El almacenamiento distribuido + DPU de ZTE acelera la transformación del centro de datos

Con el rápido desarrollo de Internet industrial, la inteligencia artificial, los big data, 5G y otras industrias, la demanda de almacenamiento está creciendo explosivamente . El ancho de banda de E/S del centro de datos continúa creciendo y diversas aplicaciones imponen requisitos cada vez más estrictos al rendimiento del almacenamiento del centro de datos. La latencia de las redes de almacenamiento de los centros de datos también está disminuyendo, desde el nivel original de milisegundos hasta el nivel actual de microsegundos, e incluso se acercará al nivel de nanosegundos en el futuro, lo que impone mayores requisitos a la puntualidad del procesamiento de los datos de la red de almacenamiento de la CPU.

ZTE cree que para adaptarse a las necesidades de almacenamiento de los futuros centros de datos, es necesario considerarlo desde cuatro dimensiones: alto rendimiento, estabilidad, programabilidad y seguridad.

• En términos de alto rendimiento, debido a la creciente presión de procesamiento de la red que enfrenta el lado del host, el retraso se está moviendo gradualmente del nivel de milisegundos al nivel de microsegundos, y el tiempo restante para que el software de almacenamiento procese un solo mensaje es cada vez más corto;
• En términos de estabilidad, incluye el manejo de fallas de la red, la estabilidad de reenvío y la estabilidad de su propio software y hardware;
• En  términos de programabilidad, después de varias aceleraciones de hardware, se debe considerar cuidadosamente cómo el hardware puede soportar las iteraciones continuas requeridas por el negocio de almacenamiento ;
• En  términos de seguridad, el cifrado de datos y la protección del tráfico IO de acceso de los clientes están completamente implementados.

Desde 2016, han ido y venido varias voces sobre el fin de la Ley de Moore, y la Ley de Moore se acerca a su límite. Sin embargo, con la popularidad de los servicios de inteligencia artificial, cada vez más computación de IA en la nube ha planteado requisitos más extremos para el rendimiento de latencia de E/S de red y almacenamiento, como RDMA (Acceso directo a memoria remota) y NVMe (NVM Express). En las arquitecturas tradicionales, como las redes de alto rendimiento y los protocolos de almacenamiento, más del 60% de los recursos de la CPU estarán ocupados por el procesamiento de la red, lo que hace que los recursos de la CPU que puede asignar la capa de aplicación de almacenamiento se extiendan.

Para resolver el cuello de botella en el rendimiento de E/S en la era posterior a Moore y garantizar un procesamiento eficiente del protocolo de almacenamiento, surgió la solución de descarga acelerada de hardware de almacenamiento utilizando DPU ( Unidad de procesamiento de datos , procesador de datos ) para liberar recursos de CPU .

La aceleración del almacenamiento distribuido avanza hacia la aceleración de hardware programable

DPU es un nuevo tipo de procesador programable que combina varios elementos clave:

1. Capacidad de descarga de energía informática. Descargue tareas que consumen mucha potencia informática de la CPU, como la encapsulación y desencapsulación de protocolos de almacenamiento y protocolos de seguridad, a la DPU, ahorrando más potencia informática de la CPU para admitir más servicios de aplicaciones.
2. Capacidad de aceleración de datos. El procesamiento del protocolo de compresión y deduplicación del almacenamiento se puede avanzar a la DPU para acelerar el procesamiento del protocolo de datos y reducir el tráfico de datos.
3. Capacidad NVMe. En una arquitectura informática descentralizada, la forma de conectar diferentes grupos de recursos se transformará del bus del sistema original a un método bus-red-bus.
4. Transmisión de red sin pérdidas en el lado de la red. El lado de la red proporciona mecanismos eficientes de control de la congestión y capacidades mejoradas de equilibrio de carga para el sistema de almacenamiento, lo que reduce la latencia de cola larga y proporciona una red de transmisión de almacenamiento más confiable y eficiente.
5. Capacidades de seguridad. El cifrado de datos se puede entregar a la DPU para su procesamiento, lo que simplifica la implementación del software; la medición refinada del tráfico respalda capacidades refinadas de detección de fallas, lo que hace que los datos de tráfico sean más transparentes y seguros.

Estas funciones de DPU son cruciales para lograr soluciones de aceleración de almacenamiento seguras, de alta velocidad y confiables, y sus escenarios de aplicación son cada vez más amplios.

Un análisis completo de los requisitos de potencia informática correspondientes en toda la ruta de procesamiento de datos del sistema de almacenamiento muestra que las principales aplicaciones de aceleración del almacenamiento en la DPU incluyen los siguientes aspectos.

l  La aceleración de DPU mejora el rendimiento

La función NVMe-of de la DPU permite que la DPU funcione en el sistema host como un dispositivo de interfaz NVMe completo en el bus PCIE. El sistema operativo solo necesita usar su propio controlador NVMe local tradicional para acceder directamente al grupo de almacenamiento todo flash NVMe, y todas las funciones definidas por software se implementan completamente en la DPU.

l  DPU ayuda a “separar el cálculo y el almacenamiento” 

La arquitectura y la tecnología de DPU permiten que las aplicaciones comerciales y los núcleos del sistema operativo que se ejecutan en el lado informático utilicen API simples de acceso al almacenamiento local para lograr un acceso eficiente y transparente a los sistemas de almacenamiento remoto. La DPU puede acelerar y descargar completamente todas las funciones complejas y necesarias, como el cifrado de seguridad, la deduplicación y compresión de datos y el equilibrio de carga, de forma transparente.

l  DPU libera recursos  de CPU para acelerar la mejora de la eficiencia

La tecnología de almacenamiento innova, mejora y acelera constantemente la evolución para satisfacer mejor las necesidades de almacenamiento empresarial, pero al mismo tiempo, los protocolos de almacenamiento y los sistemas de archivos se vuelven cada vez más engorrosos. A medida que aumenta el tamaño del clúster, la carga de E/S de almacenamiento en el servidor se vuelve compleja y consume y ocupa continuamente recursos de la CPU del host. A través de la tecnología de almacenamiento acelerado DPU, la CPU del servidor se puede utilizar por completo en servicios informáticos que se ejecutan en contenedores y máquinas virtuales.

Almacenamiento distribuido ZTE + solución de aceleración de hardware DPU

Como proveedor líder mundial de soluciones integradas de tecnología de la información y las comunicaciones, ZTE ha estado profundamente involucrada en los campos de servidores y almacenamiento. Está comprometida con la investigación y el desarrollo independientes de productos de almacenamiento distribuido . Colabora en software y hardware DPU integrados de desarrollo propio. La solución de aceleración de hardware de almacenamiento distribuido centrada en DPU se centra en la aplicación de tecnología RDMA, la descarga de protocolos de red de almacenamiento de alto rendimiento NVMe-oF , la descarga de protocolos de almacenamiento, la descarga de funciones de seguridad, etc.

La solución de aceleración de hardware de almacenamiento distribuido + DPU de ZTE tiene las siguientes características:

• Descarga de RDMA : la DPU accede directamente al almacenamiento remoto a través de la red RDMA, con baja latencia, baja fluctuación y bajo uso de CPU;
• Descarga del cliente iSCSI/RBD/virtio fs (lado de la aplicación): procesa instrucciones y datos del plano de control del cliente para reducir la carga en la CPU del host ; protege las máquinas virtuales empresariales para que no accedan directamente al clúster de almacenamiento para mejorar la seguridad del acceso a los datos;
• Acelerador de protocolo  : deduplicación y compresión, ahorra recursos de CPU y trabajo de desarrollo de software, y mejora funciones de almacenamiento adicionales;
• Descarga NVMe: proporciona una interfaz de disco duro NVM e al host, simplifica y descarga la pila de protocolos de almacenamiento del host y reduce el consumo de recursos;
• Cifrado  seguro: gestión de certificados de claves, seguridad de datos estáticos.

A través de la tecnología de aceleración de hardware DPU, ZTE se compromete a satisfacer los diversos requisitos de almacenamiento de alto rendimiento de los futuros clientes para escenarios de computación de vanguardia, escenarios de lectura y escritura de almacenamiento de alto rendimiento para entrenamiento de IA, seguridad de confianza cero y otros escenarios . En el futuro, ZTE trabajará con socios para promover conjuntamente el almacenamiento de DPU para acelerar el desarrollo tecnológico y la prosperidad industrial.