Tuto zprávu sponzoruje společnost Western Digital. Veškeré názory a stanoviska vyjádřené v této zprávě vycházejí z našeho nezaujatého pohledu na daný produkt (produkty).
VMware vSAN 8 ohlašoval rozsáhlou aktualizaci pro vlajkový produkt společnosti HCI, která zlepšila efektivitu, škálovatelnost a výkon. Od prvního vydání se vSAN 8 dočkal dvou aktualizací, které jej dále vylepšují. Klíčovou ve vSAN 8 je architektura Express Storage Architecture (ESA), nová alternativa k původní architektuře úložiště (OSA), která zjednodušuje rozložení úložiště a přináší mnoho dalších vylepšení.
Cluster VMware vSAN ESA
Vzhledem k dostupnosti aktualizace 2 pro vSAN 8 se mnoho podniků blíží k rozhodnutí, jakou verzi vSAN nasadit. Chtěli jsme proto lépe porozumět výkonnostnímu profilu vSAN 8 ESA v kombinaci s moderními servery, flash pamětí a síťovými prvky.
Servery Dell R6625 – SSD disky Western Digital Ultrastar DC SN655 NVMe
Začali jsme s 32 disky SSD Ultrastar DC SN655 NVMe od Western Digital, čtyřmi servery Dell PowerEdge R6625 a 100GbE sítí. Než se ale ponoříme do různých výsledků konfigurace RAID a disků, pojďme si krátce shrnout vSAN 8 ESA a vysvětlit, proč je tato změna architektury tak významná.
Co přináší vSAN 8 ESA?
Řešení VMware vSAN 8 s technologií ESA představuje významný pokrok v technologii úložišť. Tato nová architektura, přizpůsobená tak, aby plně využila potenciál moderního hardwaru, nabízí bezprecedentní efektivitu, škálovatelnost a výkon. V reakci na vývoj podnikových úložišť od tradičních rotujících médií k pokročilým NAND flash pamětím využívá ESA rozhraní NVMe pro vyšší kapacitu a rychlost za nižší náklady. Posun v hardwarové technologii, zvýšený počet jader CPU serverů a pokročilé síťové funkce byly hnací silou zavedení ESA a zajistily, že splňuje současné obchodní požadavky na vysoce výkonná úložná řešení.
ESA ve vSAN 8 se vyznačuje vylepšením výkonu a kapacity. Adaptivní zápisová cesta v ESA se přizpůsobuje různým velikostem I/O operací a optimalizuje procesy zápisu dat, což je obzvláště výhodné pro flash zařízení. Výsledkem je nižší latence a konzistentní výkon virtuálních strojů. Nový systém souborů se strukturou protokolů a optimalizace I/O cest v ESA navíc výrazně snižují zesílení a latenci zápisu. ESA maximalizuje kapacitu zařízení tím, že eliminuje potřebu vyhrazených zařízení mezipaměti, čímž snižuje celkové náklady na gigabajt. Tyto funkce podtrhují roli ESA v poskytování efektivních úložných řešení s vysokou kapacitou za dostupnou cenu.
Dalším klíčovým aspektem ESA je její efektivita využívání zdrojů, která poskytuje robustní výkon a prostorovou efektivitu při současné menší spotřebě procesorových zdrojů. Tato efektivita je zásadní pro nákladově efektivní správu velkých objemů dat. Navzdory vysokému výkonu ESA představuje režijní náklady na úložnou kapacitu pro metadata, souborové systémy a odolnost. Tyto režijní náklady však efektivně zvládá, aby maximalizovala využitelnou kapacitu. VMware navíc svým zákazníkům nabízí flexibilitu tím, že jim umožňuje vybrat si mezi původní architekturou úložiště a ESA, a uspokojuje tak současné i budoucí potřeby v oblasti úložišť. Tato flexibilita v kombinaci s pokročilými funkcemi ESA staví vSAN 8 od VMware na pozici progresivního řešení v oblasti technologií úložišť.
I přes tuto významnou změnu se základní principy vSAN a primární případy použití příliš nemění. VMware vSAN i nadále slouží jako všestranné úložné řešení úzce integrované s VMware vSphere a nachází široké uplatnění v různých pracovních zátěžích. Vyniká v prostředích infrastruktury virtuálních desktopů (VDI) a poskytuje škálovatelné a vysoce výkonné úložiště pro řadu virtuálních desktopů. Ve scénářích, jako jsou nasazení na okraji sítě a ve vzdálených kancelářích/pobočkách (ROBO), vSAN zefektivňuje infrastrukturu a provoz. vSAN se také výrazně škáluje a poskytuje základ pro softwarově definovaná datová centra.
Testovací platforma vSAN 8 Update 2
Dvouportové SSD disky Ultrastar DC SN655 Enterprise PCIe Gen 4.0 s rozhraním NVMe představují významný pokrok v technologii SSD disků a nabízejí vysoký výkon, zvýšenou kapacitu a robustní spolehlivost, přizpůsobené náročným podnikovým prostředím. Tyto disky jsou obzvláště vhodné pro aplikace vyžadující vysokorychlostní přístup k datům a jejich přenos, což z nich činí ideální volbu pro integraci s řešeními VMware vSAN.
Výkon
SSD disky Western Digital Ultrastar DC SN655 využívají rozhraní PCIe Gen 4.0, které ve srovnání s jejich předchůdci Gen 3.0 nabízí podstatné zlepšení šířky pásma. To se promítá do rychlejšího přenosu dat, což je klíčové pro aplikace, které se spoléhají na rychlý přístup k datům a jejich zpracování. Funkce dvou portů NVMe zvyšuje spolehlivost a dostupnost a zajišťuje nepřetržitý přístup k datům i při selhání portu. Tato konstrukce se dvěma porty je obzvláště výhodná pro kritické aplikace, kde mohou mít prostoje značné důsledky.
Kapacita a účinnost
Díky pokročilé technologii NAND nabízejí tyto SSD disky úložiště s vysokou hustotou. Zvýšená úložná kapacita je zásadní pro podniky, které pracují s velkými objemy dat, například v oblasti datové analýzy, cloud computingu a virtualizovaných prostředí. Řada Ultrastar DC SN655 také nabízí lepší energetickou účinnost než předchozí modely, což přispívá k nižším provozním nákladům a snížené uhlíkové stopě, což je zásadní faktor pro ekologicky uvědomělé podniky.
Integrace s VMware vSAN
VMware vSAN výrazně těží z integrace SSD disků Ultrastar DC SN655. Vysoký výkon a spolehlivost těchto SSD disků dobře odpovídají požadavkům vSAN na efektivní, odolné a škálovatelné úložiště. Prostředí VMware vSAN, známá svými náročnými a nepředvídatelnými požadavky na výkon, mohou využít rychlost a konzistenci, které nabízí Ultrastar DC SN655, k zajištění plynulého provozu a vysoké dostupnosti.
Použití disků Ultrastar DC SN655 s VMware vSAN také zjednodušuje nasazení a správu, protože tyto disky jsou navrženy pro bezproblémovou integraci do různých ekosystémů. Tato snadná integrace šetří čas a snižuje potenciální problémy, čímž zefektivňuje správu virtualizovaných úložných prostředků.
Servery Dell PowerEdge R6625 mají co nabídnout, což je ideální pro náš případ použití VMware vSAN HCI. Z výpočetního hlediska se jedná o dvoupaticové servery s dostatečným výpočetním výkonem pro zvládnutí jakékoli pracovní zátěže. V naší konfiguraci máme dva 64jádrové procesory AMD EPYC 9554 se 128 GB RAM na uzel. R6625 také podporuje až deset 2.5″ NVMe SSD disků, což mu dává dobrou hustotu, a to i přesto, že se naše sestavení zaměřilo na čtyři a osm SSD disků na uzel.
PowerEdge R6625 podporuje mnoho síťových možností s jedním slotem OCP 3.0 a třemi sloty PCIe Gen5. Tato konfigurace nám umožňuje využít 100GbE a více, přičemž další sloty jsou k dispozici pro další zařízení. Když už mluvíme o přepínání, Dell PowerSwitch S5232F-ON propojuje tento cluster. Jedná se o 1U vícevrstvý přepínač s 32 porty 100 GbE QSFP28 a 2 porty 10GbE SFP+.
Za zmínku stojí, že práce, kterou jsme v této zprávě odvedli, se týká některých komponent, které buď ještě nejsou součástí VMware vSAN HCI, nebo nejsou společností Dell k dnešnímu dni oficiálně podporovány. Nicméně jsme během testování dodržovali osvědčené postupy VMware pro vSAN a data jsme nechali zkontrolovat inženýry VMware vSAN.
Výkon aktualizace 2 vSAN 8
V našem přístupu k testování sítě VMware vSAN 8 s ESA jsme se zaměřili na konfiguraci se čtyřmi a osmi SSD disky na uzel. Se čtyřmi hostiteli to vyšlo na celkem 16 nebo 32 SSD disků.
V clusteru jsme využili 100Gb Ethernet, což nám teoreticky umožnilo zaměřit se na úložiště NVMe a zjistit, kde začíná saturovat systémové prostředky.
Další proměnnou, kterou jsme v této zprávě měřili, byl vliv polí RAID1 a RAID5 na celkový výkon úložiště v našem clusteru vSAN. RAID1 byl historicky oblíbenou politikou úložiště pro nasazení vSAN. Doporučené nastavení nasazení pro ESA je „ vSAN ESA Default Policy – RAID5“, které nabízí téměř stejný výkon s mnohem větší kapacitou. RAID1 má okamžité 50% využití, ale RAID5 omezuje paritní režii, což vám dává mnohem větší využitelnou kapacitu.
Pro měření výkonu našeho clusteru VMware vSAN s ESXi 8 Update 2 jsme využili HCIbench. HCIbench byl vyvinut pro zjednodušení testování clusterů HCI, kde je potřeba nasazovat pracovní virtuální počítače, spouštět virtuální disky a orchestrovat testování v celém clusteru a zároveň agregovat všechny tyto výsledky. V našem testování jsme pro naše čtyři konfigurace ESA použili následující nastavení:
Nasazení virtuálního počítače HCIBench:
- 16 VM
- 8 x 50GiB datových disků na virtuální počítač
- 16 virtuálních procesorů (vCPU) na virtuální počítač
- 8 GB RAM na virtuální počítač
- Doba testování 3600 sekund na pracovní zátěž
- 8 vláken na disk pro sekvenční úlohy a 16 vláken pro náhodné úlohy
| Western Digital Ultrastar DC SN655 vSAN ESA DATA | 1024 kB sekvenčního zápisu MB/s | 1024K sekvenční čtení MB/s | 4K náhodných IOPS zápisu | 4K náhodných IOPS pro čtení | 8K Náhodné 70/30 IOPS |
|---|---|---|---|---|---|
| vSAN ESA 4 SSD na uzel RAID1 | 10,914 | 17,638 | 378,861 | 563,054 | 318,640 |
| vSAN ESA 4 SSD na uzel RAID5 | 10,999 | 17,726 | 476,770 | 524,076 | 301,960 |
| vSAN ESA 8 SSD na uzel RAID1 | 12,702 | 24,128 | 520,632 | 526,504 | 323,674 |
| vSAN ESA 8 SSD na uzel RAID5 | 14,336 | 21,994 | 504,508 | 523,666 | 292,557 |
Data o výkonu jsme rozdělili do dvou překrývajících se částí: čtyři vs. osm SSD disků na uzel a RAID1 vs. RAID5. V našem úvodním srovnání jsme se zaměřili na bod, kdy výkon začíná klesat s přidáváním dalších disků do clusteru. U čtyř hostitelů jsme se podívali na 16 SSD disků v clusteru ve srovnání s 32, když jsme každý uzel navýšili na osm SSD disků. Druhým aspektem je, jak významný je rozdíl mezi politikou RAID1 ESA a doporučenou politikou RAID5 ESA. Výhody použití RAID5 jsou celkem zřejmé: uživatelé získají obrovské množství dostupné kapacity díky politice ochrany dat ve spojení s hustými SSD disky Western Digital.
Při pohledu na data shromážděná z našeho testování jsme si všimli několika trendů. Pokud se zaměříte na celkovou šířku pásma, cluster VMware vSAN ESA zaznamenal výrazné zvýšení výkonu díky přechodu ze čtyř na osm SSD disků na uzel. Naměřili jsme přibližně 10.9 GB/s při sekvenčním zápisu v konfiguracích RAID1 i RAID5 se 4 SSD disky. Při sekvenčním čtení jsme v režimech RAID1 a RAID5 naměřili 17.6–17.7 GB/s. Při přechodu na náhodné úlohy jsme zjistili, že RAID5 měl v konfiguraci se 4 SSD výhodu, když naměřil 476 tisíc IOPS při náhodném zápisu 4K, ve srovnání s 379 tisíci IOPS v RAID1. Při náhodném čtení 4K se obě konfigurace začaly k sobě přibližovat, přičemž RAID1 naměřil 563 tisíc IOPS až 524 tisíc IOPS v RAID5. V poměru 8K 70/30 byl rozdíl mnohem menší, přičemž RAID1 měl výhodu 319 tisíc IOPS oproti 302 tisícům IOPS u RAID5.
Přechodem na osm SSD disků na uzel jsme zaznamenali nárůst výkonu, ale ve srovnání se čtyřmi SSD disky se výkon nezdvojnásobil. Zde se začaly objevovat horní limity výkonu vSAN a limit šířky pásma 100 GbE napříč našimi uzly. Ano, k dispozici jsou rychlejší síťová připojení, ale to se dále vzdaluje od HCI a typických nasazení pro malé a střední podniky.
Pokud jde o šířku pásma pro zápis, RAID5 měl navrch s 14.3 GB/s oproti 12.7 GB/s u RAID1. RAID1 měl náskok v šířce pásma pro čtení s 24.1 GB/s oproti RAID5 s 22 GB/s. S náhodnými přenosy zápisu 4K byly RAID1 a RAID5 blízké, ačkoli jsme v R1 naměřili 521 tisíc IOPS oproti 505 tisícům IOPS v R5. Při pohledu na výkon náhodného čtení 4K jsme narazili na limit výkonu clusteru vSAN, kde se sestavy se čtyřmi a osmi SSD disky nacházely velmi blízko sobě. Zde jsme s naší sestavou s osmi SSD disky naměřili 527 tisíc IOPS v RAID1 a 524 tisíc IOPS v RAID5. V 8K 70/30 měl RAID1 nakonec výhodu s 324 tisíci IOPS oproti 293 tisícům IOPS v RAID5.
Je důležité si uvědomit, že u VMware vSAN ESA není konfigurace RAID1 versus RAID5 definitivním rozhodnutím. Jde o zásady úložiště aplikované na úrovni virtuálního disku virtuálního počítače, což znamená, že oba disky mohou existovat současně. Řekněme tedy, že máte databázový virtuální počítač, kde záleží na každém kousku I/O; nastavte mu zásady RAID1, kde je vše ostatní na RAID5. Tímto způsobem co nejlépe optimalizujete využití prostoru.
Závěrečné myšlenky
Dvouportový NVMe SSD disk Western Digital Ultrastar DC SN655 Enterprise PCIe Gen 4.0 představuje další úroveň hustého úložiště podnikové třídy a zároveň si zachovává cenovou dostupnost, kterou je Western Digital známý. Dodává se ve formátu U.3, ale je také zpětně kompatibilní s U.2. To znamená, že administrátoři a datoví inženýři mohou zvýšit hustotu úložiště se známým formátem v hustých 1U serverech.
Zvýšení hustoty kapacity také znamená výraznější zlepšení využití úložných zdrojů pro různé případy užití, jako je zvýšení počtu virtualizovaných hostitelů na jeden SSD disk a konsolidace větších datových sad aplikací na menší počet disků. Tyto analýzy velkých dat a datové sady AI/ML také těží z přechodu na vyšší kapacity díky nízké latenci a vyšší propustnosti SSD disku SN655 NVMe – což se promítá do rychlejšího zpřístupnění informací a analýz v reálném čase.
Naše zjištění o výkonu ukazují, že SSD disky Western Digital Ultrastar DC SN655 NVMe jsou vhodné pro nasazení VMware vSAN 8 ESA, zejména pro malé a střední podniky, edge computing, maloobchod a tisíce dalších případů použití. U společností, které chtějí začít s malým nasazením a růst s rostoucími požadavky, jsme zjistili, že pouhé čtyři SSD disky Western Digital na uzel nabízejí většinu výkonu v naší konfiguraci s osmi SSD disky na uzel, s dostatkem prostoru pro růst a rostoucí potřebou aplikací a dat vSAN. To pomáhá prodloužit rozpočty IT, protože organizace nemusí nadměrně využívat diskové kapacity, aby dosáhly požadovaných metrik výkonu, a přidání SSD disků do vSAN nemůže být jednodušší.
S aktualizací VMware vSAN 8 Update 2 GA jsou zákazníci vSAN pravděpodobně připraveni přejít na novou úložnou architekturu. ESA má jednoznačně mnoho výhod, ale nejvíce jsme spokojeni s jednoduchostí, kterou vSAN nyní nabízí; vyberte si serverové uzly a SSD disky a můžete se pustit do používání se stejnou snadností použití „point-and-click“, kterou vSAN vždy poskytovala. Při zvažování SSD disků pro vSAN 8 jsme zjistili, že Ultrastar DC SN655 NVMe SSD dosahuje mimořádně dobrých výsledků a poskytuje vynikající výkon v RAID5, což pomáhá zákazníkům maximalizovat jejich úložnou plochu ve vSAN bez obětování výkonu. Ještě lepší je, že disky jsou cenově dostupné a poskytují ještě větší hodnotu těm, kteří chtějí maximalizovat svou investici do VMware vSAN 8.
Amazon