Violin WFA-64 Windows Flash Array-Rezension

Violin Windows Flash Array (WFA) ist eine All-Flash-SMB- und NFS-Speicherlösung, die die Flash Fabric-Architektur von Violin Memory mit Windows Storage Server 2012 R2 kombiniert, um eine unkomplizierte Anwendungsserver-Speicherlösung im Appliance-Stil mit 10 Gbit Ethernet und 56 Gbit FDR InfiniBand-Konnektivität zu bieten. Violin und Microsoft haben bei der Entwicklung des WFA zusammengearbeitet, beispielsweise bei Windows Server-Kerneloptimierungen, die es dem WFA ermöglichen, das SMB 3.0-Protokoll mit Unterstützung für SMB Direct über RDMA-fähige Netzwerkschnittstellen vollständig zu nutzen.

Violin Windows Flash Array (WFA) ist eine All-Flash-SMB- und NFS-Speicherlösung, die die Flash Fabric-Architektur von Violin Memory mit Windows Storage Server 2012 R2 kombiniert, um eine unkomplizierte Anwendungsserver-Speicherlösung im Appliance-Stil mit 10 Gbit Ethernet und 56 Gbit FDR InfiniBand-Konnektivität zu bieten. Violin und Microsoft haben bei der Entwicklung des WFA zusammengearbeitet, beispielsweise bei Windows Server-Kerneloptimierungen, die es dem WFA ermöglichen, das SMB 3.0-Protokoll mit Unterstützung für SMB Direct über RDMA-fähige Netzwerkschnittstellen vollständig zu nutzen.

Die WFA basiert auf der 3U Violin All Flash Array 6000-Plattform mit zwei Blades, auf denen Windows Storage Server als 2-Knoten-Cluster ausgeführt wird, der auf eine Rohkapazität von 280 TB skaliert werden kann. Das System lässt sich skalieren, indem dem Windows-Cluster neue WFA-Appliances in Schritten von 35 oder 70 TB Rohkapazität für bis zu 4 Arrays oder 8 Knoten hinzugefügt werden. Violin nutzt ein Server-Leasing- und „Pay-as-you-grow“-Lizenzmodell, das darauf ausgelegt ist, die unterbrechungsfreien Skalierungsfunktionen der Plattform zu nutzen, die es Benutzern ermöglichen, eine kleinere Kapazität anstelle eines vollständigen Arrays zu lizenzieren und die Auslastung im Laufe der Zeit zu erhöhen. Dieser Test basiert auf der Leistung des WFA-64, dem größten Array in der Windows-Flash-Array-Reihe mit 64x1 TiB Violin Inline Memory Modules (VIMMs).

Eines der Hauptverkaufsargumente für das Windows Flash Array ist die umfassende Unterstützung des SMB 3.0-Protokolls über Windows Server 2012 R2. SMB 3.0 bietet beispielsweise Multi-Channel-Unterstützung zur Bündelung mehrerer Netzwerk-Ports für Failover und höhere Leistung. Im Gegensatz zur blockbasierten Port-Bonding- und Aggregation, bei der einzelne Pakete bei der Aufteilung zwischen Schnittstellen intakt bleiben müssen, ist SMB Multi-Channel in der Lage, einzelne Pakete für die Übertragung über mehrere Verbindungen aufzuteilen. Je nach Umgebung und Arbeitslast kann diese Form der Aggregation die Latenz und den Durchsatz verbessern.

Volle Unterstützung für SMB 3.0 bedeutet auch, dass das Windows Flash Array die neue Ergänzung von Remote Direct Memory Access (RDMA) zu SMB nutzen kann, eine Funktion namens SMB Direct. Mit SMB Direct können Netzwerkschnittstellen direkt auf den System-RAM zugreifen, anstatt das Betriebssystem zu durchlaufen, um die Netzwerklatenz und die CPU-Auslastung zu reduzieren. Laut Microsoft soll SMB Direct den CPU-Verbrauch des Anwendungsservers um 30 % reduzieren, wobei I/O-intensive Workloads am meisten davon profitieren. Violin weist auch schnell darauf hin, dass diese erhöhte CPU-Effizienz einen finanziellen Vorteil für Anwendungen hat, bei denen die Lizenzgebühren pro Kern berechnet werden.

Unser Testmodell ist das Violine WFA-64 mit einem UVP von rund 585,000 US-Dollar.

Spezifikationen für Violine WFA-64

• Blitztyp: MLC
• Rohkapazität: 64 TiB / 70 TB
• Maximal nutzbare Kapazität: 40 TiB / 44 TB
• Maximale 4K-IOPS: 1,100,000
• Mindestlatenz: 220 μs
• VIMM-Anzahl (Daten + Hot Spares): 60+4
• Zuverlässigkeit/Ausfallsicherheit: Hochverfügbare Hardwarekonfiguration; Hardwarebasierte vRAID Dual- oder Quad-vRAID-Controllermodule auf Systemebene; 2 Array-Controller-Module und Speicher-Gateways; 99.999 % Verfügbarkeit
• E/A/Konnektivität: 8 x 56 Gbit FDR Infiniband oder 8 x 40 Gbit Ethernet
• Höhe: 3HE
• Breite: 17.5 ″
• Tiefe: 27 "
• Kabelmanagement: 6″
• Gewicht: 92lbs
• Leistung: 1500W
• Kühlung: 4961 BTU/h
• Flash Endurance: Abgedeckt durch 3-Jahres-Garantie oder Wartungsvertrag, je nachdem, welcher Zeitraum länger ist

Aufbau und Design

Das Windows Flash Array umfasst zwei Server-Blades mit Windows Server 2012 R2, die sich entlang der linken Seite des Gehäuses befinden. Durch den Einsatz des WFA mit RDMA-fähigen Netzwerkschnittstellen direkt hinter den Server-Blades kann das Array SMB Direct nutzen, um die Leistung zu verbessern und die Latenz zu verringern. An der Vorderseite des Gehäuses befindet sich in erster Linie ein riesiges Ansauggitter für die großen Kühlventilatoren sowie ein stabiler Griff und Status-LEDs.

Die Violin Intelligent Memory Modules (VIMMs) des WFA befinden sich hinter den Lüftern in der Mitte des Gehäuses. VIMMs sind Violins Alternative zum SSD-Speicher und verwalten Garbage Collection, Wear Leveling und Fehler-/Fehlermanagement für die zugrunde liegenden Speichermedien. VIMMs bestehen aus einem logikbasierten Flash-Controller, einem Verwaltungsprozessor, DRAM für Metadaten und NAND-Flash für die Speicherung. Zur einfacheren Wartung ist jedes Gerät im laufenden Betrieb austauschbar und verfügt über einen Kartenformfaktor anstelle einer herkömmlichen 2.5-Zoll-SSD.

Von der Rückseite des Gehäuses aus sehen wir die primäre Stromversorgung und die Netzwerkkonnektivität.

Management- und Betriebssystem

Der Kern der Windows Flash Array-Verwaltungserfahrung ist die enge Integration der Plattform mit den Windows Server 2012 R2-Instanzen, die auf den Dual-Server-Blades des Arrays ausgeführt werden. WFA-Bereitstellungen sind für die Verwaltung über Microsoft System Center und PowerShell konzipiert. Dadurch können Organisationen, die bereits über Microsoft-Verwaltungskapazitäten verfügen, ihre Prozesse optimieren, indem sie den Mehraufwand einer anderen Verwaltungsumgebung vermeiden.

Dieser Ansatz ermöglicht Violin einen Vorsprung gegenüber konkurrierenden Arrays, die noch keine Unterstützung für Microsoft SMB Direct bieten, um die Leistung von Arrays und Anwendungsservern zu steigern. Laut Violin kann die WFA mit SMB Direct die CPU-Auslastung von SQL Server um bis zu 30 % reduzieren und so einen dauerhaften Durchsatz von 1.1 Millionen 4K IOPS und 4 GB/s Bandbreite in Hersteller-Benchmarks erreichen.

Das Windows Flash Array bietet eine detaillierte Kontrolle über die Bereitstellung von Datendiensten und ermöglicht die selektive Aktivierung von Deduplizierung und anderen Funktionen für Knoten und Freigaben.

Der WFA fungiert als Windows-Failover-Cluster-Failover in einer Aktiv-Aktiv-Konfiguration und kann SMB-Multipathing nutzen, um Verbindungsfehler zu erkennen und Datenverkehr umzuleiten. Es bietet außerdem Hyper-V Replica für die asynchrone Replikation virtueller Maschinen zusammen mit der Live-VM-Migration. Ein Großteil dieser Funktionalität konzentriert sich auf das SMB-Protokoll. Live-Migration ist nur über SMB verfügbar.

Performance Testing

Der Zweck, das Violin-WFA ins Labor zu bringen, war vielfältig. Erstens hatten wir das Ziel, viele unserer großartigen Partner zu integrieren. Wir haben die Erfahrungen von Dell genutzt, um das Beste aus dem herauszuholen Power Edge R920 Testplattform. Mellanox leistete Unterstützung bei der Infiniband-Konfiguration und Microsoft stand zur Verfügung, um sicherzustellen, dass die Best Practices für SMB 3.0 verwendet wurden. Zweitens wollten wir in unserem Labor einen intensiveren Benchmark einsetzen, der darauf ausgelegt ist, High-End-All-Flash-Konfigurationen wie das WFA und den Rest der Violin-Reihe hervorzuheben. Wir haben uns daher mit Stream Financial zusammengetan, um dies zu replizieren DataFusion-Leistungstest in unserem Labor. Schließlich wollten wir in der Lage sein, die Ergebnisse, die Violin zuvor mit diesem Test erzielt hatte, zu übertreffen und eine neue Höchstmarke für die Leistungsfähigkeit von Flash-Speicher zu setzen.

DataFusion ist in seiner einfachsten Form darauf ausgelegt, die Verarbeitung und Aggregation von mehr als einer Billion Zeilen Risikodaten zu demonstrieren, die 13 Billionen Datenpunkte enthalten, einen Risikopunkt pro Zeile. Der Test befasst sich mit einem sehr realen Big-Data-Anwendungsfall, bei dem die Entscheidungsfindung durch die Zeit, die für die Verarbeitung der Daten benötigt wird, erschwert werden kann. Der Test ahmt eine Handelsumgebung mit Risikodaten nach, die Risikobereiche für Delta, Gamma, Vega und Theta für Handelsbücher über einen Zeitraum von 12 Jahren enthalten. Um eine typische Geschäftsansicht zu simulieren, wurden die Daten mithilfe von SQL-Abfragen „Where“, „Gefällt mir“ und „Gruppieren nach“ aggregiert, um die Risikoexposition nach Risikotyp, Währung und Gegenpartei aufzuschlüsseln. Der gesamte hochkomprimierte Datenbank-Footprint beträgt etwas mehr als 8 TB, erweitert über 100 TB. Für die Zwecke dieses Tests wird die Datenbank ohne Indizierung ausgeführt, wodurch der Server und der Speicher gezwungen werden, alle Daten in Echtzeit zu verarbeiten.

Die ersten Tests, die von „The Test People“ aus Großbritannien durchgeführt wurden, waren im Vergleich zur R920-Konfiguration in unserem Labor etwas bescheiden. Ihre Ergebnisse verwendeten einen Violin WFA-32 als Schnittstelle zu einer einzelnen Intel Xeon CPU E5-2690 v2 mit 3.00 GHz. Der Testvorgang dauerte 4 Stunden und 19 Minuten. Sie bemerkten weiter: „Die Prozesszeit könnte durch die Skalierung der Server und Arrays weiter verkürzt werden.“

Nachdem der Fehdehandschuh geworfen war und Violin uns ein WFA-64 zur Verfügung stellte, das wir einige Wochen lang verwenden konnten, wollten wir herausfinden, wie stark wir den Violin-Blitz, Windows und das Infiniband-Gewebe ausnutzen können. Wir haben einen Dell PowerEdge R920 genutzt, um zu sehen, wie weit wir die Verarbeitungszeiten mit nur einem unglaublich leistungsstarken Server verkürzen können. Die Konfiguration unseres R920 bot eine Gesamt-CPU-Rechenleistung von 138 GHz, im Vergleich zu 30 GHz, die in der ursprünglichen Pressemitteilung genutzt wurden.

Dell PowerEdge R920

• Vier Intel E7-4870 v2-CPUs (2.3 GHz, 15 Kerne, 30 MB Cache)
• 512 GB RAM (8 GB x 64 DDR3, 128 GB pro CPU)
• 2 x 300 GB 10K SAS RAID1 Boot
• 4 x Mellanox ConnectX-3 Dual-Port InfiniBand-Adapter

Da wir unsere neue Testplattform mit Windows Server 2012 R2 ausgewählt und konfiguriert haben, konnten wir den R920 während des Benchmarks vollständig auslasten. Die CPU-Auslastung lag im Verlauf des Tests bei 90–100 %, mit 2–3 GB/s Datenverkehr über das Kabel. Letztendlich haben wir das Rennen mit einer unglaublich kurzen Zeit von 56 Minuten und 16 Sekunden abgeschlossen. Dadurch konnte im Vergleich zur ursprünglichen Verarbeitungszeit etwa 80 % eingespart werden, was die Vorteile eines Quad-CPU-Servers wie des Dell PowerEdge R920 bei rechenintensiven Aufgaben in Kombination mit einer schnellen Verbindung wie unserem Mellanox Infiniband-Fabric zeigt. Während sich die Benchmark-Zeit deutlich verbesserte, verfügte der WFA-64 immer noch über Spielraum auf beiden Controllern und verfügbare Bandbreite, die genutzt werden konnte.

Fazit

Bei All-Flash-Speicher-Arrays geht es grundsätzlich darum, die maximal mögliche Leistung aus einer einzigen Plattform herauszuholen. Violin Windows Flash Array verfolgt einen sehr spezifischen Ansatz zur Maximierung der Leistung der All-Flash-Array-Plattform von Violin, indem es sich auf Optimierungen und Integrationen für Organisationen konzentriert, die Speicher für Windows-basierte Anwendungsserver-Workloads und das SMB-Protokoll benötigen. Violins Argument wird für viele Administratoren überzeugend klingen: Durch die vollständige Bindung an den Funktionsumfang und das Verwaltungsparadigma von Windows Server lässt sich das Windows Flash Array einfacher und kostengünstiger bereitstellen und verwalten. Für Windows-Shops gilt dies wahrscheinlich, und für diejenigen, die andere Plattformen verwenden, ist die Violin 7000 Flash-Speicherplattform ein traditionelleres Array, das dort besser passen würde.

Unsere Tests in diesem Test beschränken sich etwas auf die Zeit, die zum Einrichten der neuen Testumgebung und im Allgemeinen auf den Zugriff auf das Array benötigt wurde. Die Datenpunkte erheben zwar keinen Anspruch auf Vollständigkeit, sind aber angesichts der von uns gefundenen Ergebnisse ermutigend. Unser Test, wenn auch mit deutlich verbesserter Hardware, verkürzte die Zeit, die der Benchmark benötigte, um knapp 80 %. Das ist angesichts der Gesamtdichte des Arrays und des R920 zusammen ziemlich beeindruckend. Mit etwas Spielraum beim WFA-64 könnten schnellere oder neuere Rechenhardware noch bessere Ergebnisse erzielen. Angesichts neuer Quad-CPU-Plattformen wie dem R930 würden wir erwarten, dass noch mehr Leistung aus dem Violin WFA herausgeholt werden könnte, in dem nicht einmal die neuesten Intel Haswell-CPUs laufen.

Der WFA ist nicht ohne Kompromisse, die CPUs wurden nicht auf das neueste Intel-Angebot aktualisiert und abgesehen von den Hardware-Designvorteilen, die Violin bietet, gibt es auf der Softwareseite nicht viel „Spezialität“, die Microsoft nicht bietet. Das ist nicht unbedingt ein Problem und in Windows-Umgebungen wahrscheinlich ein Vorteil. Die Frage wird einfach darauf hinauslaufen, wie dringend ein Unternehmen diese Leistungsstufe im Vergleich zu traditionelleren SAN-Angeboten benötigt. Was wir jedoch bei dieser begrenzten Interaktion gesehen haben, ist, dass die WFA wirklich schreit, wenn man über genügend Rechenleistung verfügt und eine Anwendung sehr empfindlich auf Latenz reagiert. Wir haben bei anderen Windows-Boxen oder gar All-Flash-DIY-Lösungen nichts gesehen, was uns glauben lässt, dass es in dieser Kategorie eine bessere Option gibt.

Violin Windows Flash Array-Produktseite

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