Dell PERC13 thay đổi toàn diện phần cứng NVMe RAID cho Kỷ nguyên AI
Dell H975i thuộc dòng card điều khiển RAID PERC13 là bước nhảy vọt đáng kể nhất mà công ty từng thực hiện trong lĩnh vực phần cứng RAID trong hơn một thập kỷ qua. Mặc dù Dell vẫn thường xuyên phát hành các bản cập nhật cho dòng PERC của mình, nhưng chúng phần lớn chỉ là những cải tiến nhỏ, tập trung vào việc tinh chỉnh bộ điều khiển và cải thiện băng thông khi các thế hệ PCIe tiến bộ hơn. Tuy nhiên, kiến trúc cốt lõi vẫn bị gắn liền với di sản SATA và SAS vốn đã định hình nên RAID doanh nghiệp trong nhiều năm. PERC H975i đã phá vỡ chu kỳ đó một cách dứt khoát. Được xây dựng trên dòng chipset SAS51xx của Broadcom, bộ điều khiển này đánh dấu một sự chuyển đổi mang tính quyết định sang thiết kế tối ưu cho flash (flash-first) và hỗ trợ NVMe gốc (NVMe-native). Bằng cách chỉ hỗ trợ độc quyền các ổ cứng NVMe và loại bỏ hỗ trợ cho các công nghệ HDD và SATA truyền thống, H975i mang đến một cách tiếp cận hướng tới tương lai cho cơ sở hạ tầng lưu trữ, được tối ưu hóa cho các yêu cầu hiệu suất cao và độ trễ thấp của các khối lượng công việc hiện đại, chuyên sâu về dữ liệu và ưu tiên AI.
Những điểm nhấn chính
- NVMe RAID tối ưu cho flash (Flash-first): PERC13 H975i loại bỏ hoàn toàn SAS/SATA, được xây dựng trên nền tảng Broadcom SAS51xx để mang lại một kiến trúc hỗ trợ NVMe gốc và sẵn sàng cho AI.
- Bước nhảy vọt lớn về thế hệ: Kết nối PCIe Gen5 x16 hỗ trợ lên tới 16 ổ NVMe trên mỗi bộ điều khiển (32 ổ với cấu hình hai bộ điều khiển) đã mang lại tốc độ 52,5 GB/s và 12,5 triệu IOPS trên mỗi bộ điều khiển trong các bài kiểm tra; các mức tăng trưởng so với PERC12 bao gồm +88% băng thông đọc, +318% băng thông ghi, +31% IOPS đọc 4K và +466% IOPS ghi 4K.
- Phù hợp cho máy chủ AI: Thiết kế tích hợp phía trước giải phóng các khe cắm PCIe phía sau cho GPU, rút ngắn các đường cáp MCIO, và thiết lập một đường truyền lưu trữ chuyên dụng cho mỗi bộ tăng tốc để mang lại băng thông ổn định, định sẵn hơn mà không gây quá tải cho CPU.
- Khả năng phục hồi khi gặp áp lực tải cao: Bộ nhớ đệm được bảo vệ bằng siêu tụ điện và tốc độ tái dựng (rebuild) nhanh hơn giúp giảm thời gian xuống mức thấp nhất là 10 phút/TiB, đồng thời vẫn duy trì hiệu suất cao trong suốt quá trình tái dựng (đạt tới tốc độ đọc 53,7 GB/s, ghi 68 GB/s, và 17,3 triệu/5,33 triệu IOPS 4K).
- Bảo mật toàn diện (End-to-end): Tích hợp tính năng Gốc bảo mật phần cứng (Hardware Root of Trust), định danh thiết bị SPDM, và mã hóa toàn phổ bao quát cả các ổ đĩa, dữ liệu đang truyền tải cũng như bộ nhớ đệm của bộ điều khiển.
PERC H975i mang lại hiệu suất vô song cùng những đổi mới về mặt kiến trúc. Tận dụng giao tiếp máy chủ PCIe Gen 5 x16 và hỗ trợ tối đa 16 ổ NVMe (32 ổ NVMe mỗi hệ thống với hai bộ điều khiển), H975i trong bài kiểm tra của chúng tôi đã đạt được tốc độ thông lượng tối đa đáng kinh ngạc lên tới 52,5 GB/s và 12,5 triệu IOPS trên mỗi bộ điều khiển. Kết quả này thể hiện mức tăng trưởng hiệu suất gần gấp 2 lần trong mọi danh mục chính so với PERC12, dòng sản phẩm vốn chỉ đạt mức tối đa là 6,9 triệu IOPS và thông lượng 27 GB/s. Vượt ra ngoài hiệu suất thuần túy, PERC13 giới thiệu cơ chế bảo vệ bộ nhớ đệm dựa trên siêu tụ điện (thay thế cho các hệ thống sử dụng pin truyền thống), đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu mà không làm ảnh hưởng đến độ tin cậy trong vận hành. Kế thừa các tính năng bảo mật từ thế hệ tiền nhiệm, H975i giờ đây mở rộng khả năng mã hóa toàn phổ, mã hóa dữ liệu ngay trong bộ nhớ đệm và cung cấp sự bảo vệ toàn diện cho cả dữ liệu đang truyền tải (in transit) lẫn dữ liệu lưu trữ (at rest).
PERC H975i nổi lên như một bộ tăng tốc lưu trữ chuyên dụng được thiết kế để đáp ứng các yêu cầu tính toán chưa từng có của khối lượng công việc AI. Nó mang lại cả mật độ cao lẫn hiệu suất cao, cùng với khả năng lưu trữ độ trễ thấp mà không gây quá tải cho CPU. Trên thực tế, việc kết hợp một card RAID PCIe Gen5 có thể làm bão hòa giao tiếp x16 với một GPU Gen5 sẽ mang lại cho mỗi bộ tăng tốc đường truyền lưu trữ chuyên dụng riêng của nó. Điều này làm đơn giản hóa cấu trúc PCIe/NUMA, ngăn chặn hiện tượng ảnh hưởng từ “hàng xóm ồn ào” (noisy-neighbor effects) và giữ cho các tác vụ tái dựng (rebuild) hoặc tác vụ chạy ngầm được cách ly hoàn toàn với miền I/O của GPU đó.
Mở rộng cấu hình này lên hai card RAID cho hai GPU, bạn sẽ duy trì được hiệu suất tuyến tính trong khi tránh được sự tranh chấp trên các làn (lanes) hoặc bộ nhớ đệm chia sẻ. Kết quả là băng thông đầu vào ổn định hơn cho quá trình huấn luyện và suy luận vốn rất ngốn dữ liệu (các lô dữ liệu lớn, xáo trộn dữ liệu nhanh, đọc điểm kiểm tra nhanh) với các dải phân bổ độ trễ chặt chẽ hơn khi chịu tải và trong quá trình tái dựng. Kiến trúc này không chỉ thúc đẩy các con số đỉnh cao hơn; nó còn giúp thông lượng trở nên định sẵn hơn, đây chính xác là những gì các máy chủ AI đa GPU cần để duy trì mức hiệu suất sử dụng cao.
Bảng thông số kỹ thuật Dell PERC12 H965i và PERC13 H975i
| Feature | PERC12 H965i Front | PERC13 H975i Front |
|---|---|---|
| RAID Levels | 0, 1, 5, 6, 10, 50, 60 | 0, 1, 5, 6, 10, 50, 60 |
| Non-RAID (JBOD) | Yes | Yes |
| Host Bus Type | PCIe Gen4 x16 | PCIe Gen5 x16 |
| Side-band Management | I2C, PCIe VDM | I2C, PCIe VDM |
| Enclosures per Port | Not applicable | Not applicable |
| Processor / Chipset | Broadcom RAID-on-Chip, SAS4116W | Broadcom RAID-on-Chip, SAS5132W |
| Energy Pack / Power-backup | Battery | Supercapacitor |
| Local Key Management Security | Yes | Yes |
| Secure Enterprise Key Manager | Yes | Yes |
| Controller Queue Depth | 8,192 | 8,192 |
| Non-volatile Cache | Yes | Yes |
| Cache Memory | 8 GB DDR4 3200 MT/s | Integrated RAID cache |
| Cache Functions | Write-back, read-ahead, write-through, always write-back, no read-ahead | Write-back, write-through, always write-back, no read-ahead |
| Max Complex Virtual Disks | 64 | 16 |
| Max Simple Virtual Disks | 240 | 64 |
| Max Disk Groups | 64 | 32 |
| Max VDs per Disk Group | 16 | 8 |
| Max Hot-spare Devices | 64 | 8 |
| Hot-swap Devices Supported | Yes | Yes |
| Auto-Configure (Primary & Execute once) | Yes | Yes |
| Hardware XOR Engine | Yes | Yes |
| Online Capacity Expansion | Yes | Yes |
| Dedicated & Global Hot Spare | Yes | Yes |
| Supported Drive Types | NVMe Gen3 and Gen4 | NVMe Gen3, Gen4 and Gen5 |
| VD Strip Element Size | 64KB | 64KB |
| NVMe PCIe Support | Gen4 | Gen5 |
| Configuration Max NVMe Drives | 8 drives per controller | 16 drives per controller |
| Supported Sector Sizes | 512B, 512e, 4Kn | 512B, 512e, 4Kn |
| Storage Boot Support | UEFI-only | UEFI-only |
Bộ điều khiển PERC13 H975i Front trong các máy chủ Dell PowerEdge được thiết kế để tích hợp liền mạch vào kiến trúc hệ thống. Không giống như các card cắm thêm truyền thống chiếm các khe cắm PCIe phía sau, H975i kết nối trực tiếp với bảng mạch đĩa phía trước (drive backplane) và giao tiếp với các cổng kết nối MCIO phía trước trên bo mạch chủ thông qua các giao tiếp PCIe 5.0 chuyên dụng. Thiết kế tích hợp này giúp giữ lại các khe cắm PCIe phía sau cho các GPU hiệu năng cao và các card mở rộng PCIe bổ sung, đồng thời làm giảm đáng kể chiều dài của dây cáp. Điều này hỗ trợ duy trì tính toàn vẹn của tín hiệu, giúp hệ thống đáng tin cậy hơn và dễ dàng bảo trì hơn. Kết quả là cấu trúc bố trí bên trong gọn gàng hơn và luồng không khí được cải thiện cho các triển khai mật độ cao, chuyên sâu về tính toán.
H975i triển khai một kiến trúc bảo mật toàn diện kéo dài từ chứng thực phần cứng ở cấp độ silicon cho đến mã hóa dữ liệu toàn phổ đối với dữ liệu lưu trữ tại chỗ bằng các ổ đĩa SED. Tại nền tảng của nó, Gốc bảo mật phần cứng (Hardware Root of Trust) thiết lập một chuỗi xác minh mật mã bất biến từ Boot ROM nội bộ qua từng thành phần chương trình cơ sở (firmware), đảm bảo chỉ firmware được Dell chứng thực và xác thực mới có thể thực thi trên bộ điều khiển. Tính năng bảo mật dựa trên phần cứng này mở rộng thông qua việc triển khai Giao thức bảo mật và Mô hình dữ liệu (SPDM), trong đó mỗi bộ điều khiển chứa một chứng thư Định danh Thiết bị duy nhất cho phép iDRAC thực hiện xác minh xác thực theo thời gian thực. Bộ điều khiển mở rộng khả năng bảo vệ bằng mật mã vượt ra ngoài các kịch bản dữ liệu lưu trữ (data-at-rest) truyền thống để bao gồm cả bộ nhớ đệm. Nó duy trì các khóa mã hóa trong các vùng bộ nhớ an toàn mà firmware không được ủy quyền không thể truy cập được. Kết quả là, dữ liệu nhạy cảm vẫn được bảo vệ cho dù đang nằm trên các ổ đĩa hay đang được xử lý tích cực trong bộ nhớ đệm.
Khả năng bảo vệ nguồn điện trong H975i là một bước tiến đáng kể khác so với các hệ thống sử dụng pin truyền thống nhờ vào việc tích hợp một siêu tụ điện. Siêu tụ điện cung cấp khả năng cấp nguồn tức thời trong các sự cố mất nguồn đột ngột, đảm bảo quá trình đẩy toàn bộ dữ liệu trong bộ nhớ đệm đã mã hóa sang bộ nhớ không biến đổi (non-volatile storage) được diễn ra hoàn tất, nơi dữ liệu vẫn được bảo vệ vô thời hạn. Ngoài ra, không giống như các hệ thống dựa trên pin yêu cầu từ 4 đến 8 giờ cho các chu kỳ học (learn cycles), siêu tụ điện của H975i hoàn thành Chu kỳ học trong suốt (Transparent Learn Cycle) của nó chỉ trong vòng 5 đến 10 phút mà không gây ra bất kỳ sự sụt giảm hiệu suất nào trong quá trình hiệu chuẩn. Thiết kế này loại bỏ chi phí bảo trì và các lo ngại về sự suy thoái vốn có của các giải pháp pin, đồng thời cung cấp độ tin cậy vượt trội cho việc bảo vệ dữ liệu quan trọng mang tính sống còn.
Giám sát và Quản lý Tích hợp Bộ điều khiển Dell PERC13 RAID, giống như nhiều giải pháp RAID khác của Dell, có thể được quản lý và giám sát theo nhiều cách, bao gồm cả trong quá trình khởi động nền tảng thông qua System Setup trong BIOS, qua giao diện đồ họa web iDRAC, công cụ PERC12, và thậm chí là giao diện người dùng (UI) cũng như giao diện dòng lệnh (CLI) của Dell OpenManage.
Quản lý Bộ điều khiển qua iDRAC Khi xem giao diện quản lý iDRAC, tab bộ điều khiển (controllers tab) cung cấp một cái nhìn tổng quan về phần cứng lưu trữ của máy chủ. Cùng với card BOSS, bạn sẽ thấy các bộ điều khiển PERC H975i kép, đi kèm đầy đủ thông tin về các phiên bản chương trình cơ sở (firmware), bộ nhớ đệm và tình trạng sức khỏe của pin. Bản tóm tắt này cho phép bạn nhanh chóng xác minh trạng thái sẵn sàng và cấu hình của các bộ điều khiển mà không cần phải truy cập vào BIOS hoặc sử dụng các công cụ CLI.
Thẻ Virtual Disks (Đĩa ảo) trong iDRAC hiển thị các mảng lưu trữ đã được tạo, bao gồm cấp độ RAID, dung lượng và chính sách bộ nhớ đệm của chúng. Trong hệ thống này, hai nhóm RAID-10 được liệt kê, tất cả đều được xây dựng trên ổ SSD. Từ chế độ xem này, quản trị viên có thể xác nhận các ổ đĩa đang trực tuyến (online), tạo đĩa ảo mới hoặc sử dụng menu Actions (Hành động) để điều chỉnh hoặc xóa các cấu hình hiện có.
Hình ảnh phía trên hiển thị một ví dụ về việc truy cập vào System Setup (Thiết lập Hệ thống) của PERC H975i Front Configuration Utility (Tiện ích Cấu hình Phía trước PERC H975i) trên nền tảng PowerEdge R7715. Từ giao diện này, bạn có thể quản lý tất cả các cài đặt chính của bộ điều khiển RAID, bao gồm Configuration Management (Quản lý Cấu hình), Controller Management (Quản lý Bộ điều khiển), Device Management (Quản lý Thiết bị), và nhiều mục khác. Tiện ích này cung cấp một phương thức hợp lý hóa để thiết lập các đĩa ảo và giám sát các thành phần phần cứng trực tiếp trong quá trình khởi động nền tảng.
Sau khi chọn cấp độ RAID, chúng ta chuyển sang bước chọn các đĩa vật lý cho mảng. Trong ví dụ này, tất cả các ổ NVMe SSD hiện có đều được liệt kê và được đánh dấu là có khả năng cấu hình RAID. Chúng ta chọn nhiều ổ Dell DC NVMe dung lượng 3,2 TiB từ nhóm dung lượng chưa cấu hình. Các bộ lọc như loại phương tiện truyền thông (media type), giao tiếp (interface) và kích thước phân khu logic (logical sector size) giúp thu hẹp phạm vi lựa chọn. Khi các ổ đĩa mong muốn đã được tích chọn, chúng ta có thể tiếp tục bằng cách nhấn vào “OK” để hoàn tất việc chọn đĩa và tiếp tục quá trình tạo Đĩa ảo (Virtual Disk).
Sau khi chọn các đĩa vật lý, hệ thống sẽ hiển thị một cảnh báo để xác nhận rằng tất cả dữ liệu trên các đĩa vật lý đã chọn sẽ bị xóa vĩnh viễn. Để tiếp tục, chúng ta tích chọn ô “Confirm” (Xác nhận) và chọn “Yes” (Có) để cấp quyền cho hoạt động này. Biện pháp bảo vệ này giúp ngăn ngừa việc mất dữ liệu ngoài ý muốn trong quá trình tạo RAID.
Sau khi đĩa ảo được tạo, nó sẽ xuất hiện dưới menu “Virtual Disk Management” (Quản lý Đĩa ảo). Trong ví dụ này, đĩa ảo RAID 5 mới của chúng ta được liệt kê với dung lượng 43,656 TiB và trạng thái là “Ready” (Sẵn sàng). Chỉ với một vài bước đơn giản, bộ lưu trữ đã được cấu hình và sẵn sàng để sử dụng.
Trong khi Tiện ích Cấu hình BIOS PERC (PERC BIOS Configuration Utility) và giao diện iDRAC cung cấp các tùy chọn trực quan cho việc quản lý cục bộ và từ xa, Dell cũng cung cấp một công cụ dòng lệnh mạnh mẽ mang tên PERC CLI (perccli2). Tiện ích này hỗ trợ Windows, Linux và VMware, giúp nó trở nên lý tưởng cho việc viết mã kịch bản (scripting), tự động hóa hoặc quản lý các bộ điều khiển PERC trong các môi trường không có giao diện đồ họa (headless). Dell cũng cung cấp tài liệu chi tiết về cách cài đặt và sử dụng lệnh cho PERC CLI trên trang hỗ trợ của họ.
Kiểm thử hiệu năng Dell PERC13
Trước khi tiến hành kiểm thử hiệu năng, chúng tôi đã chuẩn bị môi trường thử nghiệm bằng cách sử dụng nền tảng Dell PowerEdge R7715 được cấu hình với bộ điều khiển kép PERC H975i phía trước. Các bộ điều khiển này được kết hợp với 32 ổ cứng Dell NVMe dung lượng 3,2TB, mỗi ổ được định mức đạt tốc độ đọc tuần tự lên tới 12.000 MB/s và ghi tuần tự lên tới 5.500 MB/s khi sử dụng kích thước khối (block size) 128 KiB. Nền tảng hiệu năng cao này cho phép chúng tôi đẩy băng thông của bộ điều khiển PERC13 đến giới hạn và đánh giá hành vi của RAID ở quy mô lớn.
- Platform: Dell PowerEdge R7715
- CPU: AMD EPYC 9655P 96-Core Processor
- Ram: 768GB (12 x 64GB) DDR5-5200 ECC
- Raid Controller: 2 x PERC13 H975i
- Storage: 32 x 3.2TB Dell CD8P NVMe Drives
- PCIe Accelerators: 2 x NVIDIA H100 GPU
NVIDIA Magnum IO GPU Direct Storage: Khi AI kết hợp với lưu trữ
Các đường ống dẫn dữ liệu AI hiện đại (AI pipelines) thường bị nghẽn ở băng thông đầu vào/đầu ra (I/O-bound) chứ không phải ở năng lực tính toán (compute-bound). Các lô dữ liệu (data batches), vector nhúng (embeddings) và các điểm kiểm tra (checkpoints) phải được chuyển từ ổ lưu trữ vào bộ nhớ GPU đủ nhanh để giữ cho các bộ tăng tốc luôn bận rộn. Giải pháp Magnum IO GDS của NVIDIA (thông qua cuFile) sẽ đi tắt qua lộ trình truyền thống “SSD → CPU DRAM → GPU” và cho phép dữ liệu truyền trực tiếp (DMA) từ ổ NVMe sang bộ nhớ GPU. Điều này giúp loại bỏ chi phí hao tổn bộ đệm trung gian (bounce-buffer overhead) của CPU, giảm độ trễ và giúp băng thông trở nên dễ dự đoán hơn dưới mức tải cao; tất cả những điều này đều giúp tăng hiệu suất sử dụng GPU, rút ngắn thời gian chu kỳ (epoch times) và tăng tốc các chu kỳ lưu/tải checkpoint.
Bài kiểm thử GDSIO của chúng tôi được thiết kế để đo lường chính đường truyền dữ liệu từ ổ lưu trữ đến GPU, thực hiện quét qua các kích thước khối (block sizes) và số lượng luồng (thread counts) khác nhau để cho thấy hệ thống ổ NVMe chạy dưới sự hỗ trợ của PERC13 có thể truyền dữ liệu vào bộ nhớ của H100 nhanh đến mức nào. Với mỗi bộ điều khiển H975i trên một liên kết PCIe 5.0 x16 (băng thông lý thuyết khoảng ~64 GB/s trên mỗi bộ điều khiển, theo một chiều), hai bộ điều khiển sẽ thiết lập một mức trần tổng thể đạt gần ~112 GB/s; vị trí mà các đường đồ thị của chúng tôi đi ngang (bão hòa) sẽ cho bạn biết bạn đang bị giới hạn bởi đường truyền (link-limited) hay bởi thiết bị lưu trữ (media-limited).
Đối với các kỹ sư thực hành, hãy đọc các biểu đồ này như các chỉ số đại diện cho khối lượng công việc thực tế: các tác vụ đọc tuần tự lớn tương ứng với việc truyền dữ liệu chuỗi (dataset streaming) và khôi phục checkpoint (checkpoint restores); các tác vụ ghi tuần tự lớn tương ứng với việc lưu checkpoint (checkpoint saves); các tác vụ truyền tải nhỏ hơn đi kèm tính đồng thời cao phản ánh quá trình xáo trộn dữ liệu (dataloader shuffles) và nạp trước dữ liệu (prefetch). Nói tóm lại, khả năng mở rộng GDSIO mạnh mẽ đồng nghĩa với việc GPU ít bị dừng chờ (stalls) hơn và hiệu năng đạt mức nhất quán hơn trong cả quá trình huấn luyện lẫn quá trình suy luận hiệu năng cao.
Băng thông đọc tuần tự GDSIO
Bắt đầu với tác vụ đọc tuần tự, băng thông khởi đầu ở mức khiêm tốn tại các kích thước khối và số lượng luồng thấp hơn, bắt đầu từ khoảng 0,3 GiB/s ở khối 8K với một luồng duy nhất. Hiệu năng tăng trưởng mạnh mẽ trong khoảng kích thước khối từ 16K đến 512K, đặc biệt là khi tăng số lượng luồng từ 4 lên 16. Những mức tăng đáng kể nhất diễn ra ở các kích thước khối 1M, 5M và 10M, nơi băng thông nhảy vọt một cách ấn tượng, đạt đỉnh ở mức 103 GiB/s tại kích thước khối 10M với 256 luồng. Tiến trình này cho thấy mảng lưu trữ PERC13 đạt hiệu quả tối ưu từ các kích thước khối lớn hơn và tính song song đa luồng, với mức bão hòa lý tưởng trong khoảng 64-128 luồng, vượt qua ngưỡng này thì mức tăng trưởng bắt đầu đi ngang.
Chênh lệch băng thông đọc tuần tự GDSIO
Trong các bài kiểm thử đọc tuần tự trên các kích thước khối từ 8K đến 10M, PERC13 (H975i) liên tục vượt trội so với PERC12 (H965i), với tỷ lệ tăng trưởng hiệu năng mở rộng mạnh mẽ ở các kích thước khối lớn hơn và số lượng luồng cao hơn.
Tại các kích thước khối nhỏ hơn (8K-16K), các mức cải thiện ở mức khiêm tốn (thường dao động từ 0-20%), và trong một vài trường hợp cá biệt, H975i kém hơn một chút do tính biến động của bài kiểm thử ở độ sâu hàng đợi (queue depths) thấp. Đến kích thước khối 32K-64K, lợi thế trở nên nhất quán hơn, khi H975i mang lại băng thông cao hơn 30-50% trên hầu hết các số lượng luồng.
Sự khác biệt rõ rệt nhất được ghi nhận ở các kích thước khối lớn hơn (từ 128K đến 10M), nơi bộ điều khiển PERC13 đã khai phóng toàn bộ tiềm năng đọc tuần tự của hệ thống. Tại đây, H975i cho thấy mức tăng trưởng từ 50-120% so với H965i. Ví dụ, ở kích thước khối 1M với 8-16 luồng, băng thông đã cao hơn tới 55 GiB/s, tương đương với mức tăng khoảng 90%. Tại các kích thước khối 5M và 10M, mức cải thiện thường xuyên vượt quá 100%, với một số cấu hình cho thấy hiệu năng cao gần gấp đôi so với thế hệ trước.
Nhìn chung, PERC13 (H975i) đã thiết lập một vị trí dẫn đầu áp đảo trong các khối lượng công việc đọc tuần tự, đặc biệt là khi kích thước khối và số lượng luồng được mở rộng. Trong khi các kích thước khối nhỏ hơn cho thấy mức cải thiện dần dần, thì từ 256K trở lên, bộ điều khiển mới hơn liên tục mang lại hiệu năng cao hơn từ 50% đến hơn 100%, làm nổi bật rõ ràng những tiến bộ về mặt kiến trúc trong nền tảng RAID mới nhất của Dell.
Độ trễ đọc tuần tự GDSIO
Khi băng thông đọc tuần tự tăng lên, độ trễ vẫn duy trì ở mức có thể kiểm soát được tại các kích thước khối nhỏ hơn và số lượng luồng thấp hơn. Ví dụ, độ trễ vẫn giữ ở mức dưới 100 µs đối với các khối lên đến 64K và 16 luồng, cho thấy khả năng xử lý hiệu quả các tác vụ đọc trong phạm vi đó. Khi kích thước khối và số lượng luồng được mở rộng cao hơn, đặc biệt là ở mức 5M và 10M với 64 luồng trở lên, độ trễ đã tăng lên nhanh chóng, đạt đỉnh ở mức 211,8 ms tại kích thước khối 10M với 256 luồng. Điều này làm nổi bật cách các điểm nghẽn của bộ điều khiển hoặc hàng đợi xuất hiện dưới khối lượng công việc cực hạn, ngay cả khi băng thông vẫn duy trì ở mức cao.
Sự cân bằng tốt nhất giữa hiệu năng và hiệu suất được ghi nhận ở kích thước khối 1M với 8-16 luồng, nơi mảng lưu trữ duy trì băng thông từ 87,5-93,7 GiB/s trong khi vẫn giữ độ trễ trong khoảng 179-334 µs. Vùng này đại diện cho điểm tối ưu (sweet spot) để tối đa hóa băng thông trong khi vẫn giữ các khoảng hoãn hoãn (độ trễ) ở mức dưới một mili giây.
Băng thông ghi tuần tự GDSIO
Hiệu năng ghi cho thấy khả năng mở rộng mạnh mẽ ngay từ sớm khi kích thước khối tăng lên, với băng thông tăng từ 1,2 GiB/s ở khối 8K và 1 luồng lên 13,9 GiB/s ở khối 256K. Mức tăng trưởng đáng kể nhất xuất hiện trong khoảng kích thước khối từ 128K đến 1M, nơi băng thông đạt hơn 80 GiB/s tại 8 đến 16 luồng. Hiệu năng đỉnh điểm đạt được ở các kích thước khối 5M và 10M, duy trì ở mức 100 đến 101 GiB/s từ ngưỡng 8 luồng trở đi.
Hiệu năng bắt đầu đi ngang trong khoảng từ 8 đến 64 luồng đối với các khối lớn này, cho thấy các bộ điều khiển đã đạt đến trạng thái bão hòa từ sớm trong đường cong mở rộng. Ở số lượng luồng cao hơn, đặc biệt là 128 và 256 luồng, độ ổn định của băng thông có sự biến động; hệ thống giữ ổn định ở mức 101 GiB/s đối với các khối lớn 5M và 10M nhưng lại sụt giảm đối với các kích thước khối tầm trung, chẳng hạn như khối 256K bị giảm từ 61,2 GiB/s tại 32 luồng xuống còn 45,3 GiB/s tại 256 luồng.
Chênh lệch băng thông ghi tuần tự GDSIO
Trong các bài kiểm thử ghi tuần tự, PERC13 (H975i) đã mang lại mức tăng trưởng đáng kể so với PERC12 (H965i), đặc biệt là khi kích thước khối và số lượng luồng được mở rộng. Tại các kích thước khối nhỏ (8K-32K), mức cải thiện ở mức khiêm tốn, thường nằm trong khoảng 0-10%, với một số nhiễu sai số ngẫu nhiên trong bài kiểm thử cho thấy sự khác biệt không đáng kể.
Từ kích thước khối 64K trở đi, lợi thế của H975i trở nên rõ rệt hơn. Tại kích thước khối 64K, mức cải thiện đạt 40-70%, với băng thông tăng hơn 12-17 GiB/s so với H965i. Ở mức 128K-256K, mức tăng trưởng càng mạnh mẽ hơn khi H975i liên tục mang lại băng thông cao hơn 50-70% ở số lượng luồng từ trung bình đến cao.
Khoảng cách hiệu năng ấn tượng nhất xuất hiện ở các kích thước khối lớn hơn (từ 512K đến 10M). Tại khối 512K, H975i đạt mức tăng từ +31 đến +56 GiB/s, tương đương với mức cải thiện 60-80% so với H965i. Ở kích thước khối 1M, vị thế dẫn đầu tiếp tục được mở rộng với băng thông nhảy vọt từ +40 đến +68 GiB/s, đại diện cho mức tăng 70-90%. Cuối cùng, ở các kích thước khối 5M và 10M, PERC 13 đạt băng thông cao gần gấp đôi so với PERC 12, với mức chênh lệch từ +75 đến +79 GiB/s, chuyển hóa thành mức cải thiện 100% trong một số kịch bản giàu số lượng luồng.
Nhìn chung, bộ điều khiển PERC 13 đã cho thấy một bước nhảy vọt mang tính thế hệ về hiệu năng ghi tuần tự. Trong khi sự khác biệt là không đáng kể ở các kích thước khối nhỏ nhất, một khi khối lượng công việc được mở rộng vượt quá 64K, H975i liên tục mang lại băng thông cao hơn 50–100%, thiết lập vững chắc ưu thế vượt trội của mình so với H965i trong các khối lượng công việc tuần tự chuyên sâu về ghi dữ liệu.
Độ trễ ghi tuần tự GDSIO
Độ trễ trong các tác vụ ghi tuần tự vẫn duy trì ở mức thấp ấn tượng tại các kích thước khối nhỏ hơn và số lượng luồng thấp hơn, thường giữ ở mức dưới 50 µs đối với các khối lên đến 128K với tối đa 8 luồng. Khi số lượng luồng tăng lên, độ trễ tăng cao một cách rõ rệt hơn. Ví dụ, độ trễ đạt mức 392 µs ở khối 512K với 32 luồng và vượt quá 1 ms ở kích thước khối 1M với 64 luồng.
Hiệu ứng bão hòa trở nên rõ ràng hơn ở các kích thước khối lớn nhất và mức độ đồng thời cao nhất. Độ trễ đã tăng lên mức 12,4 ms ở khối 5M với 128 luồng và đạt đỉnh ở mức 50,3 ms ở khối 10M với 256 luồng.
Điểm vận hành hiệu quả nhất cho các khối lượng công việc ghi tuần tự diễn ra ở kích thước khối 1M hoặc 5M với 8 đến 16 luồng, nơi băng thông đạt từ 87,9 đến 101,2 GiB/s trong khi độ trễ vẫn nằm trong khoảng 178 µs – 1,7 ms, mang lại hiệu năng duy trì mạnh mẽ mà không làm phát sinh các khoảng hoãn hàng đợi ghi quá mức.
Hiệu năng MLPerf Storage 2.0
Để đánh giá hiệu năng thực tế trong các môi trường huấn luyện AI, chúng tôi đã sử dụng bộ công cụ kiểm thử MLPerf Storage 2.0. MLPerf Storage được thiết kế đặc biệt để kiểm tra các mô hình I/O trong các khối lượng công việc học sâu (deep learning) thực tế được mô phỏng. Bộ công cụ này cung cấp các góc nhìn chuyên sâu về cách các hệ thống lưu trữ xử lý những thách thức như quá trình tạo điểm kiểm tra (checkpointing) và huấn luyện mô hình.
Thử nghiệm tạo điểm kiểm tra (Checkpointing Benchmark)
Khi huấn luyện các mô hình học máy, các điểm kiểm tra (checkpoints) là yếu tố thiết yếu để lưu lại trạng thái của mô hình theo định kỳ. Điều này giúp ngăn ngừa việc mất tiến trình do các sự cố gián đoạn như lỗi phần cứng, cho phép dừng sớm (early stopping) trong quá trình huấn luyện, và giúp các nhà nghiên cứu có thể rẽ nhánh từ các checkpoint khác nhau để thực hiện các thử nghiệm cũng như các nghiên cứu loại trừ (ablations).
Kết quả so sánh thời gian lưu checkpoint cho thấy Dell PERC13 liên tục vượt trội so với PERC12 trên tất cả các cấu hình mô hình. PERC13 đạt thời gian lưu chỉ trong khoảng từ 7,61 đến 10,17 giây, trong khi PERC12 mất từ 10,41 đến 20,67 giây cho cùng các tác vụ đó. Khoảng cách hiệu năng thể hiện rõ rệt nhất ở mô hình có 1 nghìn tỷ (1T) tham số, nơi PERC13 hoàn thành việc lưu dữ liệu chỉ trong hơn 10 giây so với mức 20+ giây của PERC12. Điều này tương đương với việc giảm khoảng 50% thời gian lưu đối với các mô hình lớn nhất.
Khi xem xét các kết quả về băng thông Lưu dữ liệu (Save throughput), các số liệu đã chứng minh khả năng tối ưu hóa băng thông vượt trội của PERC13, liên tục mang lại tốc độ truyền dữ liệu cao hơn. PERC13 đạt băng thông trong khoảng từ 11,46 đến 14,81 GB/s, với hiệu năng đỉnh điểm đạt được trên mô hình 1T. Ngược lại, PERC12 đạt mức tối đa ở 9,49 GB/s và giảm xuống còn 6,98 GB/s đối với cấu hình lớn nhất. Bộ điều khiển mới hơn duy trì hiệu năng ổn định hơn trên các kích cỡ mô hình khác nhau, cho thấy sự tối ưu hóa tốt hơn trong việc xử lý các tác vụ ghi tuần tự lớn đặc trưng của các hoạt động lưu checkpoint.
Kết quả so sánh thời gian tải (Load duration) cho thấy những lợi thế tương tự đối với PERC13, mặc dù mức độ chênh lệch hiệu năng có sự khác biệt tùy theo kích thước mô hình. Đối với các mô hình nhỏ hơn (8B, 70B), PERC13 tải các checkpoint nhanh hơn khoảng 35-40% so với PERC12. Tuy nhiên, một lần nữa chúng tôi lại ghi nhận mức cải thiện ấn tượng nhất đối với mô hình 1T, nơi PERC13 hoàn thành việc tải trong 10,58 giây so với mức 21,22 giây của PERC12 (giảm gần 50%). Thời gian phục hồi nhanh hơn này đóng vai trò quyết định trong việc giảm thiểu thời gian gián đoạn (downtime) khi khôi phục quá trình huấn luyện từ các checkpoint sau khi xảy ra sự cố.
Cuối cùng, khi xem xét các số liệu về băng thông Tải dữ liệu (Load throughput), PERC13 đã thể hiện lợi thế hiệu năng rõ rệt khi liên tục duy trì băng thông trên 18 GB/s ở tất cả các cấu hình và đạt đỉnh 23,73 GB/s trên mô hình 405B. Ngược lại, PERC12 cho thấy hiệu năng thấp hơn, dao động trong khoảng từ 6,8 GB/s đến 10,68 GB/s.
Bài thử nghiệm hiệu năng FIO (FIO Performance Benchmark)
Mặc dù các phương pháp kiểm thử mới đã được tích hợp vào bài đánh giá này, nhưng để làm nổi bật các cải tiến, chúng tôi đã trích xuất lại một số dữ liệu từ bài viết trước về bộ điều khiển PERC12 của Dell nhằm thể hiện sự khác biệt về băng thông đỉnh (peak bandwidth) và tổng lượng dữ liệu xử lý đỉnh (peak throughput).
Nếu nói rằng PERC13 mang lại những cải tiến thì đó vẫn là một cách nói giảm nói tránh. Với một phân vùng RAID5 duy nhất trên mỗi bộ điều khiển, chúng tôi đã đo lường được băng thông đọc tăng vọt 88%, băng thông ghi tăng 318%, hiệu năng đọc ngẫu nhiên 4K tăng 31% và hiệu năng ghi ngẫu nhiên 4K tăng ở mức kinh ngạc 466%. Đây chưa phải là hiệu năng đỉnh tuyệt đối của bộ điều khiển PERC13; tốc độ cao hơn hoàn toàn có thể đạt được nếu cấu hình nhiều đĩa ảo (virtual disks) hơn. Tuy nhiên, kết quả này phản ánh hiệu năng của một không gian tên đơn nhất (single-namespace) khi tối đa hóa toàn bộ dung lượng.
| Workload | Dual PERC 12 (2 x RAID5) | Dual PERC 13 (2 x RAID5) | Performance Increase |
|---|---|---|---|
| 128K Sequential Reads | 56,107 (MB/s) | 105,227 (MB/s) | 88% |
| 128K Sequential Writes | 24,351 (MB/s) | 101,723 (MB/s) | 318% |
| 4KB Random Reads | 13,205,656 (IOPs) | 17,342,057 (IOPs) | 31% |
| 4KB Random Writes | 1,725,198 (IOPs) | 9,758,677 (IOPs) | 466% |
Chúng tôi tập trung vào hiệu năng của các bộ điều khiển Dell PERC H975i và PERC H965i bằng cách khai thác cấu hình RAID 5, một giải pháp mang lại sự kết hợp tuyệt vời giữa dung lượng lưu trữ và khả năng bảo vệ dữ liệu bằng mã sửa lỗi (parity). Chúng tôi đã xem xét nhiều cấu hình đĩa ảo (Virtual Disk – VD) trên Dell PERC H975i: 8 VD cấu hình RAID 5 (8R5), 4 VD cấu hình RAID 5 (4R5), và 2 VD cấu hình RAID 5 (2R5). Chúng tôi cũng thử nghiệm hai cấu hình trên Dell PERC H965i: 4 VD cấu hình RAID 5 (4R5) và 2 VD cấu hình RAID 5 (2R5). Các cấu hình này được lựa chọn dựa trên số lượng ổ SSD mà mỗi bộ điều khiển có thể quản lý. Bộ điều khiển PERC 13 mới nhất có thể quản lý lên tới 16 ổ SSD, cho phép dễ dàng chia thành tối đa 4 nhóm RAID 5, mỗi nhóm gồm 4 ổ SSD. Trong khi đó, dòng PERC12 cũ hơn chỉ có thể quản lý 8 ổ SSD, điều này giới hạn khả năng thử nghiệm của nó ở mức tối đa là 2 nhóm SSD RAID 5. Cấu hình này đồng nghĩa với việc đối với hệ thống 8R5, chúng tôi có bốn nhóm RAID 5 (mỗi nhóm gồm 4 ổ) trên mỗi Bộ điều khiển PERC RAID.
Mỗi cấu hình đều trải qua một quy trình đánh giá hiệu năng (benchmarking) giống hệt nhau, bắt đầu bằng giai đoạn chuẩn bị (preconditioning phase) bao gồm hai lần ghi đầy đủ toàn bộ thiết bị (full device writes) bằng các khối lượng công việc tuần tự. Sau khi hệ thống đạt trạng thái ổn định (steady-state), chúng tôi tiến hành đo lường hiệu năng trên nhiều mô hình truy cập (access patterns) khác nhau. Trước mỗi bài kiểm thử khối lượng công việc mới, chúng tôi đều thực hiện lại một chu kỳ chuẩn bị tương ứng với kích thước truyền tải (transfer size) đó để đảm bảo tính nhất quán của các kết quả.
Băng thông ghi tuần tự 128K
Trong bài kiểm thử ghi tuần tự 128K, một sự khác biệt đáng kinh ngạc về hiệu năng đã xuất hiện giữa hai thế hệ bộ điều khiển. Các mảng lưu trữ chạy PERC H965i mang lại băng thông ở mức khiêm tốn, với cấu hình 2R5 đạt 28,1 GB/s và cấu hình 4R5 đạt 29,5 GB/s, cho thấy khả năng mở rộng rất ít khi bổ sung thêm đĩa RAID. Ngược lại hoàn toàn, bộ điều khiển PERC H975i mang lại hiệu năng vượt trội trên tất cả các cấu hình: mảng 2R5 đạt 99,3 GB/s (tăng 253%), cấu hình 4R5 đạt 99,7 GB/s (tăng 238%), và cấu hình 8R5 đạt đỉnh ở mức 101,3 GB/s (tăng 243% so với cấu hình 4R5 của H965i). Nhìn chung, các kết quả của H975i tập trung rất sát quanh ngưỡng 100 GB/s bất kể số lượng đĩa, cho thấy hệ thống đang chạm tới mức trần băng thông của bộ điều khiển đối với các tác vụ ghi tuần tự 128K.
Độ trễ ghi tuần tự 128K
Trong bài kiểm thử độ trễ ghi tuần tự 128K, một sự khác biệt rõ rệt đã xuất hiện giữa hai thế hệ bộ điều khiển. Các mảng lưu trữ PERC H965i cho thấy độ trễ cao hơn, với cấu hình 2R5 dao động từ 0,0238 ms lên đến 17,8 ms và cấu hình 4R5 kéo dài lên tới 38,9 ms, thể hiện lợi ích rất ít từ việc bổ sung thêm đĩa RAID. Ngược lại, bộ điều khiển PERC H975i đạt được độ trễ thấp hơn rõ rệt trên tất cả các cấu hình: mảng 2R5 dao động từ 0,0173 ms đến 5,0 ms (độ trễ đỉnh thấp hơn 72%), cấu hình 4R5 dao động từ 0,0179 ms đến 10,5 ms (thấp hơn 73%), và cấu hình 8R5 dao động từ 0,0188 ms đến 20,1 ms (thấp hơn 48% so với cấu hình 4R5 của H965i).
Băng thông đọc tuần tự 128K
Trong bài kiểm thử đọc tuần tự 128K trên các hệ thống Dell, các bộ điều khiển PERC H965i cho thấy hiệu năng đồng đều trên cả hai cấu hình. Mảng 2R5 đạt băng thông tối đa 54,8 GB/s, và cấu hình 4R5 cũng đạt mức tương tự là 54,8 GB/s. Ngược lại, các bộ điều khiển PERC H975i thể hiện hiệu năng vượt trội hơn đáng kể khi cả ba cấu hình đều đạt băng thông đỉnh trong khoảng 102,7–102,8 GB/s. Mảng H975i 2R5 mang lại tốc độ 102,8 GB/s (cải thiện 87%), cấu hình 4R5 đạt 102,7 GB/s (cải thiện 87%), và cấu hình 8R5 đạt 102,7 GB/s (cải thiện 87%). Đáng chú ý là trong khi các bộ điều khiển H965i không cho thấy sự mở rộng hiệu năng rõ rệt nào giữa hai cấu hình 2R5 và 4R5, thì các bộ điều khiển H975i lại duy trì hiệu năng cao nhất quán trên tất cả các cấu hình RAID 5, và mức trần băng thông dường như đã bị chạm tới bất kể số lượng ổ đĩa trong mảng lưu trữ là bao nhiêu.
Độ trễ đọc tuần tự 128K
Trong bài kiểm thử độ trễ đọc tuần tự 128K, PERC H965i cho thấy độ trễ dao động từ 0,2006 ms đến 16,1 ms trên cấu hình 2R5 và từ 0,1644 ms đến 24,7 ms trên cấu hình 4R5, thể hiện tính biến động gia tăng khi số lượng ổ đĩa được mở rộng. Để so sánh, PERC H975i hoạt động hiệu quả hơn rất nhiều, với cấu hình 2R5 dao động từ 0,062 ms đến 4,9 ms (độ trễ đỉnh thấp hơn 80%), cấu hình 4R5 dao động từ 0,075 ms đến 9,8 ms (thấp hơn 60%), và cấu hình 8R5 đạt đỉnh ở mức 19,5 ms (thấp hơn 21% so với cấu hình 4R5 của H965i).
Băng thông ghi ngẫu nhiên 64K
Trong các bài kiểm thử ghi ngẫu nhiên 64K, bộ điều khiển thế hệ cũ PERC H965i cho thấy hiệu năng đồng đều nhưng bị giới hạn, khi cả hai cấu hình 2R5 và 4R5 đều đạt băng thông gần như y hệt nhau là 8,3 GB/s bất kể số lượng đĩa. Ngược lại hoàn toàn, bộ điều khiển PERC H975i mang lại những cải tiến hiệu năng vượt trội: cấu hình 2R5 đạt 39,8 GB/s (cải thiện 379%), trong khi cấu hình 4R5 cũng duy trì cùng mức băng thông đỉnh 39,8 GB/s (cải thiện 379%). Mảng 8R5 trên H975i nhỉnh hơn một chút khi đạt mức 40,3 GB/s (cải thiện 386%).
Độ trễ ghi ngẫu nhiên 64K
Trong bài kiểm thử độ trễ ghi ngẫu nhiên 64K, H965i gặp khá nhiều khó khăn dưới mức tải nặng hơn, với cấu hình 2R5 dao động từ 0,020 ms lên đến 30,0 ms và cấu hình 4R5 kéo dài lên tới 60,0 ms. Ngược lại hoàn toàn, bộ điều khiển H975i thể hiện hiệu năng tốt hơn đáng kể: cấu hình 2R5 dao động từ 0,0115 ms đến 6,3 ms (độ trễ đỉnh thấp hơn 79%), cấu hình 4R5 chỉ chạm mức 12,6 ms (thấp hơn 79%), và cấu hình 8R5 đạt đỉnh ở mức 24,8 ms (thấp hơn 59% so với cấu hình 4R5 của H965i).
Băng thông đọc ngẫu nhiên 64K
Trong các bài kiểm thử đọc ngẫu nhiên 64K, bộ điều khiển PERC H965i với cả hai mảng 2R5 và 4R5 đều đạt mức băng thông gần như y hệt nhau là 54,6 GB/s. Ngược lại hoàn toàn, bộ điều khiển PERC H975i một lần nữa cho thấy sự vượt trội rõ rệt khi cả ba cấu hình đều đạt mức xấp xỉ 102,7 GB/s, đại diện cho mức cải thiện hiệu năng 88% so với H965i.
Đáng chú ý là các cấu hình H975i thể hiện tính nhất quán kinh ngạc giữa các kích thước mảng RAID khác nhau, với băng thông đỉnh chỉ dao động quanh mức 102,7 GB/s bất kể việc sử dụng 2, 4 hay 8 ổ đĩa trong mảng RAID-5. Điều này cho thấy rằng với khối lượng công việc đọc ngẫu nhiên 64K, chúng ta đã có thể làm bão hòa hoàn toàn bộ điều khiển và hiệu năng không còn bị giới hạn bởi ổ đĩa trên nền tảng H975i mới hơn.
Độ trễ đọc ngẫu nhiên 64K
Đối với các tác vụ đọc ngẫu nhiên 64K, mảng H965i 2R5 có độ trễ dao động từ 0,226 ms đến 4,6 ms, trong khi cấu hình 4R5 kéo dài lên tới 9,6 ms. Việc chuyển sang sử dụng H975i đã giúp giảm đáng kể độ trễ, với cấu hình 2R5 đo được từ 0,080 ms đến 2,4 ms (độ trễ đỉnh thấp hơn 48%), cấu hình 4R5 từ 0,080 ms đến 4,9 ms (thấp hơn 49%), và cấu hình 8R5 từ 0,080 ms đến 9,7 ms (tương đương với cấu hình 4R5 của H965i). Nhìn chung, H975i cho thấy khả năng kiểm soát chặt chẽ hơn và mức trần độ trễ thấp hơn trên các nhóm RAID.
Tốc độ xử lý IOPS ghi tuần tự 16K
Trong bài kiểm thử ghi tuần tự 16K, bộ điều khiển PERC H965i mang lại hiệu năng ở mức khiêm tốn, với cấu hình 2R5 đạt 1,73 triệu IOPS và cấu hình 4R5 đạt 1,87 triệu IOPS. Để so sánh, PERC H975i đã mang lại một sự tăng trưởng vượt bậc, với cấu hình 2R5 đạt 6,44 triệu IOPS (cải thiện 272% so với H965i). Mảng 4R5 của H975i đạt đỉnh ở mức 6,54 triệu IOPS (cải thiện 250%), trong khi cấu hình 8R5 đạt 6,53 triệu IOPS (cải thiện 249% so với cấu hình 4R5 của H965i). Kết quả này một lần nữa cho thấy các bộ điều khiển bị bão hòa quanh ngưỡng 6,5 triệu IOPS ở kích thước khối 16K.
Độ trễ ghi tuần tự 16K
Trong các tác vụ ghi tuần tự 16K, các mảng ổ đĩa chạy PERC H965i có độ trễ dao động từ 0,0080 đến 3,5 ms trên cấu hình 2R5 và từ 0,0083 đến 5,3 ms trên cấu hình 4R5. Bộ điều khiển PERC H975i cho thấy hiệu suất vượt trội hơn hẳn, với cấu hình 2R5 chỉ dao động từ 0,0070 ms đến 0,80 ms (thấp hơn 77%), cấu hình 4R5 đạt mức tối đa 1,42 ms (thấp hơn 73%), và cấu hình 8R5 đạt đỉnh ở mức 6,2 ms (thấp hơn 17% so với cấu hình 4R5 của H965i).
Tốc độ xử lý IOPS đọc tuần tự 16K
Trong bài kiểm thử đọc tuần tự 16K, các bộ điều khiển PERC H965i mang lại kết quả rất đồng đều, với cấu hình 2R5 đạt 3,56 triệu IOPS và cấu hình 4R5 cũng đạt mức tương tự là 3,56 triệu IOPS. Để so sánh, các bộ điều khiển PERC H975i ghi nhận kết quả ở tất cả các cấu hình đều tập trung rất sát quanh ngưỡng 6,64 triệu IOPS, đại diện cho mức cải thiện hiệu năng 86% so với H965i.
Độ trễ đọc tuần tự 16K
Trong các tác vụ đọc tuần tự 16K, mảng H965i 2R5 có độ trễ dao động từ 0,040 ms đến 1,15 ms, trong khi cấu hình 4R5 tăng cao lên tới 3,0 ms. Trên bộ điều khiển H975i, các mức độ trễ đã được cải thiện rõ rệt: cấu hình 2R5 đạt mức 0,038–0,62 ms (thấp hơn 46%), cấu hình 4R5 đạt đỉnh ở mức 1,23 ms (thấp hơn 59%), và cấu hình 8R5 chạm mức 2,47 ms (thấp hơn 19% so với cấu hình 4R5 của H965i).
Tốc độ xử lý IOPS ghi ngẫu nhiên 16K
Với tác vụ IO ngẫu nhiên ở kích thước khối 16K, chúng tôi nhận thấy điểm bão hòa bị chạm tới từ rất sớm trong các bài kiểm thử. Cả hai cấu hình của PERC H965i (2R5 và 4R5) đều mang lại hiệu năng gần như y hệt nhau, đạt xấp xỉ 492.000 IOPS. Trong khi đó, các bộ điều khiển PERC H975i với mảng 2R5 đã đạt tới 2,57 triệu IOPS (cải thiện 422%). Cấu hình H975i 4R5 và 8R5 nhỉnh hơn một chút khi ghi nhận mức hiệu năng khoảng 2,60 triệu IOPS (cải thiện 428%).
Độ trễ ghi ngẫu nhiên 16K
Đối với các tác vụ ghi ngẫu nhiên 16K, H965i phải chịu mức độ trễ cao hơn, với cấu hình 2R5 dao động trong khoảng 0,0082–8,6 ms và cấu hình 4R5 kéo dài lên tới 16,6 ms. Bộ điều khiển H975i cải thiện rõ rệt hiệu năng này, với cấu hình 2R5 chỉ ở mức 0,0070–1,59 ms (thấp hơn 82%), cấu hình 4R5 tối đa là 3,17 ms (thấp hơn 81%), và cấu hình 8R5 đạt đỉnh ở mức 6,27 ms (thấp hơn 62% so với cấu hình 4R5 của H965i).
Tốc độ xử lý IOPS đọc ngẫu nhiên 16K
Trong bài kiểm thử đọc ngẫu nhiên 16K, các cấu hình của PERC H965i mang lại hiệu năng rất đồng đều khi mảng 2R5 đạt 3,55 triệu IOPS và mảng 4R5 cũng đạt mức 3,55 triệu IOPS. Các cấu hình 2R5, 4R5 và 8R5 của PERC H975i đều đạt hiệu năng đỉnh gần như y hệt nhau, quanh ngưỡng 6,64 triệu IOPS, đại diện cho mức cải thiện hiệu năng 87% so với thế hệ H965i.
Độ trễ đọc ngẫu nhiên 16K
Trong các tác vụ đọc ngẫu nhiên 16K, các mảng ổ đĩa chạy H965i cho thấy độ trễ ở mức 0,0906–1,15 ms đối với cấu hình 2R5 và lên tới 2,74 ms đối với cấu hình 4R5. Bộ điều khiển H975i một lần nữa giúp giảm thiểu độ trễ, với cấu hình 2R5 đạt mức 0,072–0,62 ms (thấp hơn 46%), cấu hình 4R5 tối đa là 1,23 ms (thấp hơn 55%), và cấu hình 8R5 đạt đỉnh ở mức 2,47 ms (thấp hơn 10% so với cấu hình 4R5 của H965i).
Tốc độ xử lý IOPS ghi ngẫu nhiên 4K
Trong các bài kiểm thử ghi ngẫu nhiên 4K, các bộ điều khiển PERC H975i với cấu hình 2R5 đạt đỉnh 9,76 triệu IOPS, trong khi mảng 4R5 mang lại hiệu năng cao hơn một chút ở mức 9,94 triệu IOPS. Cấu hình 8R5 thể hiện hiệu năng mạnh mẽ nhất khi đạt tới 10,10 triệu IOPS.
Độ trễ ghi ngẫu nhiên 4K
Đối với bài kiểm thử 4K, chúng tôi chỉ đánh giá duy nhất bộ điều khiển H975i để xem xét hiệu năng đỉnh. Độ trễ đạt mức xuất sắc trên tất cả các mảng ổ đĩa: cấu hình 2R5 dao động từ 0,0058 ms đến 0,47 ms, cấu hình 4R5 đạt đỉnh ở mức 0,88 ms, và cấu hình 8R5 chạm mốc 1,63 ms. Các kết quả này chứng minh rằng ở kích thước khối nhỏ nhất, H975i vẫn duy trì được độ trễ cực kỳ thấp và nhất quán ở mức dưới 2 ms.
Tốc độ xử lý IOPS đọc ngẫu nhiên 4K
Chúng tôi đã dành sẵn một trong những biểu đồ thú vị nhất cho phần cuối cùng: trong các bài kiểm thử đọc ngẫu nhiên 4K, bộ điều khiển H975i với cấu hình 2R5 đã đạt mức ấn tượng là 17,3 triệu IOPS. Mảng H975i 4R5 đạt tới 20,1 triệu IOPS, trong khi cấu hình 8R5 mang lại băng thông cao nhất với 25,2 triệu IOPS.
Độ trễ đọc ngẫu nhiên 4K
Trong các tác vụ đọc ngẫu nhiên 4K, độ trễ bắt đầu ở mức 0,069 ms trên tất cả các mảng ổ đĩa, với cấu hình 2R5 đạt đỉnh ở mức 0,29 ms, cấu hình 4R5 ở mức 0,53 ms, và cấu hình 8R5 ở mức 0,65 ms. Mức trần độ trễ thấp trên tất cả các nhóm RAID đã làm nổi bật khả năng xử lý các tác vụ đọc ngẫu nhiên kích thước nhỏ với hiệu suất đáng kinh ngạc của H975i.
Không suy giảm hiệu năng trong quá trình tái dựng mảng đĩa (Rebuild)
So với PERC12, bộ điều khiển Dell PERC13 mang lại băng thông cao hơn đáng kể trên mọi khối lượng công việc ngay cả khi các mảng đĩa đang trong quá trình tái dựng (rebuild). Tốc độ đọc tuần tự tăng hơn gấp đôi, đạt 53,7 GB/s so với 25 GB/s (tăng 114,7%), và tốc độ ghi tuần tự nhảy vọt lên 68 GB/s từ mức 14,6 GB/s (tăng 363,7%).
Hiệu năng xử lý các khối dữ liệu nhỏ (small-block) còn nới rộng khoảng cách này hơn nữa: tốc độ đọc ngẫu nhiên 4K tăng lên 17,33 triệu IOPS so với 4,68 triệu IOPS (tăng 270,4%), trong khi tốc độ ghi ngẫu nhiên 4K tăng phi mã lên 5,33 triệu IOPS từ mức 0,48 triệu IOPS (tăng 1013,1%). Nói tóm lại, PERC13 giảm thiểu tối đa tác động của quá trình tái dựng dữ liệu và duy trì mức hiệu năng dự phòng dồi dào cho hệ thống máy chủ, ngay cả trong những khoảng thời gian bảo trì nặng nề nhất.
| Workload | Dual PERC 12 (2 × RAID5) – Rebuild | Dual PERC 13 (2 × RAID5) – Rebuild | % Improvement |
|---|---|---|---|
| Sequential Read Bandwidth | 25 (GB/s) | 53.7 (GB/s) | 114.7% |
| Sequential Write Bandwidth | 14.7 (GB/s) | 68 (GB/s) | 363.7% |
| 4KB Random Reads | 4,676,748 (IOPS) | 17,326,888 (IOPs) | 270.4% |
| 4KB Random Writes | 479,144 (IOPs) | 5,333,783 (IOPs) | 1013.1% |
Tái dựng mảng đĩa nhanh chóng mà không làm chậm khối lượng công việc
Dell cũng khẳng định những cải tiến vượt bậc về khả năng phục hồi và hiệu năng tái dựng mảng đĩa (rebuild), dẫn chứng bằng việc giảm thời gian rebuild mảng đĩa từ hơn 80 phút cho mỗi terabyte với PERC12 xuống chỉ còn 10 phút cho mỗi terabyte trên PERC13. Tốc độ này giúp thu hẹp đáng kể khoảng thời gian rủi ro, đồng thời khẳng định sự chín muồi trong công cụ XOR phần cứng, khả năng tăng tốc bộ nhớ đệm (cache) và tối ưu hóa đường truyền dữ liệu (data path) của bộ điều khiển.
Trong các bài kiểm thử rebuild RAID 5, PERC13 liên tục mang lại thời gian rút ngắn hơn so với PERC12 khi bộ điều khiển được phép ưu tiên cho tác vụ rebuild, kèm theo một lưu ý rằng áp lực ghi dữ liệu cực kỳ nặng có thể đảo ngược lợi thế đó. Khi tính năng Priority Rebuild (Ưu tiên tái dựng) được kích hoạt, bộ điều khiển sẽ ưu tiên cấp tài nguyên trước hết cho các tác vụ rebuild. Điều này giúp bộ điều khiển PERC13 giảm đáng kể thời gian rebuild dưới áp lực của tác vụ đọc tuần tự. Ở mức tải máy chủ thấp nhất (125 MB/s), thời gian rebuild đã giảm từ 11,53 xuống còn 5,32 phút/TiB. Ngay cả ở mức tải nặng nhất, thời gian rebuild cũng được cắt giảm từ 16,96 xuống còn 7,73 phút/TiB, trong khi vẫn duy trì tốc độ đọc của máy chủ cao hơn rất nhiều (60 GB/s so với 22,4 GB/s).
Dưới áp lực ghi tuần tự, PERC13 đã cải thiện thời gian rebuild ở mức tải nhẹ từ 7,51 xuống còn 4,98 phút/TiB. Tuy nhiên, dưới tải ghi nặng nhất, thời gian rebuild của nó đã tăng lên 15,29 phút/TiB so với mức 13,09 phút/TiB của R760. Bạn có thể nhìn nhận vấn đề này theo hai góc độ: PERC13 có tốc độ rebuild chậm hơn, nhưng nó lại duy trì được tốc độ ghi của khối lượng công việc gần tương đương với mức vận hành thực tế so với PERC12 (62,5 GB/s so với 12 GB/s). Nói cách khác, tính năng Priority Rebuild đã thực hiện đúng cam kết về việc rút ngắn khoảng thời gian rebuild, đặc biệt là đối với các hoạt động thiên về đọc dữ liệu. Ngoại lệ duy nhất là khi hệ thống đồng thời phải chịu áp lực ghi dữ liệu rất nặng; khi đó, khả năng đáp ứng băng thông máy chủ cao hơn của PERC13 có thể làm kéo dài thời gian rebuild.
Tốc độ tái dựng — (Ưu tiên tái dựng) (RAID5)
| Scenario | Dual PERC 12 (2 × RAID5) | Dual PERC 13 (2 × RAID5) | ||
|---|---|---|---|---|
| Min/TiB | Total Bandwidth | Min/TiB | Total Bandwidth | |
| Sequential Read – Light Activity | 11.53 | 0.125 GB/s | 5.32 | 0.125 GB/s |
| Sequential Read – Heavy Activity | 16.96 | 22.4 GB/s | 7.73 | 60 GB/s |
| Sequential Write – Light Activity | 7.51 | 0.125 GB/s | 4.98 | 0.125 GB/s |
| Sequential Write – Heavy Activity | 13.09 | 12 GB/s | 15.29 | 62.5 GB/s |
Chuyển sang chế độ Priority Host, chế độ cố tình bảo vệ các tác vụ I/O của ứng dụng bằng cách đánh đổi tốc độ tái dựng, hiệu năng đạt được có sự tương đồng đối với các tác vụ đọc và có sắc thái khác biệt hơn đối với các tác vụ ghi. Với khối lượng công việc đọc, bộ điều khiển PERC13 một lần nữa hoàn thành việc tái dựng nhanh hơn đáng kể so với PERC12 thế hệ cũ, giảm thời gian ở mức tải nhẹ từ 11,23 xuống còn 6,70 phút/TiB và thời gian ở mức tải nặng từ 38,44 xuống còn 19,75 phút/TiB, trong khi vẫn đáp ứng được nhiều lưu lượng truy cập của máy chủ hơn (46,2 GB/s so với 24,1 GB/s ở thời điểm tải nặng). Đối với khối lượng công việc ghi, chế độ Priority Host đặt hiệu năng vận hành thực tế làm trọng tâm: PERC13 nhanh hơn ở mức tải nhỏ nhất (7,80 so với 5,67 phút/TiB), nhưng dưới tải ghi nặng nhất, thời gian tái dựng của nó kéo dài lên 32,81 phút/TiB so với 25,40 phút/TiB của PERC12. Thời gian tái dựng bị kéo dài hơn một chút, nhưng PERC13 cung cấp cho máy chủ băng thông ghi cao hơn rất nhiều (62,4 GB/s so với 12,5 GB/s).
Tốc độ tái dựng – (Ưu tiên máy chủ) (RAID5)
| Scenario | Dual PERC 12 (2 × RAID5) | Dual PERC 13 (2 × RAID5) | ||
|---|---|---|---|---|
| Min/TiB | Total Bandwidth | Min/TiB | Total Bandwidth | |
| Sequential Read – Light Activity | 11.23 | 0.125 GB/s | 6.70 | 0.125 GB/s |
| Sequential Read – Heavy Activity | 38.44 | 24.1 GB/s | 19.75 | 46 GB/s |
| Sequential Write – Light Activity | 7.80 | 0.125 GB/s | 5.67 | 0.125 GB/s |
| Sequential Write – Heavy Activity | 25.40 | 12.5 GB/s | 32.81 | 62.4 GB/s |
Xét từ góc độ triển khai, lựa chọn rất rõ ràng. Khi bạn cần giảm thiểu tối đa khoảng thời gian rủi ro và có thể chấp nhận việc giảm một chút mức độ ưu tiên của tác vụ I/O, chế độ Rebuild Priority trên PERC13 sẽ rút ngắn thời gian tái dựng, đặc biệt là đối với các kịch bản thiên về đọc. Khi việc duy trì khả năng phản hồi của ứng dụng là điều không thể nhân nhượng, chế độ Priority Host sẽ đáp ứng chính xác điều đó; PERC13 vẫn vượt trội trong việc tái dựng khi đọc, trong khi các khoảng thời gian ghi nặng có thể cần phải lập lịch hoặc điều tiết vừa phải nếu thời gian tái dựng tuyệt đối là một mối bận tâm.
Kết luận
Dell PERC H975i khẳng định RAID phần cứng là một giải pháp hấp dẫn cho các trung tâm dữ liệu doanh nghiệp tập trung vào NVMe. Trong khi các triển khai JBOD và RAID phần mềm đã thu hút được sự chú ý trong các môi trường mở rộng (scale-out), các cách tiếp cận này lại làm phát sinh tính phức tạp trong vận hành, làm quá tải CPU và kéo dài thời gian phục hồi khi ổ đĩa bị lỗi. H975i mang lại khả năng tăng tốc phần cứng chuyên dụng với các công cụ tính toán parity riêng biệt, các hoạt động tái dựng mảng đĩa được tăng tốc và khả năng quản lý tích hợp trong hệ thống hạ tầng của Dell.
Đối với các khối lượng công việc AI và học máy đòi hỏi đặc tính băng thông nhất quán, biến động độ trễ tối thiểu và độ tin cậy tối đa về thời gian hoạt động, các kiến trúc RAID quản lý bằng phần cứng sẽ mang lại cả hiệu năng tính toán lẫn khả năng phục hồi vận hành mà không tiêu tốn tài nguyên xử lý quan trọng của máy chủ.
Các bài kiểm thử hiệu năng đã xác thực những cải tiến về mặt kiến trúc, với việc H975i mang lại băng thông đọc tuần tự cao hơn 88% và băng thông ghi tuần tự cao hơn 318% so với thế hệ PERC12. Các phép đo đạt đỉnh với băng thông 103 GB/s và 25,2 triệu IOPS đã chứng minh khả năng của bộ điều khiển đối với các khối lượng công việc chuyên sâu về dữ liệu. Ngoài ra, thời gian tái dựng mảng đĩa đã giảm từ hơn 80 phút cho mỗi terabyte xuống chỉ còn 10 phút cho mỗi terabyte, trong khi vẫn duy trì mức hiệu năng gần như tương đương vận hành thực tế trong suốt các hoạt động phục hồi.
Giao tiếp PCIe Gen5 x16 và thiết kế tích hợp phía trước của H975i hỗ trợ các cấu hình triển khai GPU mật độ cao mà không bị cạnh tranh tài nguyên lưu trữ, cho phép mở rộng hiệu năng một cách dự đoán được trong các cấu hình đa bộ tăng tốc. Khi nhiều máy chủ PowerEdge cung cấp cả bộ điều khiển RAID H965i và H975i, không còn nghi ngờ gì nữa khi các tổ chức đang tận dụng các khối lượng công việc mới nổi nên lựa chọn giải pháp mới hơn. Nếu bạn đang triển khai hạ tầng AI ở quy mô lớn, H975i sẽ cung cấp nền tảng lưu trữ băng thông cao, độ trễ thấp cần thiết để tối đa hóa hiệu suất sử dụng tài nguyên tính toán.
__________________________________________________
📞 Liên hệ Megacore để được tư vấn cấu hình phù hợp và giải pháp hạ tầng cho doanh nghiệp – hoàn toàn miễn phí
🌐 Website: megacore.net
📧 Email: [email protected]
📲 Hotline: 0345 888 868
Cảm ơn bạn đã tin tưởng và lựa chọn sản phẩm của Megacore. Chúng tôi cam kết mang đến cho bạn những sản phẩm chất lượng và dịch vụ tốt nhất!
