10 places financires majeures dans le monde Utilis par 7 des 11 plus gros oprateurs telcos dans le monde 300 clients en production dans 35 pays Envoyer un texto Parier en ligne Rserver un voyage Utiliser un GAB Trader en ligne Acheter en ligne Utiliser du wifi pre-pay Jouer en ligne Traiter du Big Data sensible Acquisition de data en temps rel Logos : Confidentiel IBM Quelques rfrences TMS et leurs domaines dactivit (1/2)
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  • Quelques rfrences TMS et leurs domaines dactivit (2/2) Logos : Confidentiel IBM
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  • La stratgie dIBM suite au rachat de TMS Source: Gartner ETA Enterprise Solid-State Appliance Nov 2011 Capitaliser sur la trs grand exprience de TMS dans le domaine des Flash systems et sur sa base installe. Dployer des solutions Flash systems intgres dans les diffrentes parties du portefeuille matriel/appliance dIBM : serveurs, stockage, appliances. Se positionner en tant que leader sur un march en trs forte croissance selon Gartner. Amplifier lavance technologique sur nos concurrents qui ont tous fait lacquisition de solutions beaucoup moins prouves. Global Flash Market Growth IBM mise 1 milliard de dollars sur la technologie Flash IBM mise 1 milliard de dollars sur la technologie Flash FLASH will change the structure of our future systems We will be able to offer our clients flash optimized systems by integrating this technology in our overall portfolio Ambuj GOYAL, GM, System Storage & Networking
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  • On-demand computing, Distribution de contenu, web, caching, active file management Finance, gaming, facturation temps rel, trading, real-time monitoring, acclration de requtes VDI, consolidation dinfrastructures virtualises Simulation, modeling, rendering, FS metadata, scratch space, video on demand Business intelligence, traitement de batch, systme ERP, reporting, Les cibles pour la technologie FlashSystem ?Partout o le temps a une importance Applications de calcul, HPC Analytique Infrastructures Cloud Infrastructures virtualises OLTP Bases de donnes
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  • Exemple de cible : Acclration Oracle Problme client : La plupart des applications Oracle sont trs intensives en lecture (R/W > 70/30). Lajout de processeurs sur le serveur na alors que peu deffet. En orientant les lectures sur un systme Flash faible latence, les lectures seront executes beaucoup plus rapidement en boostant les performances jusqu 12 fois, sans tuning ni changement darchitecture. IBM FlashSystem Rduira lI/O wait time sur les instances Oracle critiques. Fournira les donnes avec la plus faible latence possible sur le SAN. Accelrera les applications avec un profil I/O-bound, incluant le transactionnel, le traitement batch et lanalytique. Delivers Extreme Performance, Macro Efficiency, and Enterprise Reliability for
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  • Problme client la grande majorit des bases de donnes SAP ne dpasse pas 2TB. SAP encourage ses clients amliorer les performances en adoptant larchitecture HANA (base de donnes en mmoire). Cela entraine souvent une redfinition de larchitecture SAP, avec les cots et les interruptions de service lis. IBM FlashSystem Eliminera les goulots dtranglement I/O Fournira les donnes avec la plus faible latence possible sur le SAN. Hbergera la volumtrie de la base SAP dans un pool trs rapide. Permettra de se conformer aux recommandations HANA sans re dfinition de larchitecture. Delivers Extreme Performance, Macro Efficiency, and Enterprise Reliability for & Exemple de cible : Acclration SAP
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  • Problme client La virtualisation des serveurs et du poste de travail (VDI Virtual Desktop Infrastructure) poussent les baies de stockage conventionnelles aux limites de leurs performances. Les utilisateurs sont alors impacts par les temps de rponse dgrads. Linsertion de IBM FlashSystem dans ces environnements permet damliorer jusqu 16 fois les temps de rponse, et de ne plus craindre les log on storm ou boot storm qui sont gomms grce aux performances Flash. IBM FlashSystem Eliminera les problmes de densit dI/O et de points chauds qui sont courants dans les environnements virtualiss. Elimine les problmes de performances lors des log on ou boot storm. Permet la consolidation du stockage sans pnaliser la performance, entrainant un ratio Virtuel/Physique plus important et donc une optimisation de lutilisation des serveurs physiques. Delivers Extreme Performance, Macro Efficiency, and Enterprise Reliability for Exemple de cible : Serveurs virtualiss et VDI
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  • 12 IBM Flash Centers of Competency Proof of Concept Client Workload Benchmarks Tailored IT Optimization Assessments and TCO Studies Bangalore Beijing Makuhari Mainz Montpellier Poughkeepsie Singapore Sao Paulo Dallas Littleton DC Hursley
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  • Smarter Storage for Smarter Computing: Whats Next. Ready Now IBM FlashSystem Enterprise Storage in microseconds, not milliseconds 1 La stratgie IBM sur la technologie Flash 2 La proposition de valeur de FlashSystem 3 Exemples de mise en uvre 4 Gains FlashSystems et retour dexpriences 5 FlashSystems dans un environnement IBM i 6 Points techniques
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  • Les solutions de stockage Temps daccs : 20s Flux squentiels : sauvegardes Temps daccs : 5-10ms 1ms 0,1ms Flux alatoires : Bases de donnes, ERP, envts virtualiss, etc Bandes magntiques dans robotique Disques SAS dans baie de stockage Disques SSD dans baie de stockage Baie de stockage FlashSystem
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  • Durant les 10 dernires annes: Vitesse CPU: croissance 8-10x Vitesse DRAM: croissance 7-9x Vitesse BUS: croissance 20x Vitesse RESEAU: croissance 100x Vitesse DISQUES: croissance 1.2x seulement Le stockage sur disque, goulot dtranglement dans lIT
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  • Direct Attach Hybrid Storage Systems Comment rpondre au besoin dune technologie de stockage mutualis, avec de trs hautes performances, et une disponibilit de type Entreprise ? Direct Attach Flash (PCIe adapters, tiroir SSDs) temps de rponse IO optimiss, hautes performances, dans le serveur Baie de stockage classique Inconvnients: performances limites, consommation lectrique, place au sol 0,02ms 1 10 ms Diffrentes classes de stockage en technologie Flash Direct Attach Flash Inconvnients: cher, ddi, limit en capacit (nombre demplacements PCI), donnes difficiles protger, non mutualisable Baie de stockage classique (Disques durs et SSD) Haut niveau de fonctionnalits, avec forte capacit 14
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  • Direct Attach All Flash Arrays Hybrid Storage Systems IBM FlashSystem apporte la performance extrme, de trs faible temps de rponse, une disponibilit de type enterprise 0,1 ms 1 10 ms 0,02ms Acclrer les applications critiques, Utiliser la pleine performance des serveurs 15 150-200 s Latency
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  • FlashSystems en quelques mots External Interfaces (FC, IB) RAID Controllers Flash Modules FlashSystem 720 w/ RAID Sequential read (256 KB) GB/s 3.3 GB/s (FC); 5 GB/s (IB) Sequential Write (256 KB) GB/s 3.3 GB/s (FC); 4 GB/s (IB) 100% Random Reads (4 KB) IOPS 525k 70-30 Random Read- Write (4 KB) IOPS 450k Max random write (4KB) IOPS 400k Size / KW1RU / 300W Une conception axe sur la performance : Fonctions microcodes. Absence de fonctions avances logicielles : Rplication, Snapshots, compression,Thin provisioning
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  • Impact de la latence du stockage sur le rendement applicatif Temps de service dun I/O sur Disque cot application 1. Demande d I/O ~ 100 s 2. Attente des donnes~ 5,000 s 3. Traite l I/O ~ 100 s Temps total cot application = 200 s + 5,000 s = 5,200 s Rendement applicatif = 200 / 5,200 = ~4% Time Processing ~100 s Waiting ~5,000 s 1 I/O Request CPU State Time Processing ~100 s Waiting ~200 s 1 I/O Request CPU State Temps de service dun I/O sur FlashSystems cot application 1. Demande d I/O ~ 100 s 2. Attente des donnes~ 200 s 3. Traite l I/O ~ 100 s Temps total cot application = 200 s + 200 s = 400 s Rendement applicatif = 200 / 400 = 50% Rendement applicatif X 12 simplement en changeant la latence du stockage Temps de service dun I/O sur SSD cot application Attente des donnes~ 1,000 s Temps total cot application = 200 s + 1,000 s = 1,200 s Rendement applicatif = 200 / 1,200 = ~17% 17 85% Reduction In batch processing times 90% Reduction In OLTP times
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  • $ / IOPS EnergieSpace IBM FlashSystem 2500disques + 128 SSDs 5000 disques 11x moins 80x moins 37x moins IBM FlashSystem 2500 disques + 128 SSDs 5,000 disques IBM FlashSystem 2500 disques + 128 SSDs 5,000 disques Economie dnergie et de place au sol Pour un mme besoin, 3 rponses trs diffrentes en terme dimpact environnemental entre : FlashSystem SSD + disques Disques Test Power/DB2 : 1.3 Million IOPS, 43K+ Transactions per second,13K Updates per second 80% Reduction Energy Usage 75% Footprint Reduction Store one petabyte in a single floor tile. Add compression and add up to 100% more
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  • Une mmoire Flash est un stockage lectronique,non volatile, qui peut tre lectriquement effac (Erase) puis reprogramm (Program). Un chip NAND ne suse pas en lecture mais suse en criture. Sa dure de vie diminue donc au fur et mesure des critures. Le 1er cycle de P/E (Program/Erase) intervient ds le 2nd cycle dcriture. La dure de vie des chips est lie la technologie utilise. MLC (3 000 cycles P/E maximum par bit) eMLC (30 000 cycles P/E maximum par bit) SLC (100 000 cycles P/E maximum par bit) IBM Flashsystem est de technologie eMLC (810/820) ou SLC (710/720). Des techniques comme le wear leveling et loverprovisioning permettent de prolonger la dure de vie des baies Flash. Qualit et dure de vie des Flash NAND
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  • Dure de vie maximale (cycles dcritures). 1 Capacit de la baie Flash Exemple avec 5 TB Flash System 5 TB = 5x10^12 Octets = 40.000.000.000.000 bits. 2 Nombre de cycles P/E maximum par bit 100.000 pour SLC (model 7xx) 30.000 pour eMLC (model 8xx) 3.000 pour MLC (non utilis par IBM, mais par certains de ses concurrents). 3 Calcul du nombre maximum de cycles P/E de la baie Flash Exemple pour 5 TB SLC (model 710) : 40.000.000.000.000 x 100.000 = 4.000.000.000.000.000.000 P/E cycles (ou writable Bits). 4 Besoins du client en terme dcritures / jour. Exemple : 1 GB/sec = 1x8x10^9x3600x24 = 86 TB/jour = 691.200.000.000.000 bits par jour 5 Calcul de la dure de vie en fonction du workload client 4.000.000.000.000.000.000 divis par 691.200.000.000.000 donne 5 787 jours soit 16 ans Baie Flash de 5TBSLCeMLCMLC Dbit soutenu critures GB/s maximum pour une dure de vie de 3 ans 5,3GB/s1,6GB/s0,2GB/s Dure dutilisation avant dgradation si 1GB/s soutenu en criture. Environ 16 ansEnviron 5 ans173 jours NB : La technologie MLC ncessite plus de capacit pour avoir une dure de vie acceptable
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  • Variable Stripe RAID (VSR) 16 Planes 10 Chips FAIL Patented Variable Stripe RAID allows RAID stripe sizes to vary. VSR uses Overprovisioning space to effectively handle failures and avoid requiring maintenance. If one die fails in a ten-chip stripe, only the failed die is bypassed, and then data is restriped across the remaining nine chips. No system rebuild needed! Optional Flash module spare for 710/810.
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  • Form Factor SSD Flash failure = Disk failure Requires top-level RAID Relatively frequent hot-swaps Enterprise Flash Drive Flash failure = Degraded state within module Performance impact on RAID set Hot-swap to resolve IBM FlashSystem with VSR Preserves Flash life Preserves performance Re-parity data in microseconds Parity No Parity Less maintenance touches while still preserving the life, protection, and performance of the Day-1 experience Avantages de VSR : ne pas ncessiter darrt pour maintenance et avoir toujours la performance optimale
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  • Diffrences entre les modles FlashSystem x10 et x20 FlashSystem 710/810 FlashSystem 720/820 1D RAID across Flash chips No Flash Hot-Swap Flash Board capacity (710: 250 GB * 810: 500 GB) Flash Module capacity = 1 Flash Board Incremental Capacities 4-20 Flash Modules, upgrade 4 Modules (710: 1/2/3/4/5 TB * 810: 2/4/6/8/10 TB) 2D RAID across Flash chips & Flash Modules Flash Module Hot-Swap Flash Board capacity (720: 500 GB * 820: 1 TB) Flash Module capacity = 1 or 2 Flash Board No capacity upgrade (720: 5 ou 10 TB * 820: 10 ou 20 TB)
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  • Proposition de valeur dIBM FlashSystem 85% Reduction In batch processing times 90% Reduction In OLTP times150-200 s Latency 80% Reduction Energy Usage 75% Footprint Reduction Store one petabyte in a single floor tile. Add compression and add up to 100% more Enterprise Reliability High Availability, 2D Flash RAID TM and Variable Stripe RAID TM
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  • Smarter Storage for Smarter Computing: Whats Next. Ready Now IBM FlashSystem Enterprise Storage in microseconds, not milliseconds 1 La stratgie IBM sur la technologie Flash 2 La proposition de valeur de FlashSystem 3 Exemples de mise en uvre 4 Gains FlashSystems et retour dexpriences 5 FlashSystems dans un environnement IBM i 6 Points techniques
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