SelectelTechDay: новое поколение контроллеров Broadcom

 

Компания Broadcom сегодня является одним из самых известных производителей и поставщиков различных контроллеров для решений СХД. Но история Broadcom весьма непроста, и она не всегда владела такими брендами, как LSI и 3Ware. Сама компания основана в 1991 году, но лишь в 2007-м ей удалось завладеть активами LSI, которая к тому времени уже владела такими активами, как Lucent, 3Ware и Agere Systems. В 2014-м произошло слияние LSI и Avago, а в 2016 году, наконец, владелец всех активов, изображённых на диаграмме, стал единым.

Теперь под брендом Broadcom выпускается целая масса самых разнообразных контроллеров и микросхем, но в докладе, прозвучавшем на мероприятии SelectelTechDay #2, речь шла главным образом о решениях, предназначенных для сферы хранения данных, что неудивительно: СХД сейчас развиваются очень активными темпами, поскольку год от года объём информации, генерируемый нашей цивилизацией, лишь возрастает. И темпы роста отнюдь не линейные. Надо сказать, что компания со своей задачей справляется хорошо, что демонстрируют объёмы выручки за 2015 и 2016 годы — они выросли с $6,8 миллиардов до $13,2 миллиардов.

В этой сфере Broadcom владеет наработками таких известных компаний, как LSI, PLX Technology и Emulex, и продолжает активно развивать их наследие. Компания удерживает первое место по поставкам таких устройств, как коммутаторы PCIe, RAID-процессоры и чипы HBA, разветвители SAS/SATA/NVMe и прочих решений подобного характера, включая программное обеспечение. Среди клиентов Broadcom множество громких имён: Cisco, Dell, Lenovo, IBM, Microsoft, Baidu, Facebooк и множество других, поскольку СХД и их компоненты необходимы практически всем, кто связан с рынком ИТ.

Доклад содержал данные о том, что количество подключённых к серверу накопителей увеличивается с каждым годом, и если в 2014 году этот показатель колебался между 6 и 7 накопителями на корпус, то в 2017-м дисков в системе стало более 8, а в 2019 году среднее число накопителей достигнет 10. Данные о соотношении SSD и HDD соотносятся с докладом HGST: со временем будет расти доля как SSD, так и ёмких HDD, а вот количество производительных жёстких дисков (с высокой скоростью вращения шпинделя и малым диаметром пластин) будет падать. Будет нарастать также популярность накопителей, использующих PCIe x4 (форм-факторы U.2 и M.2), что неудивительно ввиду возрастающих требований к производительности серверных SSD.

Компания унаследовала от LSI и сохранила узнаваемый на рынке систем хранения данных бренд MegaRAID и под этим именем выпускает целую линейку высокоскоростных контроллеров, как в виде простых HBA, так и в виде мощных RAID-сопроцессоров. Обновление серии 9300 получило новое имя Intruder и порядковый номер 9305, и в ней появились модели с поддержкой 16 и даже 24 портов SAS 12 Гбит/с. Минимальный объём кеша теперь составляет 2 Гбайт, а у старшей модели он возрос до 4 Гбайт, все контроллеры поддерживают подключение батареи суперконденсаторов, удерживающих состояние кеша в случае сбоев по питанию. Система защиты гибридная, суперконденсаторы дают контроллеру время сбросить критические данные в установленную на борту флеш-память.

Но это не самая интересная серия дисковых продуктов Broadcom. В настоящее время SAS продолжает оставаться основным стандартом в системах хранения данных, поскольку стандарт этот является устоявшимся, он хорошо описан, и все «подводные камни», свойственные ему, известны. Но он разрабатывался для работы с традиционной «механикой», поэтому по мере роста популярности SSD ему на смену идёт стандарт NVMe, оптимизированный именно с учётом особенностей функционирования энергонезависимой памяти типа NAND (а в ближайшем будущем — и новых типов, обещающих более высокую надёжность, таких, как Intel 3D XPoint).

Популярны в настоящее время и системы на базе HDD с кешированием с помощью SSD. Тут-то и пригодится новая серия LSI 9400 Tri-Mode, включающая в себя как HBA, так и мощные решения RAID с аппаратным ускорением под брендом MegaRAID. Первые используют чипы 3416 (Crusader) и 3408 (Tomcat), последние две цифры означают количество поддерживаемых портов. Даже процессоры 34xx имеют многоядерную архитектуру, что позволяет избежать «бутылочных горлышек». Самое интересное в серии 9400 — это возможность одновременного использования устройств SAS и NVMe, благо, физический разъём при этом со стороны адаптера используется один и тот же. К примеру, процессор 3416 позволяет подключить четыре жёстких диска и два SSD с интерфейсом PCIe x2, но он может работать и с двумя скоростными накопителями в режиме PCIe x8.

Серия MegaRAID 9400 Tri-Mode ещё более интересна. Только в младшей модели используется программная обработка режимов RAID, характерная для моделей с порядковыми номерамии серии xx40. Модели 9460 и 9480 используют уже полноценные RAID-сопроцессоры 3508 (Harpoon) и 3516 (Ventura). Это пятое поколение процессоров RAID-on-Chip (ROC), в котором Broadcom отказалась от архитектуры PowerPC и перешла на использование ядер ARM. Каждый из новых процессоров имеет два ядра ARM Cortex-A15 с частотой 1,2 ГГц, которые используют разделяемый кеш объёмом 1 Мбайт, но в дополнение к ним в составе кристалла имеется блок аппаратного ускорения RAID (операции типа XOR и так далее), который к тому же содержит и 72-битный (ECC) контроллер DDR3/4.

Новые устройства серии 9400 обеспечивают также низкий уровень энергопотребления: для чипа 3408 оно составляет около 10 Ватт, самый же мощный 16-канальный 3516 потребляет в типовом режиме чуть более 17 Ватт. Этого удалось достигнуть за счёт перевода производства чипов на 28-нм техпроцесс и использования архитектуры ARM вместо PowerPC. При этом производительность новых HBA при операциях последовательной записи увеличилась на 74 % в сравнении с предыдущим поколением, а у RAID-моделей этот прирост составляет около 44 % (для режима RAID 5), и это вдобавок к возможностям использовать одновременно HDD по протоколу SAS или даже SATA и высокоскоростные твердотельные накопители с интерфейсом NVMe.

Решения Broadcom/LSI/Avago всегда можно было похвалить за мощную и продуманную аппаратную часть, но интерфейс управления контроллерами вызывал у многих пользователей и администраторов недоумение — он был некрасив и не слишком удобен в использовании. В отличие от удобного веб-интерфейса более ранних контроллеров 3Ware он требовал использования специальной утилиты. Теперь всё иначе. Вместе с серией 9400 компания представила и новое поколение программного обеспечения — LSI Storage Authority. Теперь управление осуществляется через веб-интерфейс, что автоматически даёт кроссплатформенную совместимость. Но сохранилось и всё богатство консольных настроек StorCLI, а BIOS контроллеров получили новые функции, такие, как возможность прошивки без загрузки ОС.

С поддержкой операционных систем у Broadcom всё обстоит отлично: поддерживаются все основные версии Windows и довольно широкий «зоопарк» ОС на базе ядра Linux, от RedHat до Ubuntu. Совместимы новые решения и с FreeBSD, а также с решениями Citrix и VMware. Можно сказать, что компании удалось охватить практически весь сегмент используемых в современных СХД операционных систем. Существуют специализированные решения, но чаще всего их основой является тот или иной вариант Linux или BSD, а значит, высока вероятность, что контроллеры Broadcom будут работать и в этих системах.

При этом предыдущее поколение контроллеров 9300 на базе чипа Fury продолжает оставаться недорогим решением для бюджетных СХД с производительностью до 1,45 миллиона IOPS и линейной скоростью до 6 Гбайт/с. Но даже серия 9305 может предложить, не считая большего количества портов, быстродействие на уровне  1,5 миллиона IOPS и 6,4 Гбайт/с, а аппаратные ускорители серии 9400 и вовсе способны развить до 1,7 миллиона IOPS на контроллер при максимальной пропускной способности 6840 Мбайт/с. Фактически линейная производительность новых решений Broadcom ограничена возможностями шины PCIe 3.1 x8, которая составляет 64 Гбит/с. Следующим шагом является переход на шину PCIe с 16 линиями.

И такие решения в арсенале Broadcom есть. Это наиболее мощные контроллеры 9405W-16e и 9405-16i. Они располагают всеми возможностями серии 9400, включая смешанное подключение устройств SAS/SATA и NVMe, но при этом имеют вдвое более широкий интерфейс «общения» с хост-системой, что позволяет добиться пропускной способности уже на уровне 128 Гбит/с. Эти устройства предназначены для самых мощных СХД, используемых для хранения видео ультравысокого разрешения, либо в приложениях класса Big Data. Все адаптеры Broadcom поддерживают как инфраструктуру SFF-8639, так и набирающий популярность разъём типа OcuLink; для последнего выпускаются специальные кабели.

Продолжает выпускать Broadcom и решения с поддержкой Fibre Channel. Этот стандарт далеко не нов, но в последнем поколении обеспечивает скорости передачи данных в диапазоне от 3200 до 12800 Мбайт/с. У производителя имеются как простые адаптеры HBA с поддержкой этого стандарта, так и модели с функциями аппаратного ускорения работы дисковых массивов. Все решения, как Fibre Channel, так и SAS/NVMe проходят тщательнейший процесс тестирования — у Broadcom имеется целых четыре тестовых центра. В результате, по словам разработчика, гарантируется бесперебойная работа и совместимость с множеством имеющихся на рынке решений. В списке официально совместимых компонентов на данный момент содержатся 450 моделей HDD, 180 моделей SSD, 75 моделей дисковых полок и корзин и 70 моделей готовых серверов.

Источник:

Постоянный URL: http://servernews.ru/959164
Поделиться:  

Комментарии