IBM FlashSystem A9000 สตอเรจแบบแฟลชที่เหนือกว่าด้วยเทคโนโลยี เร็วกว่า SSD ทั่วไป

เมื่อพูดถึงระบบสตอเรจสำหรับองค์กรในปัจจุบัน เรากำลังอยู่ระหว่างการเปลี่ยนผ่านจากสตอเรจแบบดิสก์ มาเป็นสตอเรจแบบแฟลช ซึ่งมีข้อดีกว่ากันชัดเจนเรื่องประสิทธิภาพ ในขณะที่ประเด็นเรื่องความจุต่อราคาที่เคยเป็นจุดอ่อน ก็กำลังหายไปเพราะราคาของสตอเรจแบบแฟลชลดลงเรื่อยๆ ตลอดเวลา

อย่างไรก็ตาม สตอเรจแบบแฟลชเองก็มีหลากหลายระดับ ซึ่ง IBM ในฐานะผู้นำตลาดสตอเรจแบบแฟลชก็มี FlashSystem A9000 ที่ให้ประสิทธิภาพสูงสุด อ่านเขียนข้อมูลได้เร็วกว่าแฟลชแบบ SSD ทั่วไป และใกล้ขึ้นไปเทียบชั้นหน่วยความจำแบบ DRAM แล้ว



รู้จัก IBM FlashSystem


ที่มาที่ไปของ IBM FlashSystem เกิดจาก IBM พยากรณ์เทคโนโลยีในอนาคต พบว่าเทคโนโลยี cognitive computing จะกลายเป็นเรื่องสำคัญ การประมวลผลข้อมูลจะมีความต้องการเพิ่มทั้งในแง่ความจุ (เก็บข้อมูลมากๆ big data) และประสิทธิภาพ (วิเคราะห์ข้อมูลได้ผลรวดเร็ว)

แต่ถ้าดูข้อจำกัดด้านฮาร์ดแวร์ พบว่าสตอเรจยังเป็นคอขวดสำคัญ โดยเฉพาะฮาร์ดดิสก์ที่มาถึงขีดจำกัดด้านความเร็วแล้ว ถ้าเทียบกับอุปกรณ์ประเภทอื่นไม่ว่าจะเป็นซีพียู แรม ระบบเครือข่าย ต่างพัฒนาขึ้นอย่างมาก ดังนั้น IBM จึงหาวิธีพัฒนาให้ดิสก์ทำงานได้เร็วขึ้นให้จงได้

Flash ไม่ได้มีแต่ SSD


ทางออกที่บริษัทอื่นๆ ใช้กันคือ SSD หรือ Solid Stage Drive แต่ IBM กลับยังมองว่ามันเร็วไม่พอ ความเร็ว (latency) ยังเป็นระบบ millisecond (ms) และขาดฟีเจอร์สำคัญๆ สำหรับตลาดองค์กรอย่างการตรวจเช็คข้อมูลผิดพลาด (error correction code หรือ ECC) อีกทั้งมีอายุการใช้งานจำกัดตามจำนวนครั้งของการเขียนข้อมูล

IBM มองว่าปัญหาของ SSD เกิดจากข้อจำกัดในการออกแบบที่ยังยึดตามฟอร์มแฟคเตอร์ของฮาร์ดดิสก์ ระบบคอนโทรลเลอร์จึงกลายเป็นคอขวด

ทางออกของ IBM จึงเป็นการพัฒนาเทคโนโลยีสตอเรจแบบแฟลชของตัวเองขึ้นมาใหม่หมด โดยจับมือเป็นพันธมิตรกับบริษัท Micron นำชิปหน่วยความจำ NAND ที่เรียกว่า FortisFlash มาใช้งานโดยตรง ผลคืออุปกรณ์ชนิดใหม่มีหน้าตาเป็นเหมือนการ์ดอุปกรณ์เสริม แทนที่จะเป็นเหมือนดิสก์ทั่วไป มีชื่อเรียกว่า MicroLatency Module

ชื่อของ MicroLatency Module มาจากความเร็วระดับ microsecond (us) ถือว่าเร็วขึ้นกว่า SSD มาก และขึ้นไปใกล้เคียงกับ DRAM ที่มีความเร็วระดับ nanosecond (ns) แล้ว

IBM FlashCore รวมพลังเทคโนโลยีแฟลชสตอเรจ


เมื่อได้ตัวอุปกรณ์พื้นฐาน MicroLatency Module แล้ว IBM ก็นำมาสร้างเป็นชุดเทคโนโลยีสำหรับสตอเรจแบบแฟลช โดยใช้ชื่อว่า IBM FlashCore ซึ่งประกอบด้วยองค์ประกอบ 3 ส่วนดังนี้



IBM MicroLatency Module

ตัวโมดูลแต่ละชิ้นเป็นบอร์ด ที่ประกอบด้วยชิปหน่วยความจำ MLC NAND ที่ร่วมพัฒนากับ Micron และหน่วยประมวลผล FPGA ที่ทำงานช่วยเรื่องการอ่านเขียนข้อมูลแบบขนาน เพื่อเร่งความเร็วให้มากขึ้นกว่าเดิม (ตอนนี้ทำได้ที่ระดับ 90 micro second เร็วที่สุดในท้องตลาด) รวมถึงช่วยเรื่องการเข้ารหัสข้อมูลตอนเขียนลงแฟลชด้วย

Hardware Accelerated I/O

แก้ปัญหาเรื่องคอนโทรลเลอร์แบบดั้งเดิมทำงานช้า IBM จึงพัฒนาระบบ I/O ที่เร็วกว่าขึ้นมาทดแทน โดยนำระบบ crossbar switch หรือ XBAR ที่ใช้ในเซิร์ฟเวอร์สถาปัตยกรรม POWER มาประยุกต์ใช้งาน สามารถอ่านเขียนข้อมูลได้พร้อมกัน (non blocking) และมี hardware RAID ในตัว ไม่ต้องไปทำ RAID เพิ่มที่ระดับซอฟต์แวร์อีกชั้น

Advanced Flash Management

เทคโนโลยีอื่นๆ ที่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพและเสถียรภาพของสตอเรจ เช่น ระบบ ECC (error correction code) แก้ไขข้อมูลที่ผิดพลาดอัตโนมัติ, การทำ RAID สองมิติ (ภายในตัวแฟลชเอง และระหว่างแฟลชแต่ละลูก ถ้าสตอเรจพังบางจุดสามารถย้ายโซนเขียนได้ ไม่ต้องเปลี่ยนทั้งลูก), Advanced Wear Leveling ช่วยกระจายการเขียนข้อมูลแต่ละจุดให้สม่ำเสมอ ยืดอายุการใช้งานของแฟลชโดยรวม

IBM FlashSystem 900


เมื่อเทคโนโลยีพร้อม ก็ได้เวลาพัฒนาออกมาเป็นผลิตภัณฑ์สตอเรจ โดย IBM ใช้ชื่อว่า IBM FlashSystem 900 ซึ่งเป็นสตอเรจแบบแฟลชล้วน (All Flash) รุ่นพื้นฐาน ประสิทธิภาพของ IBM FlashSystem 900 สามารถทำอัตรา Read ได้ถึง 1.1 ล้าน IOPS ส่วนความเร็ว latency อยู่ที่ 90 micro sec สำหรับการเขียนข้อมูล และ 155 microsecond สำหรับการอ่านข้อมูล

ตัวอย่างลูกค้าในไทยที่ใช้ FlashSystem 900 คือบริษัท Solution One ที่ให้บริการระบบ USSD และ SMS กับบริษัทต่างๆ โดยเฉพาะบริษัทชาเขียวรายหนึ่ง ที่มีแคมเปญชิงโชคจากรหัสใต้ฝา สิ่งที่เกิดขึ้นคือมีผู้ร่วมชิงโชคจำนวนเพิ่มขึ้นทุกปี (600 ล้านฝาตลอดทั้งแคมเปญ หรือ 90 ล้านครั้งต่อวัน) ระบบต้องประมวลผลว่ารหัสที่ส่งมาไม่ซ้ำเดิม แล้วตอบกลับไปยังผู้ส่ง วันหนึ่งต้องประมวลผลข้อมูลเยอะมาก

สมัยก่อนที่คนร่วมสนุกไม่เยอะ สามารถใช้สตอเรจแบบธรรมดารองรับได้ แต่เมื่อคนใช้เพิ่มขึ้นเยอะ ทางธุรกิจต้องการให้เวลาตอบสนองรวดเร็วมากขึ้น บริษัทจึงเปลี่ยนมาใช้ FlashSystem ผลคือสามารถประมวลผลได้ในหลักนาทีเท่านั้น จากเดิมที่ต้องใช้เวลาเป็นชั่วโมง

IBM Spectrum Storage เพิ่มพลังสตอเรจด้วยซอฟต์แวร์


หลังจากประสบความสำเร็จกับ FlashSystem 900 รุ่นมาตรฐาน IBM จึงพัฒนาผลิตภัณฑ์ของตัวเองต่อไปให้มีความสามารถเพิ่มขึ้น โดยเพิ่มฟีเจอร์ด้านซอฟต์แวร์เข้ามา เดิมทีบริษัทมีชุดซอฟต์แวร์สำหรับสตอเรจองค์กรชื่อ IBM Spectrum Storage อยู่แล้ว จึงนำฟีเจอร์บางอย่างจาก IBM Spectrum Storage มาใส่เพิ่มด้วย



ในเดือนเมษายน 2016 ที่ผ่านมา IBM จึงเปิดตัวผลิตภัณฑ์กลุ่มแฟลชใหม่ IBM FlashSystem A9000 (และรุ่นย่อยคือ A9000R สำหรับงานที่ต้องการสเกลสูง) ที่มาแนะนำกันในบทความนี้ ดึงฟีเจอร์ด้าน software-defined block storage มาจากซอฟต์แวร์ IBM Spectrum Accelerate

IBM FlashSystem A9000 แฟลชสตอเรจสำหรับงานไฮบริดคลาวด์


ฟีเจอร์เด่นของ FlashSystem A9000/A9000R มีดังนี้



Data Deduction

ช่วยลดปริมาณข้อมูลที่ต้องเก็บลงสตอเรจ เพิ่มเนื้อที่การใช้งานให้มากขึ้น ใช้เทคนิคหลายอย่างร่วมกัน เช่น

• Pattern Removal ลดข้อมูลซ้ำซ้อนจากแพทเทิร์นข้อมูลแบบเดียวกัน
• Inline Deduplication ตรวจสอบว่าเก็บข้อมูลไฟล์นั้นไว้แล้วหรือไม่ ถ้าพบก็ไม่เก็บซ้ำ (เช่น ไฟล์แนบจากอีเมลที่ forward กันไปมา)
• Inline Compression การบีบอัดข้อมูลที่ระดับสตอเรจ
• Thin Provisioning การจองพื้นที่เก็บข้อมูลเฉพาะเท่าที่ใช้ ไม่เปลืองพื้นที่ว่างเสียเปล่า
• Space-efficient Snapshots การสร้าง snapshot ของแบ็คอัพ โดยประหยัดพื้นที่ใช้งาน

Interface: Simple Management

เนื่องจาก IBM FlashSystem ช่วยให้สตอเรจในอนาคตมีประสิทธิภาพมากขึ้น ผู้ดูแลระบบหนึ่งคนสามารถจัดการสตอเรจได้มากขึ้นกว่าเดิม จึงต้องมีอินเทอร์เฟซการควบคุมแบบใหม่ ที่เอื้อให้บริหารจัดการระบบได้มีประสิทธิภาพมากขึ้น ทำทุกอย่างได้จากหน้าจอเดียว

ผลงานการออกแบบหน้าจอรุ่นใหม่ ทำโดย IBM Design หน่วยงานด้านการดีไซน์ของ IBM ที่รวมเอาดีไซเนอร์จำนวนมากมาไว้ด้วยกัน



ฟีเจอร์ด้าน Deployment

ฟีเจอร์เหล่านี้ออกแบบมาเสริมการทำงานของผู้ดูแลระบบให้ทำงานง่ายขึ้น สามารถ deploy อุปกรณ์เข้าในระบบได้เร็ว ลดระยะเวลาการทำงาน อีกทั้งประสานงานกับระบบไอทีเดิมได้ง่าย ไม่ว่าจะใช้เทคโนโลยีฝั่ง Microsoft, VMware หรือ OpenStack ก็ตาม

ฟีเจอร์ด้าน Hyper-Scale สำหรับคลาวด์

นอกจากนี้ IBM FlashSystem A9000 ยังมีฟีเจอร์ด้านการขยายตัว (hyperscale) รองรับการย้ายข้อมูลระหว่างเครื่องโดยอัตโนมัติ และสามารถทำงานได้ทั้งสตอเรจที่อยู่ภายในองค์กร (on-premise), เครื่องที่วางอยู่นอกองค์กร (off-premise) และสตอเรจบนคลาวด์ สอดคล้องกับรูปแบบการใช้งานคลาวด์ขององค์กรในปัจจุบันที่มักเป็นไฮบริดคลาวด์

บทสรุป


IBM FlashSystem A9000/A9000R เป็นสตอเรจแบบแฟลชล้วน (all-flash) ที่ออกแบบมาเน้นเรื่องประสิทธิภาพ (จากเทคโนโลยี FlashCore) และความยืดหยุ่นในการใช้งาน (จากซอฟต์แวร์ Spectrum Accelerate) สามารถตอบโจทย์การใช้งานของแอพพลิเคชันขนาดใหญ่ที่เป็น mission critical และเน้นความรวดเร็วในการใช้งานเป็นสำคัญ สามารถตอบสนองความต้องการของภาคธุรกิจได้อย่างเห็นผล แต่ก็ยังคงความสะดวกสบายในการบริหารจัดการ

IBM FlashSystem A9000 มีขนาดเริ่มต้นที่ 60TB ขยายไปได้สูงสุด 300TB ส่วน A900R สำหรับงานสเกลขนาดใหญ่ เป็นการนำ A9000 มาต่อกันเป็นกริดในระบบเดียวกัน เริ่มต้นที่ขนาด 300TB และขยายได้สูงสุด 1800TB โดยราคาต่อความจุอาจถูกกว่าสตอเรจที่ใช้ดิสก์และเชื่อมต่อแบบ SAS ด้วยซ้ำ



หน้าตาของ IBM FlashSystem A9000 ตัวจริง



บทความนี้ได้รับการสนับสนุนโดย



Topics: IBMStorageEnterprise