Testbericht zum Dell EMC PowerEdge R640

Der PowerEdge R640 ist ein skalierbarer 1U-Rackserver, der für die Datenverarbeitung und Speicherung über eine 2-Sockel-Plattform konzipiert ist. Der R640 wird als Gleichgewicht zwischen Leistung, Kosten und Dichte beschrieben und ist für die Bewältigung von Arbeitslasten aus einer Reihe unterschiedlicher Rechenzentrums-Anwendungsfälle konzipiert – insbesondere dichter softwaredefinierter Speicher, Dienstanbieter, Anwendungsschicht, dichte private Cloud, Virtualisierung und Hochleistungsrechnen (HPC). Darüber hinaus hat Dell den PowerEdge R640 als einfach bereitzustellenden Server entwickelt, der mithilfe von Dell EMC VxFlex Ready Nodes nahtlos von 3 auf über 1000 Knoten für softwaredefinierten Speicher skaliert werden kann.

Der PowerEdge R640 ist ein skalierbarer 1U-Rackserver, der für die Datenverarbeitung und Speicherung über eine 2-Sockel-Plattform konzipiert ist. Der R640 wird als Gleichgewicht zwischen Leistung, Kosten und Dichte beschrieben und ist für die Bewältigung von Arbeitslasten aus einer Reihe unterschiedlicher Rechenzentrums-Anwendungsfälle konzipiert – insbesondere dichter softwaredefinierter Speicher, Dienstanbieter, Anwendungsschicht, dichte private Cloud, Virtualisierung und Hochleistungsrechnen (HPC). Darüber hinaus hat Dell den PowerEdge R640 als einfach bereitzustellenden Server entwickelt, der mithilfe von Dell EMC VxFlex Ready Nodes nahtlos von 3 auf über 1000 Knoten für softwaredefinierten Speicher skaliert werden kann.

Der PowerEdge R640 verfügt über viele ziemlich leistungsstarke Komponenten sowie zahlreiche Erweiterungsmöglichkeiten. Beispielsweise kann er mit zwei Prozessoren der Intel Xeon Processor Scalable Family mit bis zu 28 Kernen pro Prozessor ausgestattet werden. Es verfügt über 24 DIMM-Steckplätze für maximal 3 TB RAM und bis zu 12 NVDIMM für maximal 192 GB RAM. Es verfügt außerdem über zwei redundante AC- (oder DC-)Netzteile. Der R640 unterstützt auch PCI-Erweiterungskarten der 3. Generation.

Der Dell Rack-Server kann mit 2.5-Zoll- oder 3.5-Zoll-Festplatten und SSDs ausgestattet werden und unterstützt bis zu 8 NVMe für diejenigen, die die schnellstmögliche Speicherleistung suchen. Das ist doppelt so viel NVMe wie beim R630, was diese 1U-Plattform deutlich vielseitiger macht. Zu diesem Zweck kann das R640 mit 8 x 2.5-Zoll-Festplatten oder 4 x 3.5-Zoll-Festplatten an der Frontplatte oder 10 x 2.5-Zoll-Festplatten an der Frontplatte mit optionaler Unterstützung für 2 x 2.5-Zoll-Festplatten konfiguriert werden die Rückwand.

Der PowerEdge R640 unterstützt USB-Anschlüsse, NIC-Anschlüsse, VGA-Anschlüsse, serielle Anschlüsse und eine IDSDM/vFlash-Karte, die eine optionale Flash-Speicherkarte und ein internes Dual-SD-Modul unterstützt.

Zum Testen haben wir den R640 mit zwei Intel Xeon Platinum 8180-Prozessoren und 384 GB (32 GB x 12) 2666 MT/s RAM konfiguriert. Speichermetriken wurden mit 3.2 TB NVME (2 x 1.6 TB PM1725a NVMe SSDs) und 2 TB SAS (5 x 400 GB PM1635a SAS SSDs) erreicht.

Technische Daten des Dell EMC PowerEdge R640

Designen und Bauen

Obwohl der Dell PowerEdge R640 Rack-Server sehr kompakt gebaut ist, bietet er dennoch eine Menge Vielseitigkeit sowie verschiedene Konfigurationen und Erweiterungsoptionen. Wie oben erwähnt, umfasst dies ein 8 x 2.5-Zoll-Laufwerkssystem, ein 4 x 3.5-Zoll-Laufwerkssystem und ein 10 x 2.5-Zoll-Laufwerkssystem, was den Speicher betrifft.

Das Bedienfeld befindet sich links auf der Vorderseite und beherbergt den Systemzustand und die System-ID, die Status-LED und die iDRAC Quick Sync 2-Anzeige (drahtlos). Die Status-LED zeigt alle ausgefallenen Hardwarekomponenten an, während das optionale drahtlose Quick Sync 2 ein Quick Sync-fähiges System anzeigt (eine Funktion, die es Administratoren ermöglicht, das System über mobile Geräte zu verwalten).

Wie bei allen Rack-Servern nehmen die Laufwerksschächte den größten Teil der Frontplattenfläche ein. In unserem 10-Laufwerk-Setup bedeutet dies entweder bis zu zehn Hot-Swap-fähige 2.5-Zoll-Laufwerke (Benutzer haben jedoch die Möglichkeit, sechs Hot-Swap-fähige 2.5-Zoll-Laufwerke zu verwenden) oder bis zu vier NVMe-Geräte.

Management

Wie andere PowerEdge-Server bietet der R640 eine breite Palette an Verwaltungsoptionen. Für einen tiefergehenden Einblick können sich die Leser unseren Deep Dive in ansehen Testbericht zum Dell EMC PowerEdge R740xd und unser Blick in Die OpenManage Mobile-App von Dell EMC.

Kennzahlen

In unserem Abschnitt über die Leistung lokaler Systeme stellen wir einen gut ausgestatteten R640 vor, den wir mit zwei verschiedenen Ebenen von Flash-Speicher testen. Der erste ist NVMe-Flash, der auf vier 1.6-TB-SSDs bereitgestellt wird, und der zweite ist SAS-Flash, der auf vier 400-GB-SSDs bereitgestellt wird. Bei beiden handelt es sich um Samsung-Marken. Die einzelnen Teile können jedoch variieren, je nachdem, welche Komponenten beim Bau des Servers ausgewählt werden. Mit den integrierten Intel Platinum 8180-CPUs standen uns viele CPU-Zyklen zur Verfügung, um unsere Speicherauslastungen zu bewältigen. Wie in unserem Einführungsabschnitt erwähnt, war der Server mit zwei Intel 8180 Platinum-CPUs sowie 384 GB RAM ausgestattet. Für unsere Anwendungsbenchmarks nutzen wir ESXi 6.5.

SQL Server-Leistung

Das Microsoft SQL Server OLTP-Testprotokoll von StorageReview verwendet den aktuellen Entwurf des Benchmark C (TPC-C) des Transaction Processing Performance Council, einen Online-Transaktionsverarbeitungs-Benchmark, der die Aktivitäten in komplexen Anwendungsumgebungen simuliert. Der TPC-C-Benchmark kommt der Messung der Leistungsstärken und Engpässe der Speicherinfrastruktur in Datenbankumgebungen näher als synthetische Leistungsbenchmarks.

Jede SQL Server-VM ist mit zwei vDisks konfiguriert: einem 100-GB-Volume für den Start und einem 500-GB-Volume für die Datenbank und Protokolldateien. Aus Sicht der Systemressourcen haben wir jede VM mit 16 vCPUs und 64 GB DRAM konfiguriert und den LSI Logic SAS SCSI-Controller genutzt. Während unsere zuvor getesteten Sysbench-Workloads die Plattform sowohl in Bezug auf Speicher-I/O als auch in Bezug auf die Kapazität ausgelastet haben, prüft der SQL-Test die Latenzleistung.

Dieser Test verwendet SQL Server 2014, das auf Windows Server 2012 R2-Gast-VMs ausgeführt wird, und wird durch Dells Benchmark Factory für Datenbanken belastet. Während wir diesen Benchmark traditionell dazu nutzen, große Datenbanken mit einer Größe von 3,000 auf lokalem oder gemeinsam genutztem Speicher zu testen, konzentrieren wir uns in dieser Iteration darauf, vier Datenbanken mit einer Größe von 1,500 gleichmäßig auf unseren Servern zu verteilen.

SQL Server-Testkonfiguration (pro VM)

• Windows Server 2012 R2
• Speicherbedarf: 600 GB zugewiesen, 500 GB genutzt
• SQL Server 2014
  • Datenbankgröße: Maßstab 1,500
  • Virtuelle Client-Auslastung: 15,000
  • RAM-Puffer: 48 GB
• Testdauer: 3 Stunden
  • 2.5 Stunden Vorkonditionierung
  • 30-minütiger Probezeitraum

Für SQL Server haben wir uns sowohl einzelne VMs als auch aggregierte Bewertungen angesehen. Die Transaktionsergebnisse zeigten einen Gesamtwert von 12,638.2 TPS, wobei die einzelnen VMs zwischen 3,159.5 TPS und 3,159.6 TPS lagen.

Bei der durchschnittlichen SQL Server-Latenz betrug die Gesamt- und Einzel-VM-Latenz des R640 jeweils 4 ms.

Sysbench MySQL-Leistung

Unser erster Benchmark für lokale Speicheranwendungen besteht aus einer Percona MySQL OLTP-Datenbank, die über SysBench gemessen wird. Dieser Test misst die durchschnittliche TPS (Transaktionen pro Sekunde), die durchschnittliche Latenz und auch die durchschnittliche 99. Perzentil-Latenz.

Jede Sysbench-VM ist mit drei vDisks konfiguriert: eine für den Start (~92 GB), eine mit der vorgefertigten Datenbank (~447 GB) und die dritte für die zu testende Datenbank (270 GB). Aus Sicht der Systemressourcen haben wir jede VM mit 16 vCPUs und 60 GB DRAM konfiguriert und den LSI Logic SAS SCSI-Controller genutzt.

Sysbench-Testkonfiguration (pro VM)

• CentOS 6.3 64-Bit
• Percona XtraDB 5.5.30-rel30.1
  • Datenbanktabellen: 100
  • Datenbankgröße: 10,000,000
  • Datenbankthreads: 32
  • RAM-Puffer: 24 GB
• Testdauer: 3 Stunden
  • 2 Stunden Vorkonditionierung von 32 Threads
  • 1 Stunde 32 Threads

In unserem Sysbench-Benchmark haben wir das R640 mit einem ähnlichen Layout wie oben getestet. Was die Transaktionsleistung betrifft, wies der Server einen aggregierten durchschnittlichen TPS von 13,046 auf, wobei die einzelnen VMs zwischen 3,231.4 TPS und 3,308 TPS lagen.

Bei der durchschnittlichen Sysbench-Latenz erreichte der R640 einen Gesamtwert von 9.8 ms, wobei einzelne VMs zwischen 9.7 ms und 9.9 ms liefen.

In unserer Worst-Case-Latenzmessung mit dem 99. Perzentil erreichte der Server einen beeindruckenden Gesamtwert von 19.9 ms, wobei die einzelnen VMs zwischen 19.7 ms und 20 ms lagen.

VDBench-Workload-Analyse

Mit dem neuesten und besten Server ist es sehr verlockend, den neuesten und besten Speicher hinzuzufügen, um das Beste für das Geld zu bekommen. Allerdings wird dies nicht jeder tun, und mehrere Benutzer werden ihre Server mit ihrem vorhandenen Speicher oder mit kostengünstigerem SAS-basiertem Flash aufrüsten. Für unseren Test haben wir den Server für jeden Benchmark sowohl mit NVMe- als auch mit SAS-Speicher bestückt. Dies ist kein „Welches ist besser“-Szenario, denn aus Leistungssicht wird NVMe gewinnen. Hierbei handelt es sich eher um ein „Was ist mit dem gegebenen Speicher zu erwarten“-Szenario und sollte auf diese Weise betrachtet werden.

Unser letzter Abschnitt der lokalen Leistungstests konzentriert sich auf die Leistung synthetischer Workloads. In diesem Bereich haben wir vier SAS- und vier NVMe-SSDs in einer Bare-Metal-Umgebung mit Ubuntu 16.04.4 genutzt. Die Arbeitslast wurde so konfiguriert, dass sie 25 % der Kapazität jedes Laufwerks beansprucht, wobei der Schwerpunkt auf anhaltender Leistung im Vergleich zu stabiler Leistung im ungünstigsten Fall lag.

Wenn es um das Benchmarking von Speicher-Arrays geht, sind Anwendungstests am besten und synthetische Tests stehen an zweiter Stelle. Obwohl sie keine perfekte Darstellung der tatsächlichen Arbeitslasten darstellen, helfen synthetische Tests dabei, Speichergeräte mit einem Wiederholbarkeitsfaktor zu vergleichen, der es einfach macht, Konkurrenzlösungen direkt miteinander zu vergleichen. Diese Workloads bieten eine Reihe unterschiedlicher Testprofile, die von „Vier-Ecken“-Tests über allgemeine Tests der Datenbankübertragungsgröße bis hin zu Trace-Erfassungen aus verschiedenen VDI-Umgebungen reichen. Alle diese Tests nutzen den gemeinsamen vdBench-Workload-Generator mit einer Skript-Engine, um Ergebnisse über einen großen Computing-Testcluster zu automatisieren und zu erfassen. Dadurch können wir dieselben Arbeitslasten auf einer Vielzahl von Speichergeräten wiederholen, einschließlich Flash-Arrays und einzelnen Speichergeräten.

Profile:

• 4K Random Read: 100 % Read, 128 Threads, 0-120 % Iorate
• 4K Random Write: 100 % Schreiben, 64 Threads, 0-120 % Iorate
• 64K sequentielles Lesen: 100 % Lesen, 16 Threads, 0-120 % Leserate
• 64K Sequentielles Schreiben: 100 % Schreiben, 8 Threads, 0-120 % Iorate
• Synthetische Datenbank: SQL und Oracle
• VDI-Vollklon- und Linked-Clone-Traces

Betrachtet man die Spitzenleseleistung der SAS-Laufwerke, konnte der PowerEdge R640 eine Latenzzeit von unter einer Millisekunde aufrechterhalten, bis er nahezu seine Spitzenleistung erreichte. Der Server brach nach 1 ms bei etwa 269 IOPS ab und erreichte einen Spitzenwert von etwa 271 IOPS mit einer Latenz von etwa 1.1 ms.

Beim NVMe-Peak-Read auf dem R640 konnten wir durchgehend eine Latenz von unter einer Millisekunde feststellen, mit einer Spitzenleistung von 2,711,968 IOPS und einer Latenz von 186 μs.

Für eine maximale SAS-Schreibleistung behielt der R640 durchgehend eine Latenz von weniger als einer Millisekunde bei, mit einer Spitzenleistung von 266,641 IOPS und einer Latenz von 807 μs.

Die 4K-Schreibleistung mit NVMe-Laufwerken erreichte einen Spitzenwert von 1,265,764 IOPS bei einer Latenz von nur 191 μs.

Wenn wir zu sequentiellen Benchmarks (64K) wechseln, sehen wir die gleiche Leistung wie beim PowerEdge R7415. Die Latenz beginnt hoch (in diesem Fall 19.8 ms) und nimmt mit der Ausführung der Benchmarks ab. Der R640 mit SAS-Laufwerken erreichte eine Leistung von 25,606 IOPS oder 1.61 GB/s bei einer Latenz von 2.49 ms.

Bei den sequentiellen NVMe 64K-Lesevorgängen hatte der R640 zu Beginn eine sehr niedrige Latenz und erreichte einen Spitzenwert von 193,493 IOPS oder 12.1 GB/s bei einer Latenz von 329 μs.

Auch beim sequentiellen 64K-Schreiben begann der R640 mit SAS mit einer hohen Latenz (8.9 ms), bevor er bei 27,394 IOPS oder 1.71 GB/s mit einer Latenz von 1.16 ms endete.

Auch hier startete der NVMe-basierte Server mit sequentiellen Schreibvorgängen viel niedriger und erreichte einen Spitzenwert von etwa 89 IOPS oder 5.6 GB/s mit einer Latenz von etwa 315 μs.

Bei der Umstellung auf unsere SQL-Workload schnitten die SAS-Laufwerke mit einer durchgehenden Latenz von unter einer Millisekunde insgesamt besser ab und erreichten einen Spitzenwert von 275,406 IOPS mit einer Latenz von 418 μs.

Für den SQL-Workload auf der NVMe-Version des Servers sahen wir eine Spitzenleistung von 930,251 IOPS bei einer Latenz von nur 135μs.

Bei unserem SQL 90-10 mit SAS hatte der R640 eine Spitzenleistung von 268,036 IOPS bei einer Latenz von 448μs.

Bei der NVMe-Version des SQL 90-10 lieferte der Server eine Spitzenleistung von 774,044 IOPS bei einer Latenz von 163 μs.

Mit dem SAS im SQL 80-20 erreichte der Server einen Spitzenwert von 254,044 IOPS mit einer Latenz von 491 μs.

Bei SQL 80-20 mit NVMe konnte der R640 einen Spitzenwert von 652,259 IOPS mit einer Latenz von 193 μs erreichen.

Bei den Oracle-Workloads erreichte der SAS-geladene R640 einen Spitzenwert von 239,794 IOPS mit einer Latenz von 533 μs.

Für NVMe Oracle erreichte der Server einen Spitzenwert von 570,158 IOPS mit einer Latenz von 230 μs.

Für SAS Oracle 90-10 erreichte der Server einen Spitzenwert von 263,745 IOPS und einer Latenz von 327 μs.

Der Oracle 90-10 mit NVMe erreichte einen Spitzenwert von 615,818 IOPS mit nur 141 μs Latenz.

Oracle 80-20 mit SAS-Laufwerken im R640 lieferte uns eine Spitzenleistung von 239,107 IOPS mit einer Latenz von 361 μs.

Beim Oracle 80-20 mit NVMe-Laufwerken erreichte der Server einen Spitzenwert von 532,046 IOPS mit einer Latenz von 163 μs.

Als nächstes wechselten wir zu unserem VDI-Klontest, vollständig und verknüpft. Beim VDI Full Clone Boot mit SAS erreichte der PowerEdge R640 einen Spitzenwert von 221,147 IOPS mit einer Latenz von 575 μs, bevor er leicht abfiel.

Betrachtet man den NVMe R640 beim VDI Full Clone-Start, erreichte der Server einen Spitzenwert von 626,040 IOPS mit einer Latenz von 205 μs.

Bei der SAS VDI Full Clone-Erstanmeldung hatte der Server eine Latenz von weniger als einer Millisekunde bis etwa 105 IOPS und erreichte einen Spitzenwert von 107,280 IOPS mit einer Latenz von 1.11 ms.

Beim VDI Full Clone Initial Login mit NVMe lag die Serverspitze bei 246,628 IOPS und 476 μs Latenz.

Beim VDI Full Clone Monday Login mit SAS-Laufwerken erreichte der R640 einen Spitzenwert von 79,495 IOPS mit einer Latenz von 797 μs.

Mit den NVMe-Laufwerken konnte der Server beim VDI Full Clone Monday Login einen Spitzenwert von 161,771 IOPS und einer Latenz von 386 μs erreichen.

Bei der Umstellung auf VDI-Linked-Clone-Tests erreichte der SAS-geladene R650 eine Boot-Spitzenleistung von 125,587 IOPS mit einer Latenz von 506 μs.

Beim NVMe VDI Linked Clone Boot-Test erreichte der Server einen Spitzenwert von 346,693 IOPS und einer Latenz von 182 μs.

Bei der ersten VDI-Linked-Clone-Anmeldung mit SAS erreichte der Server einen Spitzenwert von 47,656 IOPS mit einer Latenz von 662 μs.

Beim NVMe Linked Clone Initial Login erreichte der R640 einen Spitzenwert von 87,384 IOPS mit einer Latenz von 359 μs.

Beim VDI Linked Clone Monday Login hatte der SAS-basierte PowerEdge R640 eine Latenz von unter einer Millisekunde bis etwa 59 IOPS und erreichte einen Spitzenwert von 60,708 IOPS mit einer Latenz von 1.04 ms.

Und schließlich hatte die NVMe-Version des VDI Linked Clone Monday Login den Server-Spitzenwert bei 120,850 IOPS mit einer Latenz von 521 μs.

Fazit

Der Dell EMC PowerEdge R14 wurde als einer der ersten PowerEdge-Server der 640. Generation auf den Markt gebracht und ist ein 1U-Server mit zwei Sockeln, der Leistung, Dichte und Kosten auf kleinstem Raum in Einklang bringt. Der Server kann mit zwei skalierbaren Intel Für die Speicherung können Benutzer den R28 entweder mit acht 24-Zoll-Schächten oder vier 3-Zoll-Schächten an der Vorderseite ausstatten (er kann auch für 12 640-Zoll-Schächte konfiguriert werden, davon 2.5 vorne und 3.5 hinten). Wie alle PowerEdge-Server verfügt auch der R12 über mehrere Verwaltungsoptionen und Tools, darunter iDRAC und OpenManage. Der Server kann mehrere verschiedene Anwendungsfälle bewältigen, wobei Dell EMC auf SDS, Dienstanbieter, Anwendungsebene, dichte private Cloud, Virtualisierung und HPC verweist.

In unseren Anwendungsleistungs-Benchmarks haben wir uns die Leistung des PowerEdge R640 unter Nutzung von VMware angesehen, um sowohl die Leistung einzelner VMs als auch der Gesamtleistung zu sehen. In unserem SQL Server-Transaktionstest haben wir einen Gesamtwert von 12,638.2 TPS und eine Gesamtlatenz von nur 4 ms festgestellt. Für Sysbench sahen wir eine Gesamttransaktionsleistung von 13,046 TPS und eine durchschnittliche Latenz von 9.8 ms, und für die Latenz im schlimmsten Fall sahen wir eine Gesamtlatenz von nur 19.9 ms.

In unseren Bare-Metal-VDBench-Workloads haben wir sowohl SAS- als auch NVMe-Speicher ausgeführt. Wie oben erwähnt, ging es hier nicht darum, herauszufinden, welches „besser“ ist, da NVMe offensichtlich eine höhere Leistung haben wird. Dies zeigt potenziellen Benutzern jedoch, was sie bei verschiedenen Arten von Speichermedien erwarten können. Anstatt oben alle Ergebnisse durchzugehen, schauen wir uns nur einige Highlights jedes Antriebstyps an. Bei den SAS-Laufwerken haben wir gesehen, dass der R640 Zufallsleistungsspitzenwerte von 271 IOPS beim Lesen und etwa 267 IOPS beim Schreiben erreichte und sequentielle Spitzengeschwindigkeiten von 1.61 GB/s beim Lesen und 1.171 GB/s beim Schreiben anzeigte. Für den Rest unserer Tests war der SAS-basierte R640 in der Lage, eine Latenzleistung von unter einer Millisekunde aufrechtzuerhalten, mit Ausnahme der VDI Full Clone-Erstanmeldung und der VDI Linked Clone Monday-Anmeldung, bei denen der Server in beiden Fällen knapp über 1 ms betrug. Die NVMe-Laufwerke zeigten Werte von bis zu 2.7 Millionen IOPS beim zufälligen Lesen und 1.26 Millionen IOPS beim zufälligen Schreiben, wobei die fortlaufenden Zahlen 12.1 GB/s beim Lesen und 5.6 GB/s beim Schreiben erreichten. Die NVMe-Laufwerke konnten außerdem fast 1 Million IOPS in unserem SQL-Workload und eine halbe Million IOPS in unserem Oracle-Workload erreichen. Die NVMe-Version des R640 hatte durchgehend eine Latenz von weniger als einer Millisekunde.

Wie ihre Vorgänger hat auch die 1U-PowerEdge-Familie viel zu bieten, darunter eine Vielzahl von Optionen und ein unglaubliches Maß an Gehäuseanpassung. Dieses Mal bietet der R640 so viele Konfigurationsoptionen, dass es leicht zu verstehen ist, warum er der Dreh- und Angelpunkt in der Markteinführungsstrategie von Dell EMC für SDS ist, bei der die Rechenleistung wichtiger ist als die On-Board-Kapazität. Der R640 eignet sich hervorragend für gängige HCI-Anwendungsfälle wie vSAN/VxRail und die XC-Serie (Nutanix) sowie für die größeren skalierbaren HCI/CI-Lösungen wie VxRack SDDC. Natürlich kann der R640 auch in anderen klassischen Umgebungen außerhalb der traditionellen Dell EMC-ähnlichen Hyperscale-Rechenzentren gut funktionieren, die möglicherweise auf Softwaretools wie OpenStack und Redfish angewiesen sind. Auf jeden Fall ist der R640 eine tolle Ergänzung der PowerEdge-Familie und wird sicherlich seinen Weg in eine Vielzahl von Anwendungsfällen finden.

Dell EMC PowerEdge R640

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