GIGABYTE, un fabricant réputé de composants matériels et de systèmes informatiques, s'est lancé sur le marché du stockage de données en s'associant à Bigtera pour offrir une solution unique de stockage défini par logiciel hautes performances. GIGABYTE fournit le matériel, associé à la plate-forme logicielle VirtualStor de Bigtera pour offrir une gamme d'appareils de stockage répondant à différentes exigences de capacité et de performances. Alors que la plupart des gens connaissent GIGABYTE (qui existe depuis plus de 30 ans), Bigtera peut être un nouveau nom pour certains. Bigtera, fondée en 2012, possède deux centres de développement et plus d'une centaine de clients exécutant VirtualStor dans des environnements de production.

GIGABYTE, un fabricant réputé de composants matériels et de systèmes informatiques, s'est lancé sur le marché du stockage de données en s'associant à Bigtera pour offrir une solution unique de stockage défini par logiciel hautes performances. GIGABYTE fournit le matériel, associé à la plate-forme logicielle VirtualStor de Bigtera pour offrir une gamme d'appareils de stockage répondant à différentes exigences de capacité et de performances. Alors que la plupart des gens connaissent GIGABYTE (qui existe depuis plus de 30 ans), Bigtera peut être un nouveau nom pour certains. Bigtera, fondée en 2012, possède deux centres de développement et plus d'une centaine de clients exécutant VirtualStor dans des environnements de production.

La famille Bigtera VirtualStor est composée de trois gammes de produits différentes (Scaler, Converger et Extreme), chacune étant une solution de stockage définie par logiciel déployée sur une architecture x86 standard. Scaler est un stockage de données pour les solutions évolutives hybrides ; Converger est une solution de stockage qui peut être utilisée pour créer une infrastructure hyperconvergée en l'associant à VMware, Hyper-V ou KVM ; et Extreme est une solution de stockage scale-out XNUMX % Flash conçue pour fournir des E/S aux applications qui nécessitent une latence constamment faible et consomment une grande quantité de bande passante. Dans cette plongée approfondie, nous examinerons la solution VirtualStor Scaler.

VirtualStor Scaler est une solution de stockage scale-out, plutôt qu'une solution scale-up ou d'infrastructure hyperconvergée (HCI), ce qui signifie que davantage de disques ou de nœuds peuvent être ajoutés à un cluster de stockage VirtualStor Scaler car une plus grande capacité de stockage est nécessaire. En d'autres termes, vous obtenez la bonne quantité de stockage pour votre centre de données qui peut être modifiée en fonction des circonstances actuelles. Cette flexibilité élimine efficacement à la fois le surprovisionnement du matériel (une exigence des solutions de mise à l'échelle) et la nécessité d'ajouter plus de puissance de calcul (que cela soit nécessaire ou non) lors de l'utilisation d'une solution HCI.

GIGABYTE propose six plates-formes différentes pour le système VirtualStor Scaler. À une extrémité du spectre, optimisé pour ses petits utilisateurs, se trouve un système avec 48 To de capacité de stockage utilisable qui est composé de trois nœuds 1U. À l'autre extrémité, pour les clients qui doivent traiter une énorme quantité de données, se trouve un système pouvant stocker 4 Po de données et composé de huit nœuds 4U. Pour assurer la qualité de ces systèmes, GIGABYTE utilise ses propres serveurs haut de gamme équipés de double Processeurs évolutifs Intel Xeon de deuxième génération pour répondre aux besoins de calcul de ces nœuds de stockage. Pour le stockage des données, les appliances de stockage VirtualStor utilisent une combinaison de disques durs et de disques de cache SSD NVMe ou SATA. Pour garantir que les données continuent de circuler depuis l'appliance, les nœuds utilisent Intel SFP+ et des cartes réseau, et la gestion hors ligne des nœuds est réalisée avec des contrôleurs de gestion à distance Aspeed.

Protocoles de stockage du scaler VirtualStor

Le centre de données d'aujourd'hui doit fournir un stockage pour répondre aux besoins d'un groupe d'utilisateurs exigeant et diversifié aussi rapidement et de manière rentable que possible. Pour répondre aux divers besoins de stockage d'un centre de données, VirtualStor prend en charge tous les protocoles de stockage couramment utilisés (NAS, SAN et stockage d'objets) à partir d'un pool de stockage unique et unifié. Pour garantir que les exigences de performances sont satisfaites, le stockage peut avoir des attributs de qualité de service (QoS) appliqués aux fichiers, dossiers ou volumes. Les quotas, qui empêchent un utilisateur ou une application de surconsommer le stockage, peuvent être appliqués sur la base d'un dossier ou d'un volume.

VirtualStor est conçu pour fournir de manière fiable et cohérente les besoins en performances des applications les plus exigeantes. L'une des façons dont ils y sont parvenus est la manière dont le moteur de stockage principal de VirtualStor, BigteraStore, gère le placement des données. BigteraStore utilise des périphériques flash pour la mise en cache des données et pour consolider et fusionner de petits blocs de données en blocs séquentiels plus grands. Non seulement cela a un impact énorme sur les performances d'un système VirtualStor lorsqu'il traite des données aléatoires, mais cela augmente également la durée de vie de l'appareil avec moins d'écritures sur un périphérique flash. BigteraStore améliore également les performances de ses systèmes de stockage en identifiant les données séquentielles (qui sont livrées dans des blocs de données plus volumineux) et lira et écrira ces données directement sur ses disques durs. Étant donné que le streaming de données séquentielles directement sur un disque dur ne souffre pas des mêmes pénalités de performances que la lecture et l'écriture de données aléatoires sur un disque dur, cela préserve également la capacité des périphériques flash coûteux à utiliser avec des données aléatoires là où elles ont le plus grand impact.

Utilisation de la mémoire Flash du scaler VirtualStor

L'efficacité, la protection et la résilience des données sont trois facteurs qui doivent être pris en compte par les solutions de stockage modernes d'aujourd'hui, et VirtualStor utilise les dernières techniques et outils pour fournir une solution robuste et efficace pour répondre à ces facteurs.

La caractéristique la plus importante de tout système de stockage est la capacité de protéger l'intégrité des données qui y sont stockées. Pour ce faire, VirtualStor prend en charge la réplication de données, le codage d'effacement, le RAID, la détection d'erreurs et l'auto-réparation des données corrompues. Comme les données sont répliquées et équilibrées sur de nombreux nœuds de stockage différents, dans le cas peu probable d'une panne d'un composant matériel ou d'un serveur, un autre nœud de stockage prendra le relais de manière transparente et, dans la plupart des cas, l'utilisateur ou l'application ne saura même pas qu'une panne s'est produite. . Une fois le composant défaillant identifié et remplacé, il sera automatiquement réintégré dans le système. Vous pouvez sécuriser les données sensibles qui nécessitent une protection maximale sur un VirtualStor en utilisant la technologie de cryptage Intel AES-NI, mais bien sûr, d'autres données moins sécurisées peuvent être laissées dans un état non crypté sur l'appliance de stockage VirtualStor.

Présentation de l'architecture de VirtualStor Scaler

Un facteur souvent négligé par la plupart des utilisateurs lorsqu'ils décident de la solution de stockage à utiliser est la difficulté à découper le stockage sous-jacent à utiliser. Le fait que tout le stockage VirtualStor, quel que soit son type ou son protocole, provienne d'un pool unique qui peut être surprovisionné élimine efficacement à la fois la tâche fastidieuse de reprovisionner le stockage sous-jacent pour le rendre disponible, ainsi que les îlots, ou silos, de stockage qui ont été provisionnés mais qui ne sont pas utilisés.

Tableau de bord du scaler VirtualStor

La valeur d'une solution de stockage peut être minimisée si sa gérabilité est difficile ou médiocre, mais heureusement, VirtualStor a facilité la gestion de son stockage en offrant une console de gestion intuitive, moderne et basée sur le Web. Dans le passé, nous avons vu certains systèmes de stockage unifié hérités annoncés comme ayant une console de gestion unique, mais en y regardant de plus près, la console de gestion était composée uniquement des composants de gestion de divers systèmes placés en tant que fonctions sur une console de gestion. Malheureusement, cette situation prête à confusion car différents termes sont utilisés pour les composants de stockage et différents flux de travail sont nécessaires en fonction du type de stockage géré, une manière pour le moins compliquée et déroutante de gérer le stockage.

Nous avons également vu des systèmes de stockage qui nécessitent une interaction de ligne de commande pour effectuer des tâches courantes où une entrée incorrecte peut entraîner des résultats catastrophiques. Au contraire, avec les appliances VirtualStor, tous les flux de travail liés à la gestion quotidienne du système sont basés sur une interface graphique et ne nécessitent pas d'interaction en ligne de commande. De plus, comme ils ont été conçus avec une prise en charge multiprotocole dès le départ, et non après coup, ils ne sont pas encombrés de fonctionnalités héritées, ce qui rend la gestion de VirtualStor intuitive et sans erreur.

Performances du scaler VirtualStor

Au-delà de l'assemblage de la solution et de sa facilité d'exploitation, le cluster doit encore offrir des performances adaptées aux cas d'usages clients ciblés. De plus, Bigtera offre un support multi-protocoles, ce qui apporte plus de flexibilité à cette solution. Sur une période de plusieurs semaines, nous avons testé la solution avec la configuration matérielle suivante :

• Nœuds clients
  • 1 x GIGABYTE H261-3C0 – 2U 4 nœuds, 3 nœuds ont été utilisés pour 3 serveurs clients
  • Par nœud :
    • 2 processeurs Xeon Gold 6140 (18 cœurs, 2.3 GHz)
    • 8 modules de mémoire DDR16 RDIMM de 2666 Go à 4 XNUMX MHz
    • 1 x Gigabyte CLNOQ42 Carte LAN OCP SFP+ 25 Go double port (QLogic FastLinQ QL41202-A2G)
    • 1 disque SSD Seagate SATA 960 pouces de 2.5 Go
• Noeuds de stockage
  • 3 x Serveurs de stockage GIGABYTE S451-3R0
  • Par nœud:
    • 2 processeurs Intel Xeon Silver 4114 (10 cœurs, 2.2 GHz)
    • 8 modules de mémoire DDR16 RDIMM de 2666 Go à 4 XNUMX MHz
    • 36 disques durs Seagate Exos SATA 8 pouces de 3.5 To
    • 2 disques SSD Adata SR3.84CP AIC de 2000 To
    • 1 disque SSD Seagate SATA 960 pouces de 2.5 Go
    • 1 port GIGABYTE CLN4C44 4 ports LAN SFP25 28 GbE (Mellanox ConnectX-4 Lx)
    • 1 x CARTE RAID GIGABYTE HW CRA4648, GIGABYTE MR 3108 BBU

Comme indiqué, la solution utilise à la fois les disques durs et la mémoire flash. Chaque nœud utilise un disque SSD Seagate de 960 Go pour le démarrage. Pour le niveau de capacité, GIGABYTE utilise Disques durs d'entreprise Seagate Exos 8 To, avec 36 disques par nœud de stockage. Pour obtenir le meilleur profil de performance de cette configuration, GIGABYTE utilise une paire de Disques SSD Adata SR2000CP 3D eTLC par nœud de stockage. Les cartes d'extension de 3.84 To gèrent les tâches de journalisation et fournissent l'élément de cache pour le cluster. La famille SR2000CP propose des capacités allant jusqu'à 11 To, mais les cartes de 3.84 To répondent aux objectifs de performances (taux R/W jusqu'à 6000 3800/XNUMX XNUMX Mo par seconde) et aux objectifs de coût de cet appareil.

En ce qui concerne les performances, il est important de comprendre comment les entreprises perçoivent les plates-formes SDS à grande échelle. Ils sont généralement excellents pour les performances du protocole objet, mais lorsque vous souhaitez tirer parti d'un protocole plus traditionnel tel que iSCSI, cela est davantage considéré comme un cas d'utilisation de "compatibilité". En d'autres termes, ils fonctionnent, mais sont beaucoup plus lents que les protocoles principaux autour desquels la baie de stockage a été construite. Ce n'est pas le cas avec toutes les plates-formes, ce qui fait partie de ce qui rend le VirtualStor Scaler si unique. Pour prouver ce point, nous avons effectué des tests consécutifs, l'un utilisant le protocole RBD et l'autre avec iSCSI. Il convient de noter que tester tous les protocoles pris en charge par VirtualScaler sortait du cadre de cet article, car la liste est longue (NFS, CIFS/SMB et API S3). 

Pour les spécificités des tests, nous avons utilisé FIO pour mesurer les performances de 30 partages RBD de 10 Go par rapport à 30 LUN iSCSI de 10 Go. Nous avons divisé cela de sorte que sur nos trois systèmes clients, chacun accédait à 10 partages ou LUN. Nous avons ensuite appliqué une charge de travail de 1 thread par périphérique de stockage et une profondeur de file d'attente de 16 (au total pour le cluster, cela a donné 30 threads chacun avec une charge de 16Q). Nous avons ensuite comparé les performances de transferts séquentiels volumineux ainsi que d'un trafic aléatoire 4K plus petit.

Dans notre première charge de travail mesurant un transfert séquentiel de 1024K, nous avons constaté une moyenne d'un peu plus de 1600 Mo/s en lecture et 960 Mo/s en écriture de chacun de nos trois clients utilisant iSCSI. Au total, cela équivalait à 4.9 Go/s en lecture et 2.9 Go/s en écriture. En tirant parti de RBD, nous avons constaté un trafic d'écriture similaire de plus de 960 Mo/s par client, mais les performances de lecture étaient supérieures à plus de 2700 8.1 Mo/s par client. Au total, les totaux RBD mesuraient 2.9 Go/s en lecture et XNUMX Go/s en écriture.

En réduisant la taille de notre charge de travail à un transfert séquentiel de 128k, nous avons de nouveau constaté un équilibre similaire entre les performances iSCSI et RBD. En utilisant iSCSI, chaque client a enregistré environ 440 Mo/s d'écriture et 1600 1.3 Mo/s de lecture, soit un total de 4.9 Go/s d'écriture et 410 Go/s de lecture. En nous concentrant sur RBD, nous avons constaté des performances d'écriture légèrement inférieures de plus de 2500 Mo/s par client et des performances de lecture supérieures de plus de 1.2 7.8 Mo/s par client. Cela a donné un total de XNUMX Go/s en écriture et XNUMX Go/s en lecture sur RBD.

En nous concentrant sur des performances de transfert aléatoire plus petites, nous nous concentrons sur notre test 4K. En examinant les deux protocoles en écriture aléatoire 4K, iSCSI et RBD offraient tous deux des performances similaires de plus de 23K IOPS par client ou environ 71K IOPS au total, avec un avantage vers RBD. En ce qui concerne les performances de lecture, nous avons vu iSCSI avec environ 64 193 IOPS par client ou 97 291 IOPS au total, et RBD mesurant XNUMX XNUMX IOPS par client ou XNUMX XNUMX IOPS au total.

En nous concentrant sur la latence moyenne dans nos tests de transfert aléatoire 4K, avec une charge de cluster agrégée de 30 threads et 16 files d'attente par thread, nous avons mesuré un peu plus de 6.7 ms d'écriture pour les transferts iSCSI et RBD, RBD ayant un petit avantage. Dans les transferts en lecture, les performances RBD avaient un avantage plus important, mesurant 1.647 ms au total, par rapport à 2.489 ms au total pour iSCSI.

Conclusion

VirtualStor Scaler est une solution définie par logiciel flexible et évolutive qui s'exécute sur des serveurs x86 standard de l'industrie, offrant un stockage de fichiers, de blocs ou d'objets. Dans ce cas, nous avons combiné les nœuds client et de stockage de GIGABYTE pour mettre en évidence la facilité de gestion et la prise en charge multiprotocole de la solution convergée. Il est également important de mettre en évidence la résilience disponible dans la plate-forme. Cela vient en grande partie grâce aux fondements Ceph de VirutalStor. Bigtera préfère ne pas diriger avec cette messagerie, car on suppose souvent que Ceph fournit des fonctionnalités de protection des données fantastiques, mais n'a pas la capacité de raconter une histoire de performances et de flexibilité, qui sont toutes deux essentielles dans la plupart des applications de stockage d'entreprise. À notre époque avec VirtualStor Scaler, nous avons été continuellement impressionnés par la capacité à fournir des performances iSCSI très solides parallèlement à l'interface de bloc RADOS. Ajoutez à cela le fait qu'il y a une belle interface graphique en haut, ce qui est pratique pour ceux qui préfèrent ne pas s'essayer à la CLI - Bigtera a bien réussi ici. La solution VirtualStor est clairement capable d'être bien plus qu'un entrepôt de données pour les déploiements typiques d'analyse, de HPC et d'IA/ML. L'entreprise serait avisée de considérer cela comme un remplacement direct pour une grande variété de cas d'utilisation allant du cloud sur site à la consolidation du stockage et aux charges de travail virtualisées plus typiques, grâce à la flexibilité de la solution.

Page produit du scaler GIGABYTE VirtualStor