Software KumoScale™

Gestión de almacenamiento NVMe-oF™ desagregado para centros de datos

El software KumoScale™ implementa NVMe™ over Fabrics (NVMe-oF™). A través de este, el producto proporciona un servicio de almacenamiento de bloques rápido y en red entre el iniciador y el destino a través de una conexión de red de alta velocidad. El software se ejecuta en un nodo de almacenamiento lleno de unidades SSD NVMe™ y realiza la desagregación del almacenamiento. El software KumoScale es compatible con RDMA y NVMe sobre TCP para el transporte de red y proporciona un pool de almacenamiento compartido y agrupado que permite la división lógica por espacio de nombres NVMe en un grupo de unidades SSD. En comparación con el almacenamiento de conexión directa (DAS), la capacidad de gestión de volumen de KumoScale proporciona mucha flexibilidad para controlar grandes pools de almacenamiento que consisten en grandes unidades SSD individuales.

Usos

Aplicación típica y uso

  • Servicio de almacenamiento de alto rendimiento para aplicaciones nativas de la nube
  • Servicio de almacenamiento persistente para OpenStack™ y Kubernetes®
  • Servicio de almacenamiento de bloques de alta velocidad para aplicaciones HPC y otras aplicaciones científicas
  • Almacenamiento backend para aplicaciones de AI/ML/DL

El software KumoScale™ debe funcionar con el software  iniciador NVMe-oF™ de disponibilidad general, así como con las unidades SSD NVMe estándares. No es necesario un controlador de software o hardware patentado.

Función

Mejore la utilización del almacenamiento y consiga una mayor flexibilidad para gestionar una unidad SSD NVMe™ rápida agrupada

La capacidad y el rendimiento de la última unidad SSD PCIe® Gen 4 NVMe son mucho mayores que las de PCIe Gen 3 y son mucho más de lo que puede consumir un solo nodo computacional. Compartir unidades SSD en diferentes aplicaciones de usuario y servidores o máquinas virtuales es una necesidad urgente. Hasta que se introdujo NVMe-oF™ y se adoptó ampliamente, el almacenamiento en red ha sido lento, caro o ambos. Esto ya no ocurre con NVMe-oF™. El software KumoScale™ aumenta la utilización del almacenamiento al compartir unidades SSD, dividiendo las SSD compartidas por el espacio de nombres NVMe y añade más flexibilidad para aprovisionar la cantidad correcta de capacidad del pool a través del software con el rendimiento de las unidades SSD NVMe™.

Compatible con RDMA y NVMe sobre protocolo TCP

El software KumoScale es compatible con el protocolo de transporte RDMA y TCP. Si busca un servicio de almacenamiento de baja latencia y más rápido con el software KumoScale, RoCEv2 (RDMA sobre Ethenet convergente) podría ser una buena solución. Por otro lado, si prefiere compatibilidad de red en una red de centro de datos existente, TCP/IP podría utilizarse para el software KumoScale. Para obtener información sobre la tarjeta de red validada con el software KumoScale más reciente, consulte la Lista de compatibilidad de hardware.

Adaptación de la arquitectura de aprovisionamiento y telemetría del cliente

  • Para OpenStack®,el software KumoScale™ proporciona un controlador OpenStack Cynder® compatible con la versión Wallaby y posteriores.
  • Para Kubernetes® , las aplicaciones en contenedores están conectadas al nodo de almacenamiento KumoScale™ mediante el controlador de la interfaz de almacenamiento de contenedores KumoScale (CSI).
  • Para entornos de tipo bare-metal, se pueden utilizar los playbooks de Ansible™ u otras herramientas de automatización populares para la automatización de despliegue y suministro de almacenamiento para nodos de computación.
  • Para la integración de telemetría, el software de KumoScale™ proporciona una interfaz que permite el intercambio de datos Push/Pull para la infraestructura existente de telemetría (métricas de series temporales) y registro (eventos asíncronos).

Protección de datos y alta disponibilidad

Protección de datos -Replicación de datos entre dominios (CDDR)-
El software de KumoScale™ proporciona protección de datos mediante una técnica llamada Replicación de datos entre dominios (CDDR).  La CDDR crea múltiples réplicas de un volumen lógico sobre las unidades SSD agrupadas y las asigna a nodos de almacenamiento ubicados en diferentes dominios de fallos. La replicación se basa en el iniciador y la réplica se puede situar en el segundo o tercer nodo de almacenamiento KumoScale™. Para la replicación, el agente KumoScale se ejecuta en el iniciador para comprobar la disponibilidad del volumen. Una vez que el agente  detecta un fallo del volumen, independientemente del motivo, el volumen se vuelve a conectar automáticamente al volumen replicado en un nodo de almacenamiento diferente. Después de que el volumen resiliente se recupera del fallo, todos los datos se reconstruyen para obtener un volumen resiliente nuevo automáticamente.

Garantizar una alta disponibilidad
El nodo de almacenamiento de KumoScale™ es compatible con L3 BGP (Protocolo de puerta de enlace de frontera) para que la ruta de red se redirija automáticamente a la ruta de red disponible en función de la tabla de enrutamiento óptima predefinida cuando haya un problema de conexión de red.

Aspectos destacados de la versión 3.20

Opciones de despliegue adicionales:
Además de la instalación optimizada del dispositivo del software KumoScale, la versión 3.20 del software KumoScale añade una opción para implementar en sistemas operativos comerciales disponibles a nivel general. Para grandes centros de datos, la infraestructura de almacenamiento necesaria está estrechamente integrada con diversos subsistemas, como aprovisionamiento, supervisión, telemetría y red. El “modo gestionado” de KumoScale permite una flexibilidad total para que los administradores de ingeniería y seguridad configuren, integren y controlen el entorno del sistema operativo de la capa de almacenamiento, al tiempo que el “modo de aplicación” del software KumoScale proporciona una instalación más sencilla y una implementación automatizada con menor complejidad de implementación para clientes de pequeñas y & medianas empresas, pero con una configurabilidad del sistema operativo más limitada.

Soporte NVIDIA GPUDirect® Storage:
La versión 3.20 añade compatibilidad con NVIDIA GPUDirect Storage. GPUDirect Storage es una tecnología introducida en las GPU NVIDIA Kepler™ y NVIDIA CUDA™ 5.0 que permite una ruta directa para el intercambio de datos entre la GPU y un dispositivo homólogo de terceros utilizando características estándar de PCI Express®. Algunos ejemplos de dispositivos de terceros incluyen interfaces de red, dispositivos de adquisición de vídeo y adaptadores de almacenamiento. El software KumoScale se comporta como un adaptador de almacenamiento para GPUDirect Storage.

Compatibilidad con OpenID® Connect™:
La versión 3.20 añade compatibilidad con OpenID Connect 1.0 de terceros. OpenID Connect es una capa de identidad sobre el protocolo OAuth 2.0 que permite a los clientes verificar la identidad de los usuarios y la sesión basándose en la autenticación realizada por un servidor de autorización para permisos de cuentas de servicio. La compatibilidad del software KumoScale con OpenID Connect simplifica la integración de seguridad en entornos de centros de datos CSP.

Arquitectura

Arquitectura del sistema del centro de datos

Arquitectura KumoScale™ Arquitectura KumoScale™

Funciones (módulos)

1. Nodo de almacenamiento KumoScale™
Servidor de almacenamiento que ejecuta el software KumoScale™

2. Ruta de datos
Ruta de datos de red para establecer la conexión entre la aplicación del servidor y el almacenamiento mediante NVMe-oF

3. Ruta de control
Ruta de control de red para gestionar los servicios de datos internos proporcionados por KumoScale.

4. Servicio de aprovisionamiento
Determinar la capacidad de almacenamiento adecuada y proporcionar la calidad de servicio preferida del nodo de almacenamiento mediante parámetros predefinidos.

5. Controlador CSI
Unidad de interfaz de almacenamiento de contenedores para KumoScale. Acoplado firmemente con el controlador CSI.

6. Base de datos de telemetría
Base de datos para almacenar una variedad de información estadística en el servidor y en el nodo de almacenamiento KumoScale.

Requisitos de la plataforma

El software KumoScale™ se ha probado en despliegues tanto de tipo bare-metal, como de OpenStack y Kubernetes® en una amplia gama de servidores estándar del sector. Se puede utilizar cualquier iniciador compatible con NVMe-oF™, incluida la versión 4.8 o posterior del núcleo Linux®. La plataforma compatible se muestra a continuación.

Componentes

Requisito mínimo

Memoria

64GB DDR4

Disco del sistema

2 unidades SATA DOM de 128 GB

NIC

Tarjeta de interfaz de red MCX516A-CCAT o MCX545A-CCAN ConnectX-5 EN, puerto dual/único 100 GbE QSFP28, PCIe® Tarjeta de interfaz de red 3.0 x16 ROHS R6 MCX416A-CCAT ConnectX-4 EN, puerto dual/único 100 GbE QSFP28, PCIe® Controladora Ethernet 3.0 x16 ROHS R6 Solarflare Communications XtremeScale SFC9250 10/25/40/50/100G

Fuente de alimentación

Fuente de alimentación doble, intercambiable en caliente

Interfaz de gestión

Un puerto de gestión dedicado es opcional. KumoScale™ puede utilizar el puerto de datos para el tráfico de gestión, o puede utilizar un puerto de gestión dedicado.

Proveedor KumoScale™

El proveedor KumoScale™ no requiere ningún servidor adicional ni un contenedor.

Documentos

En este documento se describe la descripción general, las características y las ventajas del software KumoScale™, así como información sobre usos típicos e información medioambiental para el despliegue.

Este documento analiza la arquitectura y el despliegue de la replicación de datos entre dominios que proporciona protección de datos para KumoScale. La CDDR de KumoScale implementa protección y mecanismo automático de autorreparación cuando existe un problema en el sistema.

En este documento se analiza la ventaja de rendimiento del software KumoScale™ al ejecutarse como objetivo  NVMe-oF™ en comparación con Ceph, que ofrece una funcionalidad de sistemas de almacenamiento similar en la escala del centro de datos.

En este documento se analiza el resultado de las pruebas de rendimiento con KumoScale™ ejecutándose como objetivo NVMe-oF™ con transporte RDMA en la plataforma de servidor PCIe® Gen 4 y unidad SSD CM6. El resultado de rendimiento incluye un rendimiento de SSD único, así como escalabilidad, al aumentar el número de unidades SSD.

Consultas

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  • : 15us de adición de latencia para lectura de 4 KB en comparación con DAS. Medido por KIOXIA en junio de 2020 utilizando la herramienta de medición especificada por KIOXIA. 15us es la diferencia de latencia para lectura de 4 KB entre la configuración de almacenamiento DAS y NVMe-oF™ en el mismo hardware.
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