Na letošní konferenci Open Compute Project společnost Toshiba oznámila vydání svého nového softwaru KumoScale, který se zaměřuje na technologii NVMe over Fabrics (NVMe-oF). KumoScale je navržen tak, aby maximalizoval výkonnostní výhody přímo připojených disků NVMe v síti datového centra prostřednictvím disagregace, abstrakce a integrace správy. Software přináší již tak vysoce výkonné disky NVMe SSD tím, že umožňuje bezdiskovým výpočetním uzlům (pouze s bootovacím diskem) přístup k tomuto flash úložišti přes vysokorychlostní síťové připojení Fabrics. Tento typ připojení zvýší výkon síťového úložiště na téměř špičkový.
Ačkoliv lze tento software použít na jakékoli standardní platformě x86, pro naši recenzi využíváme dvouuzlový server Newisys NSS-1160G-2N. Platforma Newisys NSS-1160G-2N je optimalizována pro hyper-scale servisní model s výměnou NVMe disků za provozu, vyváženou propustností ze sítě k diskům, servisem založeným na FRU ve studené uličce, redundantním napájením a chlazením a dalšími klíčovými požadavky škálovatelných datových center. Náš server nabízí úložiště prostřednictvím dvou 100G karet Mellanox s 8x Toshiba NVMe SSD na jednom uzlu, druhý uzel se používá pro účely správy. Generování zátěže bude pocházet z jednoho serveru Dell PowerEdge R740xd, který je přímo připojen k serveru Newisys přes dvě 100G síťové karty Mellanox ConnectX-5. Newisys ve svém kompaktním provedení 1U pojme až 16 serverových desek NVMe a duálních Xeon a je optimalizován pro nejnižší latenci a nejvyšší výkon s přímo připojovatelnými disky, i když server je o něco delší, než na co jsme v našich raccích zvyklí.
KumoScale má oproti tradičním přímo připojeným SSD diskům několik dalších výhod. Díky využití NVMe-oF potřebují uživatelé méně uzlů k dosažení ještě vyššího výpočetního výkonu a úložiště. Méně uzlů znamená, že je lze lépe spravovat a snižovat náklady. Část snížení nákladů by spočívala v eliminaci nevyužitého úložiště a výpočetního výkonu. KumoScale využívá restful API pro integraci s více orchestračními frameworky; co je nejzajímavější, spolupracuje s Kubernetes. To umožní těm, kteří využívají Kubernetes pro ukládání kontejnerů, dosahovat tak s mnohem vyšším výkonem a s přesně správným množstvím zřízeného úložiště. Kromě Kubernetes spolupracuje KumoScale také s OpenStackem, Lenovo XClarity a Intel RSD.
management
KumoScale se vyznačuje poměrně štíhlým a intuitivním grafickým rozhraním. Obvykle se tento typ řešení ovládá pomocí rozhraní CLI (a ve skutečnosti se některé aspekty ovládají i nadále). Na kartě řídicího panelu si uživatelé mohou snadno prohlédnout výkon úložiště, kapacitu systému a stav hardwaru a mohou se podívat na stav jednotlivých SSD disků.
Další záložka je záložka síť, která zobrazuje dostupnost a stav připojení řadiče (řadičů) spolu s typem, rychlostí, MAC adresou a MTU.
Karta Úložiště je rozdělena do čtyř podkart. První podkarta obsahuje fyzické SSD disky. Zde si uživatelé mohou disky prohlédnout podle názvu, dostupnosti, sériového čísla, kapacity, využití skupinou a zbývající životnosti v procentech.
Další podzáložka ve skupinách virtualizovaných úložišť. Tato podzáložka je podobná výše uvedené, ale obsahuje název, dostupnost, kapacitu, dostupný prostor, fyzický SSD disk, ze kterého je virtualizován, a jeho cíl.
Další podzáložka Cíle (Targets) rozšiřuje výše uvedené cíle a zobrazuje virtualizované úložiště dostupné hostiteli, včetně skupinových svazků.
Poslední podzáložka v sekci Úložiště je záložka Iniciátory. Tato záložka obsahuje název iniciátoru, alias (v tomto případě Dell) a počet přístupů. Uživatel může udělit řízení přístupu (ACL) pro pár cíl-iniciátor.
Další hlavní záložkou je Výkon úložiště. Zde si uživatelé mohou prohlédnout údaje o propustnosti, IOPS a latenci pro daný časový rámec.
A nakonec se dostáváme k výkonu sítě, který uživatelům také poskytuje rozpis metrik výkonu, šířky pásma a paketů za daný čas.
Výkon
Analýza pracovní zátěže VDBench
Pokud jde o benchmarking úložných polí, nejlepší je testování aplikací a syntetické testování je na druhém místě. I když syntetické testy nepředstavují dokonalou reprezentaci skutečných pracovních zátěží, pomáhají stanovit základní parametry úložných zařízení s faktorem opakovatelnosti, který usnadňuje porovnávání konkurenčních řešení. Tyto pracovní zátěže nabízejí řadu různých testovacích profilů, od testů „čtyř rohů“, běžných testů velikosti přenosu databáze až po zachycení tras z různých prostředí VDI. Všechny tyto testy využívají běžný generátor pracovních zátěží vdBench se skriptovacím enginem k automatizaci a zachycení výsledků v rámci velkého clusteru výpočetního testování. To nám umožňuje opakovat stejné pracovní zátěže napříč širokou škálou úložných zařízení, včetně flash polí a jednotlivých úložných zařízení. Na straně polí používáme náš cluster serverů Dell PowerEdge R740xd:
Profily:
- Náhodné čtení 4K: 100% čtení, 128 vláken, rychlost čtení 0–120 %
- 4K Náhodný zápis: 100% zápis, 64 vláken, rychlost zápisu 0–120 %
- 64K sekvenční čtení: 100% čtení, 16 vláken, rychlost čtení 0–120 %
- 64K sekvenční zápis: 100% zápis, 8 vláken, rychlost zápisu 0–120 %
- Syntetická databáze: SQL a Oracle
- Trasování úplného klonu VDI a propojených klonů
Ve špičkovém výkonu čtení 4K dat dosáhl Newisys s KumoScale (v dalším dílu této recenze označovaný jako „úložný uzel“, protože je to jediné zkoumané zařízení) v průběhu testu výkonu pod milisekundu, s maximem 2 981 084 IOPS a latencí 260 μs.
Při maximálním výkonu zápisu 4K dosáhl úložný uzel maxima 1 926 637 IOPS s latencí 226 μs.
Při přepnutí na špičkovou rychlost čtení 64K dosáhl úložný uzel špičkového výkonu 213 765 IOPS neboli 13.36 GB/s s latencí 441 μs.
Pro sekvenční zápis ve špičce 64K dosáhl úložný uzel 141 454 IOPS neboli 8.83 GB/s s latencí 432 μs.
V naší SQL zátěži dosáhl uzel úložiště vrcholu 1 361 815 IOPS s latencí 179 μs.
V benchmarku SQL 90-10 jsme zaznamenali maximální výkon 1 171 467 IOPS s latencí pouhých 210 μs.
Benchmark SQL 80-20 ukázal, že úložný uzel dosáhl maximálního výkonu 987 015 IOPS s latencí 248 μs.
S Oracle Workload dosáhl úložný uzel maximálního výkonu 883 894 IOPS s latencí 280 μs.
Oracle 90-10 vykázal maximální výkon 967 507 IOPS s latencí 176 μs.
V Oracle 80-20 dokázal uzel úložiště dosáhnout 829 765 IOPS s latencí 204 μs.
Dále jsme přešli k našemu testu klonování VDI, Full and Linked. Při spouštění VDI Full Clone Boot dosáhl uzel úložiště vrcholu 889 591 IOPS s latencí 261 μs.
Počáteční přihlášení k úplnému klonování VDI dosáhlo uzlu úložiště vrcholu 402 840 IOPS s latencí 562 μs.
Přihlášení k úplnému klonování VDI v pondělí vykázalo maximální výkon 331 351 IOPS a latenci 369 μs.
Při přechodu na VDI Linked Clone vykázal bootovací test maximální výkon 488 484 IOPS a latenci 234 μs.
V profilu Linked Clone VDI, který měřil výkon počátečního přihlášení, dosáhl uzel úložiště vrcholu 194 781 IOPS s latencí 318 μs.
V našem posledním profilu se podíváme na výkon přihlášení v pondělí s propojeným klonováním VDI. Zde úložný uzel dosáhl vrcholu 247 806 IOPS s latencí 498 μs.
Závěr
Software KumoScale, navržený pro maximalizaci výkonu blokového úložiště, sdružuje NVMe SSD disky dohromady a poskytuje tak správné množství kapacity a IOPS, které lze sdílet mezi tisíci instancí úloh přes NVMe-oF. To poskytuje cloudovým uživatelům větší flexibilitu, škálovatelnost a efektivitu. KumoScale lze sice použít v několika různých hardwarových variantách pro vytvoření úložného uzlu (Toshiba doporučuje procesor Intel Xeon E5-2690 v4 s frekvencí 2.30 GHz nebo ekvivalent a 64 GB DRAM), ale my jsme použili dvouuzlový server Newisys NSS-1160G-2N. NVMe-oF nejenže dosáhne téměř špičkového výkonu úložiště, ale KumoScale také spolupracuje s různými orchestračními frameworky, včetně Kubernetes, OpenStack, Lenovo XClarity a Intel RSD.
Systém Newisys s procesorem Toshiba KumoScale může rozhodně přinést závratnou rychlost, co se týče výkonu. Nikde se úložný uzel nepřiblížil k překonání 1 ms, nejvyšší latence byla 562 μs při počátečním přihlášení do VDI FC. Mezi nejvýznamnější výsledky patří dosažení téměř 3 milionů IOPS při čtení 4K, téměř 2 milionů při zápisu 4K, 1.3 milionu IOPS v SQL zátěži, 1.1 milionu IOPS v SQL 90-10 a téměř 1 milionu v SQL 80-20. Pro sekvenční výkon 64K dosáhl úložný uzel rychlosti čtení 13.36 GB/s a zápisu 8.83 GB/s.
I když není pochyb o astronomickém výkonu, zasazení KumoScale do kontextu ho skutečně činí úspěšným. Latence a výkon jsou díky této platformě dramaticky lepší než u jiných platforem bez NVMe-oF. Latence se blíží výkonu lokálního úložiště, což je přesně to, o co protokol NVMe-oF usiluje a co vyžadují aplikace, pro které jsou tyto systémy určeny. Výkon ve velkém měřítku je však to, na čem by měl skutečně záležet tento systém. Zkoumali jsme výkon 8 SSD disků v jednom úložném uzlu, kde by produkční systémy měly více úložných uzlů, každý s vlastním úložným fondem. Výkon v tomto zamýšleném scénáři s lehkostí překonává tradiční metriky úložných polí, což z KumoScale dělá průlom, pokud jde o pole NVMe-oF. Toshiba si s KumoScale vedla mimořádně dobře v dosahování efektivity výkonu a dokonce má grafické uživatelské rozhraní pro hodnocení a vývoj. Ve spojení s šasi Newisys toto řešení jistě najde úspěch ve velkých datových centrech, která mohou využít výhod propustnosti a latence, které software Toshiba KumoScale nabízí.
Amazon