Cược lớn vào trung tâm dữ liệu
Hàng núi dữ liệu hứa hẹn đem lại thông tin chuyên sâu và sự cải tiến giá trị cho các doanh nghiệp muốn định hướng lại và thiết kế lại kiến trúc hệ thống của mình. Nhưng các công ty không kiến trúc lại có thể sẽ thấy bản thân gặp khó khăn trong việc tránh bị chôn vùi trong dòng thác dữ liệu.
Tuy nhiên, vấn đề không chỉ nằm ở việc lưu trữ dữ liệu thô. Để duy trì khả năng cạnh tranh, các doanh nghiệp cần truy cập và xử lý tất cả lượng dữ liệu một cách nhanh chóng và hiệu quả về mặt chi phí, để thu thập thông tin chuyên sâu về doanh nghiệp, nghiên cứu, trí tuệ nhân tạo [AI] và các mục đích khác. Cả bộ nhớ và bộ lưu trữ đều cần thiết để đạt được mức độ xử lý này. Nhưng các công ty gặp khó khăn trong việc cân bằng giữa chi phí cao và sự hạn chế về các chức năng cũng như hiệu năng.
Thử thách này thậm chí còn khó khăn hơn vì cần phải sử dụng nhiều loại bộ nhớ và bộ lưu trữ khác nhau cho các khối lượng công việc khác nhau. Hơn nữa, nhiều công nghệ có thể được dùng kết hợp với nhau để đạt được sự cân bằng tối ưu giữa chi phí và hiệu năng.
Intel đang xử lý các thử thách này bằng các công nghệ bộ nhớ và bộ lưu trữ mới, giúp đem đến cho các doanh nghiệp sức mạnh để định nghĩa lại kiến trúc trung tâm dữ liệu của họ.
Chênh lệch về hệ thống bộ nhớ/bộ lưu trữ
Trước đây, các giải pháp bộ nhớ và bộ lưu trữ bị hạn chế bởi mật độ, hiệu năng và chi phí. Sự hạn chế này xảy ra ở tất cả các loại hình tổ chức, từ bán lẻ đến chính phủ, y tế đến tài chính. Ví dụ: nhà cung cấp dịch vụ đám mây [CSP] có thể gặp khó khăn trong việc hoàn thành các thỏa thuận cấp dịch vụ [SLA] khi lượng dữ liệu tăng lên. Các công ty dịch vụ tài chính có thể gặp phải những hạn chế về công suất và hiệu năng trong việc xử lý nhanh các khối lượng giao dịch lớn. Còn các công ty kinh doanh thì không thể bắt kịp nhu cầu phân tích trong bộ nhớ từ dữ liệu khách hàng, kho, mạng xã hội và Internet of Things [IoT] — chủ yếu là do chi phí cao và hạn chế về dung lượng RAM động [DRAM].
Để quản lý dữ liệu một cách hiệu quả, các doanh nghiệp cần phải chọn xem những bộ phận nào của kiến trúc phù hợp nhất với nhu cầu và ngân sách của họ. Đó không phải là một công việc dễ dàng, vì mỗi công nghệ trong hệ thống này đều có ưu và nhược điểm riêng:
- DRAM là lựa chọn lý tưởng để sở hữu hiệu năng mong muốn, nhưng lại đắt đỏ, không ổn định và hạn chế về khả năng nâng cấp.
- Bộ lưu trữ flash [NAND] thì ổn định và ít đắt hơn DRAM, nhưng lại thiếu hiệu năng của DRAM.
- Ổ đĩa cứng [HDD] xoay có dung lượng lưu trữ lớn với mức giá thấp nhất, nhưng ổ đĩa vật lý có những vấn đề rõ ràng về tổng chi phí sở hữu, chẳng hạn như mức độ tin cậy, yêu cầu về không gian thực tế, tản nhiệt và nguồn điện.
Nhìn chung, các phương án lưu trữ truyền thống này còn có những chênh lệch lớn về hệ thống bộ nhớ và bộ lưu trữ trong trung tâm dữ liệu, do đó làm hạn chế hiệu năng của các ứng dụng. Lượng dữ liệu ngày càng tăng cùng với nhu cầu truy cập nhiều hơn một cách nhanh chóng đã khiến vấn đề trở nên lớn hơn nữa.
Đặc biệt, có hai thiếu sót lớn về bộ nhớ và bộ lưu trữ mà các tổ chức đang tìm cách đổi mới trung tâm dữ liệu của họ cần lựa chọn:
- Giữa DRAM đắt nhưng dung lượng thấp và ổ cứng thể rắn [SSD] hoạt động bằng công nghệ NAND với giá hợp lý hơn.
- Giữa SSD NAND có tốc độ chậm hơn và HDD có chi phí thấp hơn, nhưng lại không đáng tin cậy bằng.
Các tổ chức chưa có phương án khả thi giúp cân bằng chi phí, dung lượng và hiệu năng để lấp đầy những thiếu sót này, cho đến hiện nay [xem Hình 1].
Hình 1. Hệ thống bộ nhớ và bộ lưu trữ truyền thống còn có những thiếu sót lớn về dung lượng, chi phí và hiệu năng
Giải quyết những chênh lệch bằng công nghệ của Intel®
Intel loại bỏ những thiếu sót về bộ nhớ và bộ lưu trữ ở trung tâm dữ liệu bằng các giải pháp được thiết kế để đem đến hiệu năng, dung lượng và sự tin cậy. Các giải pháp này có độ trễ thấp và giá trị vận hành cao hơn so với các phương án truyền thống. Các dòng sản phẩm này đặc biệt được thiết kế để khép lại những thiếu sót về chi phí và hiệu năng trong trung tâm dữ liệu nhờ sự linh động cho các tầng dữ liệu mới:
- Bộ nhớ liên tục Intel® Optane™ là một loại công nghệ bộ nhớ và bộ lưu trữ mới, với dung lượng cao, chi phí hợp lý và bền bỉ. Bộ nhớ này giúp các tổ chức lưu trữ lượng dữ liệu lớn hơn gần bộ xử lý hơn. Nhờ đó, họ có thể tối ưu các khối lượng công việc và dịch vụ nhằm giảm độ trễ và tăng hiệu năng.
- SSD Intel® Optane™ kết hợp các thuộc tính của bộ nhớ và bộ lưu trữ với công suất cao, độ trễ thấp, chất lượng dịch vụ cao [QoS] cùng độ bền cao.
- SSD Intel® QLC 3D NAND, chẳng hạn như SSD Intel® D5-P4320, có mật độ khối dữ liệu Peripheral Component Interconnect Express* [PCIe*] cao nhất trên thị trường, với một mức giá có thể khiến sản phẩm này trở thành lựa chọn lý tưởng thay thế cho HDD trong việc lưu trữ dữ liệu ít được truy cập hơn.
Những sản phẩm tiên tiến này giúp bạn định nghĩa lại các cấu hình trung tâm dữ liệu, nhằm xử lý các khối lượng công việc hiện đại và duy trì khả năng cạnh tranh của doanh nghiệp. Mỗi sản phẩm đều được mô tả chi tiết bên dưới, kèm theo ví dụ thực tế đối với lợi ích về hiệu năng, dung lượng và chi phí.
Công nghệ Intel® Optane™ tạo ra một tầng mới trong hệ thống dữ liệu
Các doanh nghiệp phải định hướng lại các giải pháp theo các cách chưa từng nghĩ đến trước đây, tiếp nhận các công nghệ mới và phát triển nhằm đáp ứng nhu cầu của khách hàng. Công nghệ Intel® Optane™ là một phương án lưu trữ mới và bất biến, hoạt động bằng công nghệ Intel® 3D Xpoint™ giúp hiện đại hóa kiến trúc trung tâm dữ liệu hiện có bằng một tầng mới trong hệ thống bộ nhớ và bộ lưu trữ, lấp đầy thiếu sót giữa bộ nhớ hiệu năng cao nhưng không ổn định và bộ lưu trữ NAND hiệu năng thấp hơn nhưng có chi phí hợp lý. Công nghệ Intel® Optane™ là công nghệ duy nhất kết hợp giữa độ trễ thấp, chất lượng dịch vụ [QoS] cao, độ bền cao và năng suất cao.
Hình 2. Công nghệ Intel® Optane™ kết hợp những lợi ích của DRAM với lợi ích của dung lượng từ SSD NAND
Công nghệ Intel® Optane™ lý tưởng để xử lý “dữ liệu công việc”: dữ liệu cần được lưu trữ gần CPU để truy cập nhanh. Dữ liệu công việc dùng để truy cập nhanh hơn nhiều vào nhiều dữ liệu hơn để phân tích theo thời gian thực, giao dịch tài chính, đặt vé máy bay và các tình huống khác cần thời gian đọc-phản hồi nhanh theo dự đoán—khi thời gian phản hồi trung bình không đủ hiệu quả. Trong dữ liệu công việc, hiệu năng nhất quán và có thể dự đoán được là yếu tố quan trọng ngay cả từ yêu cầu đầu tiên.
Cả bộ nhớ liên tục Intel® Optane™ và SSD Intel® Optane™ đều được thiết kế dựa trên công nghệ Intel® Optane™. Tuy nhiên, theo mô tả bên dưới, mỗi loại đều có kiểu dáng khác nhau và có thể dùng riêng hoặc kết hợp trong trung tâm dữ liệu để tạo ra các phương án bộ nhớ và bộ lưu trữ mới và tiên tiến cho doanh nghiệp.
Bộ nhớ liên tục Intel® Optane™ giúp bạn tăng dung lượng hoặc thay thế DRAM tốn kém
Bộ nhớ liên tục Intel® Optane™ là sản phẩm đột phá của ngành, lấp đầy thiếu sót giữa DRAM và SSD Intel® Optane™. Đối với các công ty phụ thuộc vào việc xử lý dữ liệu trong bộ nhớ, bộ nhớ liên tục Intel® Optane™ mở ra cánh cửa dẫn đến khả năng truy cập vào lượng dữ liệu “nóng” nhiều hơn cho AI, phân tích, điện toán hiệu năng cao [HPC] và các mục đích khác.
Không giống như DRAM truyền thống, bộ nhớ liên tục Intel® Optane™ kết hợp mật độ cao, chi phí hợp lý và sự bền bỉ. Bằng cách tăng dung lượng bộ nhớ hệ thống với chi phí hợp lý [cao hơn 3TB mỗi khe cắm CPU], các doanh nghiệp có thể tối ưu hiệu quả hơn các khối lượng công việc trong trung tâm dữ liệu của mình, bằng cách chuyển lượng dữ liệu lớn hơn đến gần bộ xử lý hơn và giảm thiểu độ trễ cao hơn khi truy cập dữ liệu từ bộ lưu trữ hệ thống bất biến truyền thống.
Bộ nhớ liên tục Intel® Optane™ sẽ được cung cấp rộng rãi trong năm 2019, cùng với việc phát hành nền tảng có khả năng thay đổi Intel® Xeon® thế hệ mới.
Hình 3. Mô-đun bộ nhớ liên tục Intel® Optane™
SSD Intel® Optane™ P4800X xử lý dữ liệu công việc trong trung tâm dữ liệu
Ổ đĩa SSD Intel® Optane™ P4800X trông giống như SSD tiêu chuẩn, nhưng được thiết kế dựa trên công nghệ Intel® Optane™, chứ không phải NAND. Kiến trúc độc đáo của SSD Intel® Optane™ P4800X đem đến hiệu năng đột phá, vừa nhanh hơn vừa nhất quán hơn so với SSD hoạt động bằng công nghệ NAND. Ổ đĩa hoạt động bằng công nghệ NAND thường có thời gian đọc nhanh, nhưng thời gian ghi chậm. Thậm chí thời gian ghi còn chậm hơn khi có quá nhiều thao tác có tần số cao. Ngược lại, SSD Intel® Optane™ được xây dựng kiến trúc để thực hiện tác vụ ghi ở cấp độ byte hoặc trang để đạt được hiệu năng nhanh hơn và khả năng dự đoán cao hơn nhiều, với hiệu năng đọc và ghi cân bằng hơn, cũng như không cần thu thập dữ liệu rác.
SSD Intel® Optane™ P4800X duy trì thời gian đọc-phản hồi nhất quán, bất kể công suất ghi được áp dụng cho ổ đĩa. Biểu đồ trong Hình 4 cho thấy độ trễ thấp hơn của SSD Intel® Optane™ so với SSD Intel® 3D NAND thế hệ hiện tại, đặc biệt là dưới áp lực lượng thao tác ghi ngẫu nhiên ngày càng tăng. Không giống như SSD hoạt động bằng NAND, độ trễ của SSD Intel® Optane™ vẫn luôn thấp đồng đều đối với tất cả các yêu cầu ghi.1
Hình 4. SSD Intel® Optane™ P4800X cung cấp độ trễ thấp nhất quán so với SSD Intel® 3D NAND1
Sự kết hợp giữa độ trễ thấp nhất quán và độ bền cao giúp SSD Intel® Optane™ hoạt động dưới dạng thiết bị lưu đệm hiệu quả hơn nhiều so với các giải pháp hoạt động bằng công nghệ NAND.
Một nghiên cứu từ Evaluator Group đã chứng minh tác động của việc thay thế giải pháp lưu đệm và lưu trữ ghi bằng ổ flash toàn NAND bằng SSD Intel® Optane™ trong tầng lưu đệm. Thử nghiệm phát hiện rằng một hệ thống được thiết kế dựa trên bộ xử lý có khả năng thay đổi Intel® Xeon®, sử dụng ổ đĩa SSD Intel® Optane™ P4800X cho tầng lưu đệm, đạt mức giá/hiệu năng tốt hơn gấp đến 3 lần so với các hệ thống và thiết bị lưu trữ thế hệ trước. Kết quả được đo theo điểm chuẩn IOmark-VM*.2
SSD Intel® Optane™ P4800X cũng đem đến độ bền cao hơn nhiều so với ổ đĩa hoạt động bằng NAND. Ví dụ: một so sánh giữa hai ổ đĩa đang được bán hiện tại cho thấy có đến 60 lượt ghi ổ đĩa mỗi ngày [DWPD] đối với SSD Intel® Optane™ P4800X so với chỉ 3 DWPD đối với SSD Intel® P4600 hoạt động bằng NAND.3 Điều này khiến SSD Intel® Optane™ bền hơn nhiều trong những môi trường lưu đệm lưu lượng cao.
Bộ nhớ liên tục Intel® Optane™ cũng có thể được kết hợp với SSD Intel® Optane™ để tạo ra một tầng tương tự bộ nhớ hoàn toàn mới và linh hoạt, như trong Hình 5. Dữ liệu giá trị thường được giữ lại trong bộ lưu trữ NAND có tốc độ chậm hơn có thể được truy cập và sử dụng một cách nhanh chóng.
Hình 5. Bộ nhớ liên tục Intel® Optane™ có thể được kết hợp với SSD Intel® Optane™ để tạo ra một tầng hoàn toàn mới để xử lý dữ liệu công việc nóng và dữ liệu dung lượng ấm cho phân tích trong bộ nhớ [đỏ = dữ liệu “nóng”, vàng = dữ liệu “ấm” và xanh dương = dữ liệu “lạnh”].
Tối ưu phần mềm để tận dụng hiệu năng của công nghệ Intel® Optane™
Chúng ta có thể đạt được những cải tiến quan trọng về hiệu năng đơn giản bằng cách gắn thêm SSD Intel® Optane™ vào hạ tầng trung tâm dữ liệu hiện tại, nhưng nếu tối ưu phần mềm thì còn có thể tạo ra kết quả hiệu năng thậm chí còn tốt hơn cho các ứng dụng chạy bằng công nghệ Intel® Optane™. Đặc biệt, phần mềm mã nguồn mở kết hợp tốt với SSD Intel® Optane™ vì các nhà phát triển có thể chỉnh sửa ứng dụng để tận dụng những lợi ích do SSD Intel® Optane™ P4800X đem lại.
Ví dụ: tại Oracle, một kiến trúc sư hiệu năng đã tối ưu MySQL* cho SSD Intel® Optane™ P4800X, dẫn đến cải thiện hiệu năng gấp 5 lần khi xử lý các khối lượng công việc đầu ra/đầu vào [I/O] nặng. Kiến trúc sư của Oracle cũng đã đạt được 1 triệu lượt đọc từ một SSD Intel® Optane™ duy nhất.4
Trong một ví dụ khác, các tối ưu đối với Direct I/O* đã chứng minh hiệu quả cao hơn đến 48% trong Java 10* so với Buffered I/O*.5 Những tối ưu này có ý nghĩa quan trọng đối với các tổ chức vận hành các khối lượng công việc AI hoặc cơ sở dữ liệu phụ thuộc vào Java, chẳng hạn như Cassandra* hoặc Apache HBase*.
Kiến trúc sư phần mềm có thể sử dụng các công cụ và bộ phát triển hiện có để tối ưu hiệu năng cho công nghệ Intel® Optane™. Sử dụng các tài nguyên sau đây của Intel để bắt đầu:
Tăng dung lượng bộ nhớ bằng công nghệ Intel® Memory Drive Technology
SSD Intel® Optane™ cũng có thể được cấu hình dưới dạng bộ nhớ đã được tăng dung lượng bằng cách sử dụng công nghệ Intel® Memory Drive Technology. Công nghệ Intel® Memory Drive Technology tích hợp SSD vào hệ thống con của bộ nhớ và khiến nó trông giống như DRAM, nhưng không cần thay đổi gì đối với hệ điều hành hoặc ứng dụng. Công nghệ Intel® Memory Drive Technology cũng có thể được sử dụng để thay thế cho một phần DRAM, cũng như giảm tổng chi phí bộ nhớ, hoặc để phát triển nhóm bộ nhớ có nhiều chức năng hơn DRAM khi cần có các chức năng bộ nhớ hệ thống lớn.
Thực tế, hiệu năng Apache Spark* nhanh hơn gấp 5 lần khi bổ sung phần mềm Intel® Memory Drive Technology với SSD Intel® Optane™ P4800X.4
Giảm chênh lệch dung lượng lưu trữ bằng SSD Intel® QLC 3D NAND
Khi hiệu quả của công nghệ NAND tăng và giá giảm đi, nhu cầu về ổ đĩa cơ học sẽ tiếp tục giảm. Đột phá mới nhất, SSD Intel® QLC 3D NAND, chỉ có thể loại bỏ đĩa xoay trong những tình huống lưu trữ dữ liệu lạnh nhất.
SSD Intel® QLC 3D NAND được thiết kế để đem đến độ tin cậy flash ở mật độ cao hơn với điểm giá hợp lý. Những lợi ích này giúp loại bỏ rào cản trong việc thay thế HDD truyền thống, vốn thường chậm hơn, mức độ tin cậy thấp hơn, tiêu hao nhiều điện năng hơn, cần tản nhiệt nhiều hơn, cũng như chiếm nhiều dữ liệu hơn so với ổ đĩa flash.
Hình 6. Bằng cách chuyển đổi từ HDD sang SSD Intel® QLC 3D NAND, các doanh nghiệp có thể tiết kiệm đáng kể về điện năng, tản nhiệt và bảo trì, với diện tích trung tâm dữ liệu nhỏ hơn6 7
SSD Intel® QLC 3D NAND có thể được kết hợp với công nghệ Intel® Optane™ để tăng tốc độ của dữ liệu thường xuyên truy cập, đồng thời tận dụng những lợi ích về giá và dung lượng của công nghệ flash so với HDD để lưu trữ khối lượng lớn. Điều đó giúp các tổ chức lấp đầy thiếu sót chi phí và dung lượng lưu trữ giữa SSD Intel® Optane™ và HDD. Hơn nữa, vì SSD Intel® QLC 3D NAND có mức độ tin cậy cao với chi phí hợp lý, nên nhiều tổ chức có thể sử dụng để thay cho HDD.
Thống nhất dữ liệu với kiểu dáng tiên tiến từ Intel
Intel cũng đang khép lại thiếu sót chi phí và dung lượng lưu trữ bằng các kiểu dáng tiên tiến. Là sản phẩm thắng giải Gold International Design Excellence Award năm 2018, ngoài thiết kế hiệu quả về nhiệt đang tạo ra một cuộc cách mạng về kiến trúc máy chủ, SSD như cây thước 3D NAND của Intel còn giúp cải thiện mật độ, khả năng quản lý và khả năng bảo trì.
Do kiểu dáng độc đáo và có những đặc tính của ổ đĩa, hoạt động bằng công nghệ EDSFF, các nhà cung cấp như Supermicro có thể gắn 32 ổ đĩa như cây thước của Intel [mỗi ổ 32TB] vào một máy chủ 1U duy nhất, tạo ra đến 1 petabyte dữ liệu mỗi máy chủ.8
Định nghĩa lại lưu trữ trong trung tâm dữ liệu
Các công nghệ của Intel® giúp các doanh nghiệp hiện đại lưu trữ, xử lý và quản lý một cách nhanh chóng và linh hoạt các lượng dữ liệu khổng lồ cho phân tích, AI, HPC và các khối lượng công việc khác, bằng cách lấp đầy thiếu sót bộ nhớ và bộ lưu trữ bằng đa dạng phương án—từ bộ nhớ liên tục Intel® Optane™ và SSD Intel® Optane™ P4800X đến SSD Intel® QLC 3D NAND và các ổ đĩa kiểu dáng như cây thước có dung lượng cao.
Cùng nhau, các công nghệ và sản phẩm lưu trữ Intel đem đến cho kiến trúc trung tâm dữ liệu sự linh hoạt trong việc lựa chọn hiệu năng, dung lượng, mức độ tin cậy, cũng như chi phí hợp lý theo ứng dụng và khối lượng công việc của doanh nghiệp. Đã đến lúc định nghĩa lại bộ nhớ và bộ lưu trữ với công nghệ Intel® Optane™ và công nghệ Intel® QLC 3D NAND.