spainter_vfx - stock.adobe.com
Wie Western Digital mit OpenFlex NVMe-oF vorantreiben will
Flexible, Composable Architektur und hoch-performante NVMe-oF-Technologie soll die OpenFlex-Plattform zu einer leistungsstarken und offenen Alternative zu HCI-Systemen machen.
Das Unternehmen Western Digital führte bereits 2018 seine OpenFlex-Plattform am Markt ein und war damit einer der ersten Hersteller, die eine Composible Architecture (zusammenstellbare Architektur) mit Produktreife vorstellen.
Darüber hinaus setzt das Unternehmen auf eine andere innovative – und noch recht junge – Technologie: NVMe-oF. Innerhalb der letzten drei Jahre wurden einige Erweiterungen am Produkt vorgenommen, auf die wir hier eingehen. Generell kann gesagt werden, dass die OpenFlex-Produktlinie darauf abzielt, eine leistungsstarke Alternative für hyperkonvergente System zu bieten, mit besserem Preis-Leistungs-Verhältnis und mehr Flexibilität.
Die OpenFlex-Plattform im Überblick
Die Produktfamilie besteht aus verschiedenen Modellen. Zum einen gibt es das OpenFlex E3000 und OpenFlex F3200, zum anderen bietet der Hersteller das Modell OpenFlex Data24, das erst Mitte 2020 seine Markteinführung erhielt.
Das Besondere aller drei Modelle ist, dass sie NVMe-oF-Technologie auf Ethernet-Basis ausgestattet sind und die Open Composable Infrastructure (OCI) über ein spezielles API unterstützen. Genutzt wird hier das RoCE V1/V2 Protokoll. Die Wahl fiel auf RoCE, da hiermit laut Herstellerangaben die allgemeine Latenz um die Hälfte verringert werden kann.
Die Open Composable API wurde für die Kompatibilität von Rechenzentren entwickelt. Sie baut auf bestehenden Industriestandards auf und nutzt die Funktionen dieser Standards sowie Praktiken aus proprietären Verwaltungsprotokollen.
Im Data24-System agiert zudem ein NVMe-oF-Controller. Die Systeme sollen durch Fabric-Attached eine höhere Leistung als Direct-Attached-Systeme bieten und durch ihre Zusammenstellbarkeit (Composability) auch mehr Flexibilität ins Rechenzentrum bringen als hyperkonvergente Lösungen. Hierfür wurden die Compute und Storage physisch voneinander getrennt und als virtualisiert als geteilte Ressourcen dargestellt.
Die Modelle E3000 und F3200 haben ein Rack-Gehäuse von drei Höheneinheiten und verfügen über je zehn Speichermodule. Das kleinste Speichermodul bietet eine Kapazität von 12,8 Terabyte und eine DWPD-Rate (Drive Writes Per Day) von 2. Die DWPD gibt an, wie oft eine SSD pro Tag in ihrer gesamten Lebensdauer überschrieben werden kann.
Das größte Speichermodul (von sechs verfügbaren) fasst 61,4 Terabyte und erlaubt 0,8 DWPD. Je nach Systemkonfiguration lässt sich eine Kapazität von insgesamt 614 Terabyte erreichen. Abhängig vom Speichermodul liegen die Latenzzeiten zwischen 39 μs und 47,2 μs. Eine Skalierung lässt sich auf Gehäuse- oder Modulebene umsetzen.
Die beiden Modelle nutzen die Ultrastar DC SN640 als Speichermedium. Die NVMe-SSD bietet verschiedene Kapazitätsgrößen und Stabilitätslevel. Mit ihnen sollen sich bis zu 307.000 gemischte IOPS erreichen lassen, wobei 70 Prozent davon Leseprozesse sind.
Die Systeme können entweder in einer Direktverbindung mit zwei Servern verbunden werden oder über eine Ethernet-Fabric mehrere Nodes ansprechen – bis zu 2.560 Volumes/Namensräume sind realisierbar. Zusammen mit verschiedenen Partnern lassen sich unterschiedliche Einsatzzwecke bedienen. Mit LinBit LinStor stehen beispielsweise virtuelle SAN-Volumes mit synchroner Replikation dem Anwender zur Verfügung. Mit MinIO stellen die beiden OpenFlex-Modelle Object Storage bereit und mittels WekaIO sind hoch-performante parallele File-System-Prozesse umsetzbar. Darüber hinaus bietet OpenFlex auch Unterstützung für VMware.
Western Digital stellt eine User Guide online zur Verfügung, mit dem sich interessierte Anwender einen Überblick über die Systeme E3000 und F3200 verschaffen können.
Das OpenFlex Data24 ist das jüngste Mitglied der Produktfamilie und stellt ein JBOF (Just a Bunch of Flash) dar, das aus der SSD Ultrastar DC SN840 und dem internen NVMe-oF-Controller RapidFlex zusammengesetzt ist. Mit dieser Lösung sollen Anwender NVME-Flash über eine Ethernet-Fabric mit niedrigen Latenzzeiten von mehreren Hosts adressieren können.
Das Modell verfügt über 24 SSD-Einschübe und ist zwei Höheneinheiten groß. Die SSDs haben einen U.2-Formfaktor von 2,5 Zoll und basiert auf der 3D-TLC-NAND-Technologie mit 96 Layern. Der darauf vertikal verbaute RapidFlex-Controller ermöglicht den direkten Anschluss von bis zu sechs Hosts über 100-GBit-Ethernet, ohne zusätzlichen Switch. Damit soll eine Latenz von unter 500 Nanosekunden möglich sein.
Die SSDs bieten laut Herstellerangaben bis zu 780.000 IOPS im zufälligen (Random) Lese- und 257.000 IOPS im Schreibmodus. Die Datentransferraten liegen bei bis zu 3.311 Mebibyte pro Sekunde. An Kapazitäten sind 15,36 Terabyte und 6,4 Terabyte verfügbar. Es sind darüber hinaus drei DWPD möglich und die MTBF (Mean Time Between Failure) ist mit 2,5 Millionen Stunden angegeben. Das gesamte System soll über 13 Millionen IOPS und 70 GByte/s an Datendurchsatz ermöglichen.
Ebenso wie seine Modellbrüder kann das OpenFlex Data24 mittels Partnerlösungen in unterschiedlichen Einsatzszenarien installiert werden. Das weiterhin wachsende Ökosystem an Partnern ist auch ein Teil des Composability-Ansatzes des Anbieters, weil dadurch unterschiedliche Konfigurationen umgesetzt werden können.
Neben dem Zugriff auf NAND-Flash-Medien über NVMe-oF ermöglicht OpenFlex auch den Zugriff auf Festplatten und andere IT-Komponenten wie GPUs, FPGAs und sogar Tape über NVMe-of, so dass der gesamte Speicher des Rechenzentrums auf die gleiche Weise angesprochen werden kann.
Die Open Composable API (OCAPI)
Die Open Composable API ist eine RESTful-Schnittstelle für OpenFlex, die eine Unified Fabric Control Plane für Storage Fabric Devices ermöglicht. Damit lassen sich in Zukunft disaggregierte Speicherressourcen – mit Rechenleistung, Netzwerk und Memory – zu virtuellen Systemen zusammenstellen. Diese virtuellen Systeme werden dynamisch der richtigen Anwendung zur richtigen Zeit zur Verfügung gestellt, so dass SLAs automatisch erfüllt werden können. Über das API lassen sich folgende Funktionen umsetzen:
- Volume-Management (Namensräume erstellen/ändern/löschen, Medien formatieren)
- Überwachen von Hardwaresensoren (Temperaturen, Spannungen, Lüfterdrehzahlen, Hardwarestatus)
- Hardware konfigurieren (Firmware aktualisieren, einzelne Komponenten neu starten, LEDs aktivieren)
- Leistung überwachen (Statistiken, Bandbreite, IOPS, Latenz)
- Erfassen von Inventardaten (Seriennummer, Teilenummer, etc.)
- Erfassen von Log-Informationen
- Richtlinien konfigurieren (Benutzerzugriffslisten, Authentifizierung, LUN-Maskierung, HTTPS/TLS-Verschlüsselung/Sicherheit mit Zertifikat/Schlüssel-Einstellungen)
- Selbsterkennung anderer lokal verfügbarer Ressourcen, die über die OpenComposableAPI für OpenFlex konfigurierbar sind
NVMe-oF nach vorne bringen
Western Digital hat bereits betont, für den Enterprise-Bereich keine neuen Speichermedien mehr mit SATA oder SAS, sondern nur noch mit NVMe-oF auszustatten. Das Unternehmen sieht einen sicheren Trend, dass in diesem Einsatzfeld diese Technologie nicht nur Fuß fassen, sondern die älteren Schnittstellen ablösen wird. Durch die Einführung der OpenFlex-Plattform verdeutlicht der Anbieter diese Position und erhält Rückenwind von zahlreichen Partnern, die ihrerseits die Lösung mit ihrer Software beziehungsweise Anwendungen unterstützen und somit weitere Mehrwerte für die Anwender ins Spiel bringen.
Das Konzept erscheint schlüssig und die verfügbaren Produkte scheinen einen Nerv zu treffen: hohe Kapazitäten, schnelle Leistung und geringe Latenz gepaart mit bezahlbarer Basistechnologie. Vielleicht wird WD einen etwas längeren Atem brauchen, bis diese Art Lösungen, respektive die NVMe-oF-Technologie, wirklich in voller Breite eingesetzt wird, aber es wird sich letztlich lohnen, auf diesen Ansatz gesetzt zu haben.
