Matriz global: 5 Speen Street Framingham, MA 01701 EUA Tel.: +1 508-872-8200 Fax: +1 508-935-4015 www.idc.com B O L E T I M I N F O R M A T I V O R e v e l a n d o o p o d e r d o f l a s h c o m o V N X d e ú l t i m a g e r a ç ã o h a b i l i t a d o p o r M C x Oferecido por: EMC Laura DuBois Agosto de 2013 R E S U M O E X E C U T I V O O crescimento contínuo dos dados combinado com uma nova geração de CPUs multicore criou novas demandas sobre sistemas de armazenamento para lidar com um número incomparável de cargas de processamento. Os HDDs (Hard Disk Drives, drives de disco rígido) se tornaram muito mais densos e são capazes de lidar com maior capacidade, mas a velocidade rotacional de HDDs mecânicos não vai além dos 15.000 RPM desde 2001, e é provável que não haja aumentos, o que cria um gargalo em termos de desempenho computacional. À medida que as empresas vão fazendo a mudança em direção a datacenters totalmente (100%) virtualizados, os sistemas de armazenamento atualmente escolhidos devem poder gerenciar centenas, até mesmo milhares, de VMs (Virtual Machines, máquinas virtuais) e cargas de processamento mistas, além de dar suporte aos negócios, não somente no presente, mas também no futuro. A mídia flash promete fechar a lacuna de desempenho entre a computação e o armazenamento e liberar o armazenamento de ser o gargalo de I/O dentro de ambientes de TI. Entretanto, a mudança tectônica no desempenho de I/O de armazenamento, que é possível com o flash, requer a capacidade de processamento de CPUs multi-core. Os desenvolvedores de sistemas de armazenamento devem reprojetar seus sistemas para revelar o poder da mídia flash e utilizar completamente os processadores multi-core. Fornecedores como a EMC estão assumindo essa liderança, pois possibilitam que seus clientes obtenham os benefícios completos de desempenho alcançados com o flash. Soluções como os sistemas de última geração VNX com MCx (otimização multi-core) fornecem produtos de software e hardware com habilitação multi-core que são otimizados para proporcionar mais desempenho do que nunca. O MCx é o novo software VNX que distribui igualmente todos os serviços de dados do VNX em todos os núcleos de um sistema. O MCx garante que os processos de gerenciamento de cache e de RAID de back-end obtenham o máximo proveito de CPUs multi-core e permite que o software de processamento de back-end e cache seja dimensionado linearmente para proporcionar uma relação ideal de preço e desempenho. Por que as empresas devem considerar a mudança de HDDs para mídia de mais alto desempenho e a adoção da tecnologia MCx para gerenciar a maior intensidade de I/O? Mais desempenho. Por natureza, os SSDs podem alcançar vários gigabytes por segundo de taxa de transferência de dados aleatórios e oferecer um desempenho de IOPS muito alto. Por exemplo, um SSD único pode fornecer mais de 10.000 IOPS um aprimoramento de 40 a 200x no desempenho de 50 a 250 IOPS em HDDs. O MCx aumenta significativamente a capacidade de resposta de aplicativos essenciais ao desempenho, fornecendo um desempenho até 4x melhor, conforme
avaliado pelo número de VMs, número de transações, e IOPS agregadas de arquivos. Maior eficiência. Uma pesquisa da IDC descobriu que, em média, as empresas que utilizavam o equilíbrio certo de SSDs e HDDs conseguiram reduzir o número total de drives em até 66%, ao mesmo tempo que forneciam mais transações (IOPS) do que um ambiente de configuração semelhante com mídia de armazenamento tradicional baseada em HDD. Isso se converte em economia de espaço e redução de custos com instalações. O MCx, juntamente com os recursos de eficiência do VNX como o FAST (Fully Automated Storage Tiering, armazenamento com classificação totalmente automatizada por níveis) e a desduplicação em blocos fixos, reduz a necessidade de superprovisionamento de plataformas e os custos pelo fornecimento de eficiência otimizada em plataformas. Novas medidas. A medida histórica de custo por gigabyte (US$/GB) é um fator decisivo em muitas vendas de sistemas. No entanto, a IDC acredita que a medida de custo por desempenho, como custo por IOP (US$/IOP) e custo por carga de processamento (US$/carga de processamento), é mais apropriada, especialmente para ambientes vulneráveis ao desempenho e quando as empresas precisam unir receita a aplicativos específicos. N E S S E B O L E T I M I N F O R M A T I V O Nesse boletim informativo, a IDC examina a evolução das controladoras de armazenamento, de controladoras tradicionais de HDD para controladoras de "arrays híbridos" (ou seja, storage arrays tradicionais que podem acomodar flash drives) capazes de otimizar mídia flash e CPUs multi-core. A EMC fornece um estudo de caso excelente, já que está na liderança dessa evolução: A EMC está entre os líderes de mercado na inovação de flash e adotou cedo as tecnologias flash. A EMC estava entre os primeiros fornecedores que ofereciam opções de flash drive totalmente confiáveis e verificadas para sistemas de armazenamento, especificamente com o FAST, para ajudar as empresas a otimizar a capacidade, o desempenho e seus investimentos gerais em armazenamento. A EMC via fornecedores de armazenamento tentarem fazer upgrade de produtos de hardware internos na esperança de aliviar os problemas de gargalo e saturação do desempenho com SSDs e percebeu que essa não era a melhor abordagem. O fator limitante não era o hardware; era a arquitetura da controladora de armazenamento e o software, que não foram desenvolvidos de modo ideal para utilizar flash drives e novos processadores multi-core. Agora, a EMC reprojetou o centro do VNX Operating Environment e o substituiu pelo MCx para desvendar o poder completo das CPUs multi-core e do flash. I N T R O D U Ç Ã O E H I S T Ó R I C O D E M E R C A D O No mercado atual, as empresas estão exigindo maior desempenho de armazenamento para seus conjuntos de dados ativos de modo a acelerar aplicativos atuais e fornecer uma base para seus aplicativos de última geração da 3ª plataforma (por exemplo, sociais, móveis, nuvem e big data). Os HDDs tradicionais forneceram 2 #242625 2013 IDC
desempenho e capacidade de armazenamento suficiente até este momento. Porém, o flash ultrapassou o HDD no fornecimento de uma solução econômica para alto desempenho de armazenamento, quando o custo/iop é levado em conta. Demandas por maior desempenho e aspectos econômicos do flash estão abastecendo o crescimento de flash drives, como a IDC prevê que o segmento com uso intenso de I/O (SSD e flash) está crescendo mais rápido em termos de capacidade em um CAGR de 74,3% até 2017. A demanda de mercado por desempenho com flash, conforme previsto pela IDC no segmento com uso intenso de I/O, começará a pressionar as arquiteturas de armazenamento desenvolvidas para HDDs otimizados por desempenho e capacidade. A n e c e s s i d a d e d e m u d a n ç a A velocidade rotacional de HDDs chegou a um máximo de 15.000 RPM e permanece estável, sem aumentos previstos nas rotações por minuto, por causa das claras limitações físicas de mídia mecânica. O VNX proporcionou ganhos de desempenho sem dificuldades em arrays legados, não somente por meio de maiores números de eixos de HDD e aprimoramentos paralelos na velocidade do relógio da CPU Intel, mas também com uma 1ª estratégia do FLASH que usou flash drives para o FAST e o cache dinâmico de leitura/gravação. Com o FAST no VNX, os possíveis ganhos de IOPS poderiam ser muito maiores (de centenas de milhares a milhões). Entretanto, a velocidade do relógio da CPU Intel não estava aumentando no mesmo ritmo. A análise das velocidades dos relógios das CPUs Intel Xeon lançadas de 2007 até 2013 revelou um aumento de apenas 6,9% na velocidade máxima, que chegou a um pico em 2012 (veja a Figura 1). F I G U R A 1 I n t r o d u ç ã o d a v e l o c i d a d e d a C P U I n t e l d e 2 0 0 7 a 2 0 1 3 Fonte: Intel, 2013 Como os aprimoramentos na velocidade do relógio da CPU diminuíram gradativamente, a Intel mudou do foco em velocidades de relógio muito mais rápidas 2013 IDC #242625 3
para o fornecimento de mais núcleos de processador no mesmo chip. Por meio de inúmeros testes, a EMC concluiu que, para desenvolver um sistema VNX capaz de fornecer 1 milhão de IOPS, ela precisava desenvolver a arquitetura do VNX para além das barreiras de velocidade do relógio da CPU e distribuir cargas de processamento em CPUs e núcleos de CPU, assim, criando o VNX de última geração com MCx. M C x : o V N X n o c e n t r o d a o t i m i z a ç ã o m u l t i - c o r e Uma abordagem híbrida é uma boa etapa inicial para utilizar o poder dos SSDs. Entretanto, um sistema de armazenamento tradicional pode adicionar apenas um número pequeno de SSDs antes que a mídia de alto desempenho sature as controladoras de armazenamento internas e o back-end de I/O. A saturação precoce do sistema de armazenamento resulta em uma configuração que não se redimensiona e leva à compra em excesso de desempenho de SSD que não será totalmente utilizado, o que leva a maior custo/iop e custo/carga de processamento. Para que o poder do flash seja totalmente alcançado, o software do sistema de armazenamento deve ser capaz de utilizar mais de uma CPU ou um núcleo de CPU em qualquer determinado serviço. A transição de uma arquitetura estática, que era vinculada à velocidade de relógio da CPU, para a utilização dinâmica de núcleos por meio da distribuição uniforme do trabalho entre CPUs e núcleos exigiu uma mudança fundamental no centro do VNX Operating Environment (veja a Figura 2). A imensidão dessa mudança é parecida com a realização de uma mudança em um kernel de sistema operacional, que é complexo e afetará toda operação de serviço no sistema. F I G U R A 2 U t i l i z a ç ã o d e C P U m u l t i - c o r e d o V N X Fonte: EMC, 2013 4 #242625 2013 IDC
Um dos principais motivos, pelos quais as empresas adquirem o VNX da EMC, é a longa tradição de confiabilidade e anos de testes. Portanto, todas as alterações no centro do sistema devem ser levadas a sério; é por isso que a EMC dedicou anos de desenvolvimento e testes para implementar uma distribuição multi-core de seus serviços de dados centrais (MCx). R e s u l t a d o s d e d e s e m p e n h o O VNX de última geração com MCx significa que a EMC pode fornecer uma série de médio porte com o desempenho de um array totalmente flash e a eficiência da classificação por níveis: A capacidade de expansão modular dos modelos do VNX pode dar conta da crescente adoção por clientes de infraestruturas virtualizadas e ambientes de computação em nuvem. O reprojeto da família VNX possibilita obter melhor vantagem da baixa latência de flash e fornecer serviços de dados altamente otimizados. Esse reprojeto também permite o gerenciamento mais eficiente de capacidade com SSD hierárquico e armazenamento de HDD para proporcionar uma elevada experiência ao cliente. O aprimoramento do desempenho do novo VNX em comparação com o VNX da geração anterior demonstra as vantagens de um projeto com otimização multi-core: aumento de 400% no desempenho de armazenamento máximo de IOPS e melhora de 70% nos tempos de resposta (veja a Figura 3). 2013 IDC #242625 5
F I G U R A 3 C o m p a r a ç ã o d e d e s e m p e n h o d o V N X Fonte: EMC, 2013 A EMC desenvolveu o MCx especificamente para beneficiar-se de CPUs multi-core, e isso permite aos sistemas de última geração VNX fornecer vantagens superiores de ROI (Return On Investment, retorno sobre o investimento). No exemplo mostrado (veja a Figura 4), um array que não tem a otimização do processamento multi-core e não tem os recursos de eficiência do VNX com classificação automática por níveis precisaria de 3x mais espaço físico e 4x mais drives para atingir a mesma capacidade utilizável. 6 #242625 2013 IDC
F I G U R A 4 C o m p a r a ç ã o d e c o n f i g u r a ç ã o d o V N X c o m M C x Fonte: EMC, 2013 No geral, pode-se esperar que a série VNX de última geração com MCx forneça um desempenho significativamente maior do que os sistemas VNX anteriores, quando configurados com os mesmos custos e capacidade. No próprio comparativo de desempenho da EMC, um sistema totalmente configurado demonstrou fornecer mais de 1 milhão de IOPS e acomodar até 8.000 servidores virtuais. Esse nível de desempenho/capacidade/flexibilidade de custo, combinado com formidável capacidade de expansão, faz com que a nova série VNX mereça a consideração de empresas de todos os portes em todos os setores. P A N O R A M A D O F U T U R O A otimização do VNX para revelar o desempenho do flash e o fornecimento da plataforma para a futura expansão tecnológica foi crucial para a EMC. A capacidade de distribuição uniforme do VNX com MCx para cargas de processamento internas de serviço em núcleos e CPUs de controladora de armazenamento proporciona acesso a ciclos de processamento previamente isolados para serviços que precisam de mais capacidade do que uma única CPU. Com acesso a mais ciclos potenciais de computação no VNX, os departamentos de TI possivelmente terão a capacidade de, futuramente, executar mais aplicativos diretamente no próprio VNX. A IDC está observando tendências em locais em que os departamentos de TI querem aproximar mais o armazenamento e a computação dentro de datacenters corporativos. O VNX de última geração com MCx da EMC deve ser capaz de fornecer a plataforma para a futura convergência de computação e armazenamento. 2013 IDC #242625 7
D E S A F I O S E O P O R T U N I D A D E S P A R A A E M C Um dos maiores desafios da EMC será mostrar às empresas como o MCx pode fornecer os ganhos prometidos de desempenho e, ao mesmo tempo, a estabilidade dos sistemas, com a qual as empresas cresceram acostumadas com o VNX original. Essa grande mudança no centro da arquitetura pode preocupar algumas empresas. Porém, esse nível de mudança controlada e planejada é inevitável, já que evoluções de arquitetura são necessárias para a exploração completa de novas tecnologias relacionadas a desempenho, como flash drives e processadores multi-core. Isso cria uma oportunidade única para os clientes do VNX que precisam de maior desempenho para comportar crescentes infraestruturas de TI com maiores volumes de dados, mais máquinas virtuais e aplicativos exigentes. A IDC acredita que a EMC está em uma posição sólida para convencer as empresas da necessidade de reprojetar o centro do software VNX para MCx, por causa dos resultados significativamente maiores de desempenho. C O N C L U S Ã O E O R I E N T A Ç Ã O E S S E N C I A L Há benefícios definitivos e valiosos na escolha de uma solução de armazenamento que fornece vantagens estratégicas e revolucionárias em mais longo prazo, em comparação com uma solução que fornece diferenças táticas ou evolucionárias em mais curto prazo. Ao avaliar uma solução de armazenamento que comporte flash, as empresas devem fazer as seguintes perguntas: A plataforma pode me proporcionar o desempenho de que preciso atualmente e também atender a minhas necessidades em cinco anos? O sistema permite que eu use flash de alto desempenho para meus dados essenciais aos negócios e otimize custo/gb nos locais em que o desempenho não é um requisito? O fornecedor tem um registro de rastreamento para verificar e introduzir novas tecnologias de maneira bem-sucedida? Qual o volume de flash ou SSD que pode ser adicionado ao sistema atual, antes que as controladoras de armazenamento sofram saturação no desempenho, ou que os resultados comecem a apresentar retornos reduzidos? O flash é a tecnologia que promete fechar a lacuna crescente de desempenho entre o armazenamento e a computação. A EMC tem uma história de liderança no mercado com uma visão estratégica e introdução bem-sucedida de novas tecnologias, e demonstrou com o MCx a necessidade de tomar medidas necessárias para otimizar sistemas de armazenamento para CPUs multi-core e flash, mesmo que esse procedimento signifique reprojetar o centro do sistema. Os principais benefícios e recursos do MCx são muito convincentes: Aceita o dimensionamento do desempenho e da capacidade sem comprometimento Fornece utilização mais eficiente de todos os núcleos e CPUs disponíveis de controladoras de armazenamento do VNX 8 #242625 2013 IDC
Fornece a plataforma e a arquitetura de software para incorporar tecnologias em desenvolvimento e futuras relacionadas a armazenamento A v i s o d e c o p y r i g h t Publicação externa de informações e dados da IDC qualquer informação da IDC a ser usada em publicidade, comunicados à imprensa, ou material promocional requer autorização prévia por escrito do vice-presidente ou gerente regional competente da IDC. A solicitação deve ser acompanhada de um rascunho do documento proposto. A IDC se reserva o direito de negar autorização para uso externo por qualquer motivo. Copyright 2013 IDC. A reprodução sem autorização por escrito é totalmente proibida. 2013 IDC #242625 9