Définir le record de façon droite : DirectFlash et NetApp

Dans le stockage d’entreprise, la dette technique ne se limite pas à vous ralentir, elle définit votre plafond. Le récent article de blog de NetApp, «  Direct Flash vs SSD », soutient que les SSD standard gérés par ONTAP sont « suffisamment bons ». Mais à l’ère du NVMe, « assez bon » ne suffit pas. Les modules Pure Storage^® DirectFlash^® (DFM) ne sont pas des améliorations incrémentielles, ils constituent une refonte architecturale. Voici une analyse chirurgicale des allégations de NetApp, appuyée par des faits techniques.

1. Performance et latence : Frais généraux du firmware et Flash défini par logiciel

NetApp explique : Le firmware SSD mature surpasse les modules flash personnalisés.
Réalité : Les DFM éliminent la couche de traduction flash (FTL), contournant entièrement les abstractions des contrôleurs SSD. Au lieu de cela, le OS d’exploitation Purity gère directement le placement de la NAND, la collecte des déchets et le niveau d’usure. Cela donne :

• Latence Sub- 250 μs (contre 300 à 500 μs pour les SSD gérés par ONTAP dans des conditions idéales, et plus élevée en cas d’amplification en écriture ou de schémas d’E/S mixtes)
• Latence constante dans les charges de travail d’E/S mixtes grâce aux opérations NAND coordonnées par logiciel
• IOPS adaptées à la prévisibilité au niveau du système, tandis que les SSD disponibles dans le commerce peuvent annoncer des IOPS brutes plus élevées, les DFM optimisent le débit de bout en bout avec une latence déterministe et des performances constantes sur l’ensemble des charges de travail, évitant ainsi le comportement variable observé avec les couches de traduction flash et les opérations en arrière-plan

ONTAP s’appuie toujours sur des FTL gérés par disque, optimisés pour une compatibilité étendue, et non un comportement spécifique à la charge de travail. Résultat ? Latence irrégulière, pauses imprévisibles et goulets d’étranglement induits par les micrologiciels.

2. Fiabilité : Gestion Flash adaptée aux charges de travail

NetApp explique : Les SSD sont plus fiables grâce à des techniques de firmware bien établies.
Réalité : Les DFM déchargent les mécanismes de fiabilité tels que le niveau d’usure et le suivi de l’état des blocs vers Purity, qui offre une visibilité globale sur les schémas d’E/S du système. Cela permet :

• Une endurance des supports 2,5 fois supérieure grâce à un contrôle précis de l’amplification en écriture
• Collecte plus intelligente des déchets adaptée au comportement au niveau des applications
• Comportement prévisible sans architecture heuristique de la boîte noire du firmware

Le firmware SSD fonctionne toujours au niveau des composants, avec un surprovisionnement et une logique générique pour masquer les limites de la mémoire flash. Bien que cela étende l’endurance, il le fait souvent de manière inefficace et sans visibilité sur les schémas d’E/S à l’échelle du système. Il en résulte une latence et un comportement imprévisibles dans les charges de travail mixtes. En revanche, les DFM Pure Storage transfèrent la gestion de la mémoire flash vers le OS d’exploitation Purity, qui assure une visibilité et un contrôle globaux, ce qui permet une gestion coordonnée de la mémoire flash, une latence déterministe et une tolérance aux pannes de niveau entreprise sur l’ensemble du système. Il ne s’agit pas seulement d’une protection macroéconomique, mais aussi d’une prévisibilité technique.

3. Efficacité énergétique : Moins d’abstraction, plus d’efficacité

NetApp explique : Les SSD sont suffisamment efficaces, et DirectFlash ne présente aucun avantage dans ce domaine.
Réalité : Les DFM bénéficient d’une efficacité énergétique supérieure non pas parce que le matériel est différent, mais parce que le logiciel est plus intelligent. En transférant la gestion de la mémoire flash du firmware du disque intégré au OS d’exploitation Purity, les DFM éliminent les processus redondants tels que la collecte de déchets intégrée, les recherches de métadonnées induites par FTL et les frais généraux du contrôleur. Ce modèle rationalisé et défini par logiciel permet :

• Consommation d’énergie jusqu’à 30 % inférieure par téraoctet
• Réduction de la charge thermique et amélioration de l’efficacité énergétique au niveau des racks
• Élimination des cycles de DRAM/contrôleur par disque qui ne contribuent pas aux performances des E/S réelles
• Mise en service et refroidissement simplifiés pour les déploiements denses, avec marge thermique qui prend en charge une densité de rack plus élevée

Les DFM de grande capacité augmentent également l’efficacité énergétique par To. Avec des modules individuels disponibles à 150TB et évolutifs jusqu’à 300TB, les DFM offrent une densité par module nettement supérieure à celle des SSD NetApp de 61,44 To, réduisant ainsi le nombre total d’appareils nécessaires, ce qui réduit encore davantage les économies d’alimentation et de refroidissement au niveau des racks.

La consommation d’énergie d’un SSD est influencée non seulement par la quantité de capacité flash, mais également par les frais généraux du traitement intégré, y compris la logique du contrôleur, les FTL et les cycles d’actualisation de la DRAM, qui fonctionnent indépendamment du système de stockage et entraînent des inefficacités.

4. Densité : Une empreinte flash sur mesure

NetApp explique : Les SSD offrent une densité plus élevée.
Réalité : NetApp affirme une meilleure densité, mais les DFM offrent davantage de mémoire flash utilisable par RU en augmentant jusqu’à 150TB (300 To annoncés) par module, par rapport aux SSD de 61,44 To. Avec moins d’appareils et moins de frais généraux, les DFM simplifient la mise à l’échelle et réduisent l’encombrement au niveau du rack.

• Densité utilisable jusqu’à 2 fois supérieure par RU par rapport aux boîtiers SSD en étagère
• Capacité DFM actuelle : 150TB par module, avec un modèle annoncé de 300TB, par rapport aux nouveaux SSD NVMe de 61,44 To de NetApp 
• L’architecture DirectFlash Shelf permet une évolutivité désagrégée de la capacité sans goulets d’étranglement traditionnels

Les étagères NetApp utilisent des SSD NVMe standard, jusqu’à 61,44 To, gérés par ONTAP. Mais le comportement de la mémoire flash est dicté par le firmware d’un SSD individuel, et non par le OS d’exploitation du stockage. En revanche, les DFM Pure Storage transfèrent le contrôle flash vers le OS d’exploitation Purity, ce qui permet une coordination globale des E/S, de contrôle de l’usure et de la collecte des déchets.

Pourquoi est-ce important : Avec NetApp, le firmware du disque augmente la variabilité sous charge, en particulier pendant les tâches en arrière-plan. Pure Storage élimine ces goulets d’étranglement, pour des performances plus prévisibles, des applications plus rapides et des opérations plus simples.

5. Ingénierie « propriétaire » ou ingénierie de précision

NetApp explique : Les DFM sont propriétaires et enferment les clients.
Réalité : L’intégration n’est pas un frein, c’est une architecture bien pensée. Les DFM Pure Storage sont conçus conjointement avec Purity pour optimiser l’ensemble de la pile flash :

• Gestion flash pilotée par télémétrie  : Le OS d’exploitation Purity contrôle le placement en écriture, la collecte des déchets et la disposition des données à l’échelle du système, et non en aveugle au niveau du disque. 
• Cycle de vie unifié du firmware/logiciel : Moins de pièces mobiles, moins de boîtiers de périphérie. Cette intégration réduit les risques de mise à niveau et élimine les incohérences courantes dans le firmware SSD.
• Conception du firmware simplifiée et résiliente : Sans dépendance vis-à-vis du microcode SSD tiers, les DFM sont moins complexes et plus stables, ce qui réduit le nombre de bogues et de régressions.

NetApp, quant à elle, doit prendre en charge et intégrer des disques avec un firmware tiers, un firmware qu’elle ne contrôle pas. Cela implique des bogues imprévisibles, des problèmes de réglage des performances et des risques lors de chaque mise à jour de code. Avec Pure Storage, les logiciels et les supports évoluent ensemble pour garantir transparence, déterminisme et cohérence opérationnelle.

6. Metadata : Le moteur hiérarchique Pure Storage par rapport à l’héritage WAFL

« Purity organise et place les métadonnées à plusieurs niveaux de mémoire et de stockage pour garantir une faible latence constante à grande échelle. »
– « Meilleure science, Vol. 5 cm

Pure Storage Metadata Pyramid exploite :

• SRAM et DRAM pour métadonnées chaudes
• NVRAM pour la journalisation en vol
• Mise en page optimisée du SSD pour les cartes froides, mais lues fréquemment

L’architecture WAFL d’ONTAP, bien que puissante pour son temps, a été conçue autour de disques rotatifs. Son modèle de métadonnées par copie-écriture introduit l’amplification des E/S en écrivant de nouveaux blocs et en mettant à jour les pointeurs au lieu de modifier les données en place. Ce comportement peut entraîner des pics de latence pendant les opérations gourmandes en métadonnées, telles que la création ou la suppression de snapshots, les reconstructions et la réorganisation des métadonnées. Pour les clients, cela signifie plus de réglage et moins de prévisibilité, en particulier à grande échelle et dans des conditions de charge de travail mixtes.

7. Protection et simplicité des investissements

NetApp explique : ONTAP et les SSD offrent une protection et une simplicité d’investissement supérieures grâce à des options de support flexibles.
Réalité : L’architecture Evergreen de Pure Storage garantit une véritable protection des investissements grâce à des mises à niveau sans interruption, qu’il s’agisse de contrôleurs ou de supports, sans remplacement titanesque. Les DFM sont entièrement gérés par Purity, et toute la complexité est isolée de l’utilisateur. La flexibilité de NetApp dépend toujours du firmware du disque, de la compatibilité des étagères et des structures de métadonnées de l’ère WAFL. La simplicité réside dans un cycle de vie logiciel-matériel intégré, et non dans le remplacement de SSD tous les trois à cinq ans.

Et les clients Pure Storage affirment que :

• Validation Hyperscaler  : Meta a choisi Pure Storage FlashArray™ et DirectFlash pour prendre en charge ses charges de travail stratégiques d’AI et d’analytique. Car lorsque les environnements les plus exigeants du monde choisissent une plateforme, ce n’est plus seulement une allégation, c’est une norme.
• Clients Evergreen : Quatre-vingt-dix-sept pour cent ou plus des clients Evergreen^® ont effectué au moins une mise à niveau sans interruption des contrôleurs ou des supports, sans migration, sans rachat et sans arrêt.
• Satisfaction client : Pure Storage détient un NPS audité de 81, par rapport au NPS historique de NetApp entre la trentaine et la quarantaine.
• Exemple concret : Un fournisseur SaaS majeur a consolidé deux racks de baies AFF en une seule baie FlashArray//XL^™ remplie de DFM, réduisant ainsi l’énergie de 40 % et l’espace rack de 75 %.
• Résultats réels : ServiceNow a adopté la baie FlashArray de Pure Storage pour doubler sa capacité et améliorer sa disponibilité, augmenter la disponibilité et rationaliser la gestion de l’infrastructure.

DFM et SSD : Comparaison technique directe

Chœur final : L’écart d’architecture

NetApp continue d’intégrer la logique vieillissante du système de fichiers WAFL autour de SSD conçus pour une compatibilité générique. Pure Storage a conçu DirectFlash pour éliminer les couches de traduction, réduire l’entropie et optimiser les coûts de la technologie flash. NetApp estime que cela n’est pas nécessaire. Nous disons que c’est inévitable.

Les modules DirectFlash ne sont pas seulement un meilleur support flash, ils sont le pilier d’un système de stockage conçu pour le datacenter moderne.

Ce n’est pas la vida loca, mais l’avenir.

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