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Maximiser le potentiel de vSAN 8 ESA avec les SSD NVMe Western Digital Ultrastar DC SN655

by Brian Beeler

Avec VMware vSAN 8 Update 2 GA, les clients vSAN sont probablement prêts à franchir le pas vers la nouvelle architecture de stockage.

Ce rapport est sponsorisé par Western Digital. Tous les points de vue et opinions exprimés dans ce rapport sont basés sur notre vision impartiale du ou des produits considérés.

 

VMware vSAN 8 a annoncé une mise à jour massive du produit HCI phare de l'entreprise, améliorant l'efficacité, l'évolutivité et les performances. Depuis la version initiale, vSAN 8 a connu deux mises à jour qui améliorent l'histoire. L'architecture de stockage express (ESA) est essentielle dans vSAN 8, une nouvelle alternative à l'architecture de stockage d'origine (OSA), simplifiant la disposition du stockage et de nombreuses autres améliorations.

Cluster VMware vSAN 8 ESA

Cluster VMware vSAN ESA

Avec vSAN 8 Update 2 disponible, de nombreuses entreprises sont sur le point de décider quel déploiement vSAN entreprendre. En tant que tel, nous souhaitions mieux comprendre le profil de performances de vSAN 8 ESA associé à des serveurs, Flash et réseaux modernes.

Serveurs Dell R6625 - vSAN 8 ESA

Serveurs Dell R6625 – SSD Western Digital Ultrastar DC SN655 NVMe

Nous avons commencé avec 32 disques SSD NVMe Ultrastar DC SN655 de Western Digital, quatre serveurs Dell PowerEdge R6625 et une structure 100 GbE. Mais avant de plonger dans les différents résultats de configuration RAID et de disque, faisons un bref aperçu de vSAN 8 ESA et pourquoi ce changement d'architecture est si important.

Qu’apporte vSAN 8 ESA ?

Le vSAN 8 de VMware, doté d'ESA, marque une avancée significative dans la technologie de stockage. Cette nouvelle architecture, conçue pour exploiter tout le potentiel du matériel moderne, offre une efficacité, une évolutivité et des performances sans précédent. Reflétant l'évolution du stockage d'entreprise depuis les supports rotatifs traditionnels vers le flash NAND avancé, ESA exploite les interfaces NVMe pour une capacité et une vitesse améliorées à des coûts réduits. L'évolution de la technologie matérielle, l'augmentation du nombre de cœurs de processeur des serveurs et les capacités réseau avancées ont été les moteurs de l'introduction de l'ESA, garantissant qu'elle répond aux demandes commerciales contemporaines en matière de solutions de stockage hautes performances.

ESA dans vSAN 8 se distingue par ses améliorations de performances et de capacités. Le chemin d'écriture adaptatif de l'ESA s'adapte à différentes tailles d'E/S, optimisant ainsi les processus d'écriture de données, ce qui est particulièrement avantageux pour les périphériques Flash. Cela se traduit par une latence plus faible et des performances constantes pour les machines virtuelles. De plus, le nouveau système de fichiers structurés en journaux de l’ESA et les optimisations du chemin d’E/S réduisent considérablement l’amplification et la latence d’écriture. ESA maximise les capacités des appareils en supprimant le besoin de périphériques de cache dédiés, réduisant ainsi le coût global par gigaoctet. Ces fonctionnalités soulignent le rôle de l’ESA dans la fourniture de solutions de stockage efficaces et de grande capacité à un prix abordable.

Un autre aspect clé de l'ESA est l'efficacité des ressources, offrant des performances robustes et une efficacité d'espace tout en consommant moins de ressources CPU. Cette efficacité est essentielle pour gérer de manière rentable de gros volumes de données. Malgré ses performances élevées, l'ESA entraîne des frais généraux de capacité de stockage pour les métadonnées, les systèmes de fichiers et la résilience. Cependant, il gère efficacement ces frais généraux pour maximiser la capacité utilisable. De plus, VMware offre de la flexibilité à ses clients en leur permettant de choisir entre l'architecture de stockage d'origine et ESA, répondant ainsi aux besoins de stockage actuels et futurs. Cette flexibilité, combinée aux fonctionnalités avancées de l’ESA, positionne vSAN 8 de VMware comme une solution avant-gardiste dans le paysage technologique du stockage.

Même avec ce changement important, les principes fondamentaux de vSAN et les principaux cas d’utilisation ne changent pas beaucoup. VMware vSAN continue de servir de solution de stockage polyvalente étroitement intégrée à vSphere de VMware, trouvant une application généralisée sur diverses charges de travail. Il excelle dans les environnements d'infrastructure de postes de travail virtuels (VDI), offrant un stockage évolutif et hautes performances pour de nombreux postes de travail virtuels. Dans des scénarios tels que les déploiements en périphérie et dans des bureaux/succursales distants (ROBO), vSAN rationalise l'infrastructure et les opérations. vSAN évolue également considérablement, fournissant la base des centres de données définis par logiciel.

Plateforme de test vSAN 8 mise à jour 2

Les SSD NVMe à double port Ultrastar DC SN655 Enterprise PCIe Gen 4.0 représentent une avancée significative dans la technologie des disques SSD, offrant des performances élevées, une capacité accrue et une fiabilité robuste adaptée aux environnements d'entreprise exigeants. Ces disques sont particulièrement adaptés aux applications nécessitant un accès et un transfert de données à haut débit, ce qui en fait un choix idéal pour l'intégration avec les solutions VMware vSAN.

Performance

Les SSD Western Digital Ultrastar DC SN655 exploitent l'interface PCIe Gen 4.0, offrant des améliorations substantielles en termes de bande passante par rapport à leurs prédécesseurs Gen 3.0. Cela se traduit par des taux de transfert de données plus rapides, ce qui est crucial pour les applications qui reposent sur un accès et un traitement rapides des données. La fonctionnalité NVMe à double port améliore la fiabilité et la disponibilité, garantissant un accès ininterrompu aux données même en cas de panne de port. Cette conception à double port est particulièrement avantageuse pour les applications critiques où les temps d'arrêt peuvent avoir des implications significatives.

Capacité et efficacité

Avec leur technologie NAND avancée, ces SSD offrent des solutions de stockage haute densité. L'augmentation de la capacité de stockage est vitale pour les entreprises traitant de gros volumes de données, telles que celles liées à l'analyse de données, au cloud computing et aux environnements virtualisés. La série Ultrastar DC SN655 offre également une meilleure efficacité énergétique que les modèles précédents, contribuant ainsi à réduire les coûts d'exploitation et l'empreinte carbone, un facteur essentiel pour les entreprises soucieuses de l'environnement.

Intégration avec VMware vSAN

VMware vSAN bénéficie considérablement de l'intégration des SSD Ultrastar DC SN655. Les hautes performances et la fiabilité de ces SSD correspondent bien aux exigences de vSAN en matière de stockage efficace, résilient et évolutif. Les environnements VMware vSAN, connus pour leurs exigences de performances exigeantes et imprévisibles, peuvent tirer parti de la vitesse et de la cohérence offertes par l'Ultrastar DC SN655 pour garantir un fonctionnement fluide et une haute disponibilité.

L'utilisation des Ultrastar DC SN655 avec VMware vSAN simplifie également le déploiement et la gestion, car ces disques sont conçus pour s'intégrer de manière transparente dans une variété d'écosystèmes. Cette facilité d'intégration permet de gagner du temps et réduit les problèmes potentiels, rationalisant ainsi la gestion des ressources de stockage virtualisées.

vSAN 8 ESA-SSD WD SN655

Les Dell PowerEdge R6625 ont beaucoup à offrir, ce qui les rend idéaux pour notre cas d'utilisation VMware vSAN HCI. Du côté du calcul, il s’agit de serveurs à double socket, prenant en charge suffisamment de puissance de traitement pour gérer n’importe quelle charge de travail. Dans notre configuration, nous avons deux processeurs AMD EPYC 9554 à 64 cœurs avec 128 Go de RAM par nœud. Le R6625 prend également en charge jusqu'à dix SSD NVMe de 2.5 pouces, ce qui leur confère une bonne densité, même si notre version s'est concentrée sur quatre et huit SSD par nœud.

Le PowerEdge R6625 prend en charge de nombreuses options du point de vue de la mise en réseau, avec un emplacement OCP 3.0 et trois emplacements PCIe Gen5. Cette configuration nous permet d'exploiter 100 GbE et au-delà, avec des emplacements supplémentaires disponibles pour d'autres appareils. En parlant de commutation, le Dell PowerSwitch S5232F-ON relie ce cluster. Il s'agit d'un commutateur multicouche 1U avec 32 ports 100 GbE QSFP28 et 2 ports 10GbE SFP+.

Il convient de noter ici que le travail que nous avons effectué dans ce rapport porte sur certains composants qui ne sont pas encore sur VMware vSAN HCI ou qui ne sont pas officiellement pris en charge par Dell à ce jour. Cela dit, nous avons suivi les meilleures pratiques VMware pour vSAN tout au long de ces tests et avons demandé aux ingénieurs VMware vSAN d'examiner les données.

Performances de vSAN 8 mise à jour 2

Dans notre approche pour tester vSAN 8 de VMware avec ESA, nous nous sommes concentrés sur une configuration de quatre et huit SSD par nœud. Avec quatre hôtes, cela représentait 16 ou 32 SSD au total.

vSAN 8 ESA - 32 SSD WD SN655

Nous avons exploité Ethernet 100 Go dans le cluster, ce qui nous a théoriquement permis de nous concentrer sur le stockage NVMe pour voir où il commence à saturer les ressources système.

Une autre variable que nous avons mesurée dans ce rapport était l'impact de RAID1 et RAID5 sur les performances globales de stockage au sein de notre cluster vSAN. Historiquement, RAID1 a été une politique de stockage populaire pour les déploiements vSAN. Le paramètre de déploiement recommandé pour ESA est «vSAN ESA Default Policy – ​​RAID5 », qui offre presque les mêmes performances avec une capacité bien supérieure. RAID1 a un impact immédiat de 50 %, mais RAID5 limite votre surcharge de parité, vous offrant ainsi une capacité beaucoup plus utilisable.

Pour mesurer les performances de notre cluster VMware vSAN exécutant ESXi 8 Update 2, nous avons utilisé HCIbench. HCIbench a été développé pour simplifier les tests des clusters HCI, dans lesquels vous devez déployer des machines virtuelles de travail, générer des disques virtuels et orchestrer les tests sur l'ensemble d'un cluster tout en regroupant tous ces résultats. Lors de nos tests, nous avons utilisé les paramètres suivants pour nos quatre configurations ESA :

Déploiement de la machine virtuelle HCIBench :

  • 16 VM
  • 8 disques de données de 50 Go par VM
  • 16 processeurs virtuels par VM
  • 8 Go de RAM par VM
  • Durée de test de 3600 XNUMX secondes par charge de travail
  • 8 threads par disque pour les charges de travail séquentielles et 16 threads pour les charges de travail aléatoires
DONNÉES Western Digital Ultrastar DC SN655 vSAN ESA 1024 XNUMX XNUMX Mo/s en écriture séquentielle Lecture séquentielle 1024 XNUMX XNUMX Mo/s IOPS en écriture aléatoire 4K IOPS en lecture aléatoire 4K 8K aléatoires 70/30 IOPS
vSAN ESA 4-SSD par nœud RAID1 10,914 17,638 378,861 563,054 318,640
vSAN ESA 4-SSD par nœud RAID5 10,999 17,726 476,770 524,076 301,960
vSAN ESA 8-SSD par nœud RAID1 12,702 24,128 520,632 526,504 323,674
vSAN ESA 8-SSD par nœud RAID5 14,336 21,994 504,508 523,666 292,557

Nous divisons les données de performances en deux sections qui se chevauchent : quatre contre huit SSD par nœud et RAID1 contre RAID5. Dans notre comparaison initiale, nous nous sommes concentrés sur le point auquel les performances commencent à saturer à mesure que davantage de disques sont ajoutés au cluster. Avec quatre hôtes, nous avons examiné 16 SSD dans le cluster, contre 32 lorsque nous avons augmenté chaque nœud à huit SSD. Le deuxième aspect est la différence significative entre la politique RAID1 ESA et la politique RAID5 ESA recommandée. Les avantages de l'utilisation de RAID5 sont assez évidents : les utilisateurs bénéficient d'une énorme quantité de capacité disponible grâce à la politique de protection des données, associée aux denses SSD Western Digital.

Nous avons remarqué quelques tendances apparaître en examinant les données collectées lors de nos tests. Si vous vous concentrez sur la bande passante totale, le cluster VMware vSAN ESA a connu une amélioration significative de ses performances en passant de quatre à huit SSD par nœud. Nous avons mesuré environ 10.9 Go/s en écriture séquentielle à partir des configurations RAID1 et RAID5 avec une configuration à 4 SSD. En lecture séquentielle, nous avons mesuré 17.6-17.7 Go/s en modes RAID1 et RAID5. En passant aux charges de travail aléatoires, nous avons constaté que RAID5 avait un avantage dans la configuration à 4 SSD, mesurant 476 4 IOPS en écriture aléatoire 379K, contre 1 4 IOPS en RAID1. En lecture aléatoire 563K, les deux configurations ont commencé à se rapprocher, le RAID524 mesurant 5 8 IOPS à 70 30 IOPS en RAID1. En 319K 302/5, la différence était beaucoup plus étroite, RAIDXNUMX ayant un bord mesurant XNUMX XNUMX IOPS contre XNUMX XNUMX IOPS pour RAIDXNUMX.

En passant à huit SSD par nœud, nous avons constaté une amélioration des performances, mais cela n’a pas doublé les performances par rapport à quatre SSD. C’est là que les limites supérieures de performances de vSAN et la limite de bande passante de 100 GbE sur nos nœuds ont commencé à apparaître. Oui, des connexions réseau plus rapides sont disponibles, mais cela s’éloigne davantage des déploiements HCI et typiques des PME/PMI.

Concernant la bande passante en écriture, RAID5 avait le dessus, mesurant 14.3 Go/s contre 12.7 Go/s pour RAID1. RAID1 était en tête en termes de bande passante de lecture avec 24.1 Go/s contre RAID5 avec 22 Go/s. Avec des transferts d'écriture 4K aléatoires, RAID1 et RAID5 étaient proches, bien que nous ayons mesuré 521 1 IOPS dans R505 contre 5 4 IOPS dans R527. En examinant les performances de lecture aléatoire 1K, nous nous sommes retrouvés confrontés à une limite de performances du cluster vSAN où quatre et huit configurations SSD étaient très proches les unes des autres. Ici, avec notre configuration de huit SSD, nous avons mesuré 524 5 IOPS en RAID8 et 70 30 IOPS en RAID1. En 324K 293/5, le RAIDXNUMX avait finalement l'avantage, avec XNUMX XNUMX IOPS contre XNUMX XNUMX IOPS en RAIDXNUMX.

Il est important de noter qu’avec VMware vSAN ESA, la configuration RAID1 ou RAID5 n’est pas une décision gravée dans le marbre. Il s'agit d'une politique de stockage appliquée au niveau d'un vDisk de VM, ce qui signifie que les deux peuvent coexister simultanément. Supposons donc que vous disposiez d’une machine virtuelle de base de données dans laquelle chaque bit d’E/S compte ; donnez-lui une politique RAID1, où tout le reste est sur RAID5. De cette façon, vous optimisez au mieux votre utilisation de l’espace.

Réflexions finales

Le SSD NVMe à double port PCIe Gen 655 Enterprise PCIe Gen 4.0 de Western Digital Ultrastar DC SN3 représente le niveau supérieur en matière de stockage dense de niveau entreprise tout en conservant le prix abordable pour lequel Western Digital est connu. Il est disponible au format U.2 mais est également rétrocompatible U.1. Cela signifie que les administrateurs et les ingénieurs de données peuvent augmenter la densité de stockage avec un facteur de forme familier dans les serveurs XNUMXU denses.

L'augmentation de la densité de capacité signifie également une amélioration plus significative de l'utilisation des ressources de stockage pour les cas d'utilisation, comme l'augmentation du nombre d'hôtes virtualisés par SSD et la consolidation d'ensembles de données d'application plus volumineux sur moins de disques. Ces analyses Big Data et ces ensembles de données IA/ML bénéficient également du passage à des capacités plus élevées en libérant une faible latence et un débit plus élevé du SSD SN655 NVMe, ce qui se traduit par un délai d'obtention d'informations et d'analyses en temps réel plus rapide.

Nos résultats de performances montrent que les SSD NVMe Western Digital Ultrastar DC SN655 sont bien adaptés aux déploiements VMware vSAN 8 ESA, en particulier concernant les PME, la périphérie, la vente au détail et des milliers d'autres cas d'utilisation. Pour les entreprises souhaitant démarrer avec un petit déploiement et se développer à mesure que la demande augmente, nous avons constaté que seuls quatre SSD Western Digital par nœud offraient une grande partie des performances de notre configuration à huit SSD par nœud, avec une grande marge de croissance et les applications vSAN. et les besoins en données augmentent. Cela permet d’augmenter les budgets informatiques puisque les organisations n’ont pas besoin de trop s’engager sur les disques pour atteindre les indicateurs de performances, et l’ajout de SSD à vSAN ne pourrait pas être plus simple.

Avec VMware vSAN 8 Update 2 GA, les clients vSAN sont probablement prêts à franchir le pas vers la nouvelle architecture de stockage. L’ESA présente clairement de nombreux avantages, mais nous sommes plus satisfaits de la simplicité qu’offre actuellement vSAN ; sélectionnez les nœuds de serveur et les SSD, et c'est parti avec la même facilité d'utilisation « pointer et cliquer » que vSAN a toujours fournie. Lorsque nous avons examiné les SSD pour vSAN 8, nous avons constaté que le SSD Ultrastar DC SN655 NVMe fonctionne extrêmement bien, offrant d'excellentes performances en RAID5, ce qui aide les clients à maximiser leur empreinte de stockage dans vSAN sans sacrifier les performances. Mieux encore, les disques sont rentables, offrant encore plus de valeur à ceux qui cherchent à maximiser leur investissement dans VMware vSAN 8.

Page produit du disque SSD Ultrastar DC SN655 NVMe

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