Компания Pliops, разработавшая собственный вариант DPU-ускорителя XDP, объявила о расширении его функциональности. Нововведения должны повысить производительность NVMe SSD, продлить им жизнь и ускорить процесс восстановления в случае сбоя. Анонс Pliops говорит о новых службах XDP-RAIDplus, XDP-AccelDB и XDP-AccelKV, назначение которых понятно из названия.

XDP-RAIDplus предназначена для максимизации скорости ввода-вывода накопителей с интерфейсом NVMe, а также позволяет создавать защищённые массивы без потери эффективной ёмкости. Заявляется о 26,6 % прироста по объёму при использовании 6 дисков ёмкостью 15 Тбайт в сравнении с обычным RAID5. При этом в случае сбоя ускоритель перестраивает массив только в части, затронутой отказавшим и заменённым накопителем, а не целиком, что ускоряет процесс перестройки на 65 %, при этом меньше страдает производительность и минимизируется время простоя. Благодаря сочетанию этих функций стоимость владения флеш-массивом может снижаться на величину до 50 %.

Преимущества XDP-RAIDplus в сравнении с классическими решениями. Источник: Pliops

Функция XDP-AccelDB представляет собой движок-ускоритель для СУБД (MySQL/MariaDB, MongoDB) и программно определяемых хранилищ. Движок поддерживает атомарную запись, умную буферизацию и выравнивание данных, что позволяет говорить о 3,2-кратном увеличении количества транзакций за единицу времени, а также о трёхкратном снижении латентности. Наконец, XDP-AccelKV — ускоритель Key-Value хранилищ, предназначенный для решений типа RocksDB или WiredTiger. В сравнении с полностью программными решениями он, как утверждается, способен повысить производительность на порядок.

Израильская компания Pliops в рамках очередного раунда (D) инвестиций получила $100 млн. В этом раунде к прежним инвесторам примкнули Koch Disruptive Technologies (KDT), SK Hynix, State of Mind Ventures, а также глава Walden International и председатель правления Cadence Лип-Бу Тан (Lip-Bu Tan), недавно присоединившийся к совету директоров Intel.

Компания Pliops была основана в 2017 году специалистами в области хранения данных. Впоследствии к стартапу присоединился основатель Mellanox, покинувший последнюю вскоре после того, как она была поглощена NVIDIA. На текущий момент Pliops суммарно получила около $215 млн инвестиций, причём предыдущий раунд ($65 млн) был завершён только в прошлом году. В число инвесторов компании входят AMD, Intel Capital, NVIDIA, SoftBank Ventures Asia, Western Digital и др.

Источник: Pliops

Pliops разрабатывает сопроцессоры серии XDP, предназначенные, в частности, для ускорения работы Key-Value СУБД на флеш-массивах. Но в будущем возможности этих DPU будут расширены — решения следующего поколения выйдут уже в 2023 году. Полученные в раунде D средства компания потратит на освоение рынка США. Компания надеется привлечь корпоративных заказчиков, гиперскейлеров и разработчиков HPC-решений. Правда, как сообщает местное издание CTech, в отделе продаж и маркетинга были проведены сокращения персонала.

В прошлом году компания Pliops представила свой вариант «сопроцессора данных», ускоритель под названием XDP Extreme. Это решение не относится к классу «умных NIC», оно целиком ориентировано на ускорение работы KV-хранилищ с флеш-массивами. А сегодня компания объявила о сотрудничестве с крупным провайдером облачных услуг phoenixNAP.

Данный поставщик услуг теперь предлагает bare-metal системы, оснащённые ускорителями XDP Extreme. Развёртывание таких инстансов занимает считанные минуты. Данный DPU позволяет практически полностью устранить все «бутылочные горлышки», связанные с обслуживанием подсистемы хранения данных. В некоторых случаях выигрыш достигает 10x, а в случае сбоя RAID5/6 реконструкция массива проходит в 5 раз быстрее. Кроме того, DPU повышает защищённость хранилища.

Преимущества XDP Extreme. Источник: Pliops

Также возросла надёжность использования флеш-накопителей, и даже для QLC заявлено увеличение срока службы: по сравнению с системой без DPU XDP оно может вырасти в некоторых случаях в 7 раз. Использование фирменных API и утилит облегчит управление нагрузками. Новая услуга доступна по модели pay-per-use, с возможностью резервирования на срок от месяца до года.

Концепция сопроцессора данных (DPU) продолжает набирать популярность — анонсы новых решений в этой области следуют один за другим. Компания Pliops, ранее представившая ускоритель для СУБД, представила свой новый продукт — XDP Extreme, который имеет более широкую сферу применения и предназначен для разгрузки процессоров современных систем хранения данных, целиком построенных на энергонезависимой памяти.

Внешне новинка выглядит как обычная плата расширения с разъёмом PCIe x8, в основе лежит мощная ПЛИС производства Xilinx. В будущем компания планирует заменить её на более экономичный ASIC-вариант. У XDP Extreme нет сетевых портов, вместо этого разработчики сконцентрировали свои усилия на ускорении общих для СХД задач и повышении эффективности использования пула флеш-памяти.

XDP использует так называемый KV Storage Engine — движок, работающий с Key-Value данными. За счёт фирменного API обеспечена совместимость со всеми приложениями, которые используют KV-подход. Уровнем ниже всё так же находится NVMe, как протокол, наиболее отвечающий устройствам на базе флеш-памяти. KV Storage Engine берёт на себя всю обработку ключей БД, включая их сортировку, индексацию и сборку мусора, а значит, этим не придётся заниматься центральным процессорам системы. Также ускоритель обеспечивает разгрузку ЦП при сжатии, отвечает за защиту от сбоев SSD и выполняет шифрование томов с использованием AES-256.

Востребованность XDP высока: KV-движки сегодня используются в подавляющем большинстве баз данных, также они применяются в комплексах машинной аналитики на базе Elastic или Hadoop и в распределённых файловых системах. Эффективность XDP Extreme, если верить данным Pliops, внушает уважение: даже на операциях чтения можно добиться двухкратного прироста линейной производительности, а выигрыш при записи может составлять и три-четыре раза. Более того, флеш-массив под управлением XDP оказывается быстрее, нежели классический RAID0. А снижение коэффициента усиления записи (write amplification) позволяет использовать недорогую, но априори менее надёжную память QLC. Впрочем, с Optane новый DPU тоже прекрасно работает.

Фактически, компания говорит о производительности, сопоставимой с решениями на базе DRAM, но с куда более низкой стоимостью владения. Экономия достигается и за счёт более эффективного использования SSD: в частности, при равном уровне надёжности с классическим массивом RAID 10, система на базе Pliops XDP позволяет обойтись меньшим количеством серверов и накопителей, что, естественно, отразится и на стоимости. Поставки новых ускорителей Pliops XDP Extreme уже развёрнуты.

В Сети появились сообщения о том, что основатель Mellanox Эяль Вальдман (Eyal Waldman, на фото ниже) вошёл в совет директоров Pliops, израильского стартапа в области технологий хранения данных. Ожидается, что он будет способствовать работе Pliops, оказывая помощь в масштабировании её технологию для новых вариантов использования.

В его обязанности будет входить предоставление консультаций по финансовым вопросам, персоналу и общей стратегии, а также общение с ключевыми клиентами и партнёрами Pliops.

«Pliops — одна из тех компаний, которые способны добиться огромного влияния. Это переломный момент для ЦОД, и я с нетерпением жду возможности поработать с командой Pliops в ходе внедрения её технологии», — сказал Вальдман, бывший генеральный директор компании Mellanox, которая была приобретена в прошлом году NVIDIA за $6,9 млрд. Он покинул NVIDIA в ноябре.

По словам Вальдмана, «Pliops решает самые сложные проблемы, которые волнуют архитекторов центров обработки данных, а именно: противоречивые тенденции стремительного роста объёмов данных, хранящихся на быстрых флеш-носителях, которые в конечном итоге ограничены недостаточными вычислительными ресурсами».

На сегодняшний день Pliops получила $40 млн инвестиций. Компания занимается созданием сопроцессора хранения данных (storage processing unit, SPU), который считается подкатегорией нового класса сопроцессоров для обработки данных (data processing unit, DPU). Первоначально компания планировала запуск продукта на середину 2019 года, но сейчас направила образцы SPU ряду клиентов. Как ожидается, они появятся на рынке в первом квартале 2021 года.

Опыт работы Вальдмана в Mellanox, а также связи и ноу-хау могут помочь Pliops в обостряющейся конкурентной борьбе. В частности, Pliops придётся бороться с VMware и NVIDIA, реализующими проект Project Monterey DPU. На этой неделе NVIDIA также сообщила о планах добавить функции контроллера хранилища в Bluefield.

Кроме того, Pliops SPU похож на концепцию другого стартапа, Nebulon и его SPU, который имеет облачно-управляемую и определяемую архитектуру программного обеспечения (defined software architecture). Nebulon заявила, что привлекла HPE и Supermicro в качестве OEM-партнёров.

Компания Pliops ещё молода: она была основана в 2017 году выходцами из Samsung, M-Systems и XtremIO; все основатели являются специалистами в области СХД и энергонезависимой памяти. В 2019 году Pliops получила существенный объём инвестиций от Mellanox. А в 2020 году компания анонсирует свой новейший продукт — сопроцессор, берущий на себя тяжёлые задачи по работе с флеш-памятью.

Подобные чипы разрабатывают многие, но Pliops обещает, что её решение ускорит работу с такого рода памятью более чем в 10 раз. Впервые технология была продемонстрирована на саммите Flash Memory 2019, и вот, наконец, концепция обратилась в реальный осязаемый продукт, доступный к приобретению.

Решение Pliops достаточно необычное: это не контроллер NAND-массива, а именно сопроцессор-ускоритель, выполненный в виде отдельной платы с разъёмом PCI Express и берущий на себя всю работу по обслуживанию массивов SSD. И делает это новый ускоритель максимально эффективно: серьёзные флеш-СХД могут нагружать хост-процессоры весьма сильно, но решение Pliops позволяет решить эту проблему.

Особенно сильно эффект проявится в системах, используемых для работы с базами данных. Pliops объясняет это тем, что СУБД, будь то реляционные или NoSQL, традиционно разделяют непосредственно данные и ключи или индексы. А отдельная единица хранения данных имеет переменный размер, и эта структура не слишком хорошо сочетатся с традиционными устройствами хранения данных, у которых размер блока фиксирован.

Если в случае с обычными HDD вычислительная нагрузка невелика, поскольку случайных операций такие устройства выдают немного (в районе сотен), то твердотельные накопители, способные выдать 500 тысяч IOPS и более, создают и серьёзную вычислительную нагрузку, «утрамбовывая» вариабельные блоки данных в свой жёсткий формат. К этому добавляет проблем использование сжатия данных, которое тоже создаёт нагрузку.

Сопроцессор, разработанный Pliops и получивший название PSP, как раз и призван взять на себя все обязанности по работе с данными в формате Key:Value (KV), что особенно важно в крупных СХД, работающих с огромными массивами БД. Немаловажно то, что сопроцессор Pliops делает свою работу полностью прозрачно и не требует модификации программного обеспечения пользователя.

Со стороны ПО он выглядит, как обычный блочный SSD, однако за счёт аппаратного акселератора работа с базами данных может ускориться более, чем в 10 раз, а время отклика — параметр также весьма немаловажный, когда речь заходит о БД — снизится еще сильнее, в 100 раз. Новинка уже прошла предварительную проверку более чем у десяти крупных провайдеров облачных и корпоративных услуг по хранению данных и запуску БД.

Сопроцессор PSP позволяет использовать обычные недорогие SSD (даже с QLC-памятью) а это уменьшает стоимость владения на величину до 90%, поскольку крупные специализированные твердотельные СХД всё ещё очень дороги. Pliops PSP ускоряет работу с MySQL, MariaDB, mogoDB, Redis, Oracle, Apache Spark и Cassandra и системы на его основе прекрасно масштабируются.

Разработчики PSP полагают, что данного рода сопроцессоры образуют отдельный популярный класс устройств, подобно тому, как это случилось с графическими процессорами и сейчас происходит с тензорными ускорителями. Что ж, у Pliops есть все шансы стать в сфере работы с All-Flash СХД тем, чем стала NVIDIA в области ускорения машинного интеллекта.

Естественно, это далеко не первый проект по ускорению работы SSD вообще и оптимизации их для СУБД в частности. Например, у Samsung есть экспериментальный продукт KV Stacks — Key:Value SSD, созданный специально для баз данных одноимённого типа. Другие проекты зачастую опираются на FPGA. Та же Samsung совместно с Xilinx представила SmartSSD, обрабатывающий часть данных непосредственно на накопителе. А SmartIOPS уже не первый год поставляет SSD с фирменным контролером на базе ПЛИС.

Вероятно, следующим большим шагом станет массовое внедрение зонирования, которое подходит для HDD с SMR и уже включено в стандарт NVMe, и «вынос» FTL (Flash Translation Layer) за пределы отдельного накопителя с программной или аппаратной эмуляцией FTL на уровней всей СХД сразу.