StarWind SAN et NAS sur Fibre Channel

StarWind Software est un leader du secteur du stockage défini par logiciel (SDS) grâce à des modalités de déploiement flexibles, aux performances globales du système et à leur envie d'adopter les technologies émergentes. Nous l'avons constaté de visu à la fin de l'année dernière lorsque nous avons examiné leur Initiateur NVMe-oF pour Windows. Cette fois, nous examinons le logiciel StarWind SAN & NAS, qui ajoute la prise en charge de Fibre Channel, et la carte accélératrice GRAID NVMe, qui est assez ambitieuse pour une solution SDS.

StarWind Software est un leader du secteur du stockage défini par logiciel (SDS) grâce à des modalités de déploiement flexibles, aux performances globales du système et à leur envie d'adopter les technologies émergentes. Nous l'avons constaté de visu à la fin de l'année dernière lorsque nous avons examiné leur Initiateur NVMe-oF pour Windows. Cette fois, nous examinons le logiciel StarWind SAN & NAS, qui ajoute la prise en charge de Fibre Channel, et la carte accélératrice GRAID NVMe, qui est assez ambitieuse pour une solution SDS.

L'ensemble du banc d'essai est expliqué ci-dessous, mais en bref, nous avons pris les meilleurs composants disponibles et les avons combinés pour créer une plate-forme de stockage robuste avec une mise en réseau fiable et suffisamment de clients pour la charge. StarWind peut lier les SSD Memblaze NVMe ensemble grâce à l'accélérateur GRAID et partager le stockage sur le réseau via une matrice de commutation Brocade et des HBA Marvell QLogic 32G FC.

C'est un exploit remarquable pour StarWind car la plupart des plates-formes SDS ne sont pas capables de ce niveau d'ingénierie. L'intégration de Fibre Channel n'est pas une tâche simple, c'est pourquoi la plupart des solutions SDS sont basées sur Ethernet. Cela dit, de nombreuses organisations souhaitent bénéficier des avantages de fiabilité et de latence qu'offre une infrastructure FC. StarWind SAN & NAS sur Fibre Channel sera bientôt disponible pour aider ces organisations à tirer parti de l'architecture SDS.

StarWind SAN et NAS

StarWind SAN & NAS est conçu pour réutiliser le matériel existant exécutant l'hyperviseur standard de l'industrie en un stockage hautes performances. La solution est un stockage partagé entièrement certifié pour VMware vSphere Hypervisor ESXi et Microsoft Hyper-V Server.

StarWind SAN & NAS prend en charge les configurations de redondance de stockage matérielles et logicielles. La solution peut transformer un serveur existant avec stockage interne en une baie de stockage redondante présentée comme NAS ou SAN, exposant des protocoles standard tels que iSCSI, SMB et NFS. Plusieurs options de gestion et de configuration incluent une interface utilisateur Web, une interface utilisateur basée sur le texte, un plug-in vCenter et une interface de ligne de commande pour les opérations à l'échelle du cluster.

Livrée sous la forme d'une machine virtuelle (VM) Linux prête à l'emploi déployée sur votre hyperviseur, Microsoft Hyper-V ou VMware vSphere, la solution partage les mêmes fonctionnalités de stockage défini par logiciel (SDS) que StarWind VSAN, à l'aide de ZFS. StarWind SAN & NAS est facile à installer avec l'assistant d'installation et l'interface utilisateur (UI) de gestion du stockage basée sur le Web et augmente le retour sur investissement (ROI) en réaffectant les serveurs vieillissants.

Les fonctionnalités StarWind SAN et NAS incluent :

Stockage de fichiers et de blocs : Prend en charge tous les protocoles de blocs et de fichiers standard de l'industrie, tels que SMB3, NFSv3, NFSv4, NFSv4.1 et iSCSI (y compris VVols sur iSCSI, NVMe-over-Fabrics et iSER).

Options de redondance : Choisissez la configuration de redondance préférée pour les disques locaux parmi ZFS, RAID matériel ou Linux MD/RAID.

Archi Le stockage en réseau et le réseau de zone de stockage de StarWind sont construits sur Linux, ZFS et StarWind Virtual SAN et sont facilement déployés en tant que machine virtuelle sur l'hyperviseur de votre choix, VMware ESXi ou Microsoft Hyper-V.

Certifié et prêt à travailler : Facile à installer et certifié pour fonctionner avec vSphere ou Hyper-V.

Partenaires

StarWind a une liste impressionnante de partenaires en utilisant plusieurs lors de ce test. Tous les produits StarWind sont testés avec le matériel et les logiciels publiés. Les fournisseurs partenaires testent indépendamment les produits pour garantir la qualité et la compatibilité afin de fournir des solutions qui fonctionnent. Nous avons mis en évidence les fournisseurs inclus dans cet ensemble spécifique de tests.

Dell Technologies

StarWind Software est un partenaire Dell Technology Alliance et certifié pour déployer des serveurs Dell dans le cadre de sa solution de virtualisation clé en main, StarWind HyperConverged Appliance. Dans ce scénario de test, StarWind a déployé le PowerEdge R750 de Dell pour le serveur et le PowerEdge R740xd comme client.

L' Dell EMC Power Edge R750 est alimenté par le processeur évolutif Intel Xeon de 3e génération pour répondre aux performances et à l'accélération des applications. Le serveur est un serveur rack à double socket/2U qui prend en charge 8 canaux de mémoire par processeur et jusqu'à 32 modules DIMM DDR4 à des vitesses de 3200 750 MT/s. De plus, pour répondre à des améliorations de débit substantielles, le PowerEdge R4 prend en charge PCIe Gen 24 et jusqu'à XNUMX disques NVMe avec des fonctionnalités de refroidissement par air améliorées et un refroidissement liquide direct en option pour prendre en charge les besoins croissants en énergie et en chaleur.

L' PowerEdge R740xd est une plate-forme à deux sockets 2U bien adaptée au stockage défini par logiciel, aux fournisseurs de services ou à l'infrastructure de bureau virtuel. Le système R740xd prend en charge jusqu'à 24 disques NVMe avec la possibilité de mélanger n'importe quel type de disque pour créer la configuration optimale de NVMe, SSD et HDD pour les performances, la capacité ou les deux. Le R740xd est la plate-forme de choix pour le stockage défini par logiciel et constitue la base du VSAN ou du PowerEdge XC.

Technologie GRAID

GRAID SupremeRAID est conçu pour un environnement logiciel composable moderne. GRAID Technology propose une carte RAID évolutive qui protège non seulement le stockage flash à connexion directe, mais également ceux connectés via NVMe over Fabrics.

L' SuprêmeRAID SR-1010 est la première carte RAID NVMe et NVMe-oF à libérer tout le potentiel des performances SSD. La carte SupremeRAID traite directement les E/S, soulageant le CPU de cette tâche. Parce que la carte est un GPU, il y a une énorme puissance de calcul sur la carte, qui n'existe pas sur les cartes RAID standard.

Le SupremeRAID SR-1010 est riche en fonctionnalités, offrant compression, cryptage et provisionnement fin. L'installation est aussi simple que plug & play et ne nécessite pas de câblage ou de retravailler la disposition de la carte mère.

Memblaze

Memblaze est l'un des principaux fournisseurs de produits SSD NVMe de classe entreprise. Fondée en 2011, Memblaze est l'une des premières entreprises à développer des produits SSD de classe entreprise dans le monde. Le SSD de classe entreprise de la série PBlaze lancé par Memblaze a été largement utilisé dans les bases de données, la virtualisation, le cloud computing, le big data, l'intelligence artificielle et d'autres domaines, fournissant des solutions de stockage à haut débit stables et fiables pour les clients dans des secteurs comme Internet, le service cloud , la finance et les télécommunications.

Memblaze Série PBlaze6 6920 Les SSD offrent des performances constantes jusqu'à 1600 7 6.8 IOPS en lecture aléatoire, jusqu'à 11 Go/s de bande passante en lecture séquentielle, jusqu'à 3.84 Go/s de bande passante en écriture séquentielle et jusqu'à 7.68 μs en latence d'écriture. Le disque est disponible dans une large gamme de capacités, le disque d'endurance inférieur étant disponible en capacités de 15.36 To, 3.2 To et 6.4 To. La version d'endurance supérieure est disponible en capacités de 12.8 To, XNUMX To et XNUMX To.

Marvell QLogic

QLogic est un fournisseur mondial de réseaux hautes performances, fournissant des adaptateurs, des commutateurs et des ASIC pour les réseaux de données, de stockage et de serveurs. La société propose un portefeuille diversifié de produits de mise en réseau, notamment des adaptateurs réseau convergés pour FCoE, des adaptateurs Ethernet, des adaptateurs et des commutateurs Fibre Channel et des adaptateurs iSCSI.

Les adaptateurs QLogic 2772 prennent en charge l'accès à faible latence au NVMe évolutif avec une prise en charge complète du protocole FC-NVMe. Ils peuvent prendre en charge simultanément le trafic de stockage FC-NVMe et FCP-SCSI sur le même port physique, permettant aux clients de migrer vers NVMe à leur propre rythme. Les adaptateurs offrent le meilleur des deux mondes en offrant jusqu'à 2 millions d'IOPS et des performances de débit de ligne 32GFC tout en offrant un accès à faible latence au stockage NVMe et SCSI sur un réseau Fibre Channel.

Découvrez notre plongée en profondeur dans FC-NVMe de QLogic histoire.

Détail du banc d'essai SAN et NAS

Le banc d'essai pour ce travail se compose du nœud de stockage StarWind SAN & NAS avec Memblaze Disques SSD Pblaze6 6926 12.8 To couplé à GRAID SuprêmeRAID SR-1010 carte accélératrice. La matrice se composait d'une commutation Fibre Channel Brocade G620 32G et de HBA Marvell QLogic 2772 32G FC. La génération de charge a eu lieu via quatre nœuds clients. Le nœud de stockage est basé sur un serveur Dell PowerEdge R750 et les nœuds clients sont des serveurs Dell PowerEdge R740. Les détails sont énumérés dans les tableaux ci-dessous.

Résultats des tests de performances StarWind SAN et NAS

Avec une large gamme de pièces mobiles, l'objectif des tests de performance a été divisé en tests locaux et à distance sur Fibre Channel. Le premier objectif était de montrer les capacités et les performances du stockage Memblaze NVMe sous-jacent et les avantages du RAID HW de GRAID par rapport au RAID SW.

La deuxième étape consistait à comparer les performances de chaque FC de plus de 32 Go à l'aide des adaptateurs HBA Marvell QLogic, encore une fois avec GRAID HW RAID par rapport à SW RAID. La référence a été déterminée à l'aide de l'utilitaire Flexible I/O (fio). Fio est un outil multiplateforme utilisé pour la vérification de référence et de stress/matériel et est considéré comme une norme de l'industrie pour tester le stockage local et partagé.

Modèles de test :

• 4k aléatoire 100% lecture/100% écriture
• Lecture/écriture mixte aléatoire 4k 70/30
• 1 Mo séquentiel 100 % lecture/100 % écriture

Durée du test:

• Durée du test unique = 600 secondes
• Avant de démarrer le benchmark d'écriture, le stockage a d'abord été préchauffé pendant 2 heures

Étapes de test

1. Confirmation des performances d'un seul lecteur NVMe pour obtenir des numéros de référence
2. Tester localement les performances des baies MDRAID et GRAID RAID5
3. Exécution d'un benchmark à distance à partir de nœuds clients

Lors de la préparation initiale des tests de baie, les performances de base des SSD Memblaze PBlaze6 D6926 12.8 To ont été vérifiées pour les comparer aux valeurs de la fiche technique et pour vérifier combien de temps il a fallu à chaque SSD pour atteindre des performances stables. Au cours de cette phase de test, nous avons pu mesurer les performances aléatoires 4K de 1.5 million d'IOPS en lecture et de 537k IOPS en écriture, le disque nécessitant environ 2 heures pour atteindre un état stable. En augmentant la taille de bloc à 64 Ko avec une charge de travail aléatoire, chaque SSD mesurait 6.5 Go/s en lecture et 2.6 Go/s en écriture. Enfin, avec une taille de transfert de 1 Mo et un transfert séquentiel, chaque SSD mesurait 6.6 Go/s en lecture et 5.4 Go/s en écriture.

Les performances locales ont été mesurées sur huit SSD Memblaze D6926 de 12.8 To, ce qui a entraîné de solides performances de lecture aléatoire 4K avec un avantage considérable pour le RAID matériel de GRAID. Alors que SW RAID avait une légère avance sur la file d'attente et le nombre de threads inférieurs, il plafonnait à 4 millions d'IOPS, par rapport aux 10.8 millions d'IOPS de GRAID. L'utilisation du processeur par GRAID de l'hôte sous-jacent pendant cette charge de travail était considérablement inférieure à SW RAID. Avec un faible nombre de files d'attente/de threads, l'utilisation du processeur mesurait de 3 % à 7 % et culminait à 25 % contre 40 %.

 

Le test d'écriture aléatoire 4K a entraîné un léger avantage vers SW RAID avec une file d'attente et un nombre de threads faibles, le GRAID HW RAID le dépassant rapidement à mesure que la charge de travail augmente. Performances pour SW RAID passant de 376 501 IOPS à 260 975 IOPS en écriture, avec GRAID HW RAID passant de 1.5 4 IOPS à 16 750 IOPS. Il convient également de noter que les performances de GRAID peuvent augmenter jusqu'à 4 million d'IOPS en écriture avec un emplacement Gen8x8 complet pour le GPU. Sur la base de la configuration de notre Dell PowerEdge R21, le GPU était situé dans un emplacement Gen1x3 le retenant légèrement. Au cours de ce test, l'utilisation du processeur pour SW RAID est passée de XNUMX % à XNUMX %, tandis que HW RAID a quelque peu augmenté de XNUMX % à XNUMX %.

Dans un mélange de lecture/écriture de 70 %, en utilisant une taille de transfert de 4 Ko, la configuration GRAID était en tête lorsque la charge de travail augmentait. Les performances RAID SW mesurées sont passées de 765 1.2 IOPS à 429 M IOPS, par rapport à HW RAID mesurant 3.14 5 IOPS jusqu'à 49 M IOPS. L'utilisation du processeur était considérablement inférieure pour le RAID matériel. SW RAID mesurait entre 1% et 8%, tandis que GRAID mesurait de XNUMX% à XNUMX%.

Pour mesurer la bande passante des grands blocs, la taille du bloc a été augmentée à 1 Mo. GRAID s'est clairement démarqué sur l'ensemble de la charge de travail, allant de 18.2 Go/s à 47 Go/s, par rapport à SW RAID, qui a commencé à 10 Go/s et a augmenté jusqu'à 12.1 Go/s. L'utilisation du processeur tout au long de ce test variait entre 3 % et 10 % avec SW RAID et 0 % à 1 % avec HW RAID.

Le dernier benchmark local s'est concentré sur les performances d'écriture séquentielle de grands blocs, où SW RAID avait un léger avantage à 4T/4Q avant d'être rapidement dépassé par GRAID. Ici, SW RAID mesurait de 6.9 ​​Go/s à 7.1 Go/s, tandis que GRAID passait de 6.4 Go/s à 11.4 Go/s. L'utilisation du processeur avec SW RAID est passée de 9 % à 17 %, tandis que HW RAID mesurait 1 % à 3 %.

Avec la référence de performance locale capturée à la fois à partir d'un seul SSD et de huit SSD dans SW RAID5 et HW RAID5 avec GRAID, l'étape suivante était le test FCP sur 32 Go FC. Les principaux points à retenir des tests de performances locaux étaient de savoir dans quelle mesure GRAID HW RAID améliorait les performances globales à mesure que la charge de travail augmentait et réduisait l'utilisation du processeur.

Les tests FCP comprenaient quatre nœuds clients Dell R740xd exécutant Windows, chacun relié à deux commutateurs FC 32 Go. Chaque système client utilisait le même HBA Marvell QLogic 32 Go que le côté stockage, ce qui nous donne une bande passante théorique totale de 8 ports FC 32 Go ou 25.6 Go/s.

 

Avec les quatre loadgens Dell PowerEdge R740xd connectés au serveur NAS et SAN StarWind, nous commençons par examiner les performances de lecture aléatoire 4K globales sur le fil, avec une mise à l'échelle SW RAID de 1.66 M IOPS à 3.5 M IOPS et GRAID de 1.1 M IOPS à 4.6 M IOPS.

Passant à l'écriture aléatoire 4K, SW RAID est passé de 204k IOPS à 385K IOPS. Le RAID HW dans le backend a offert des gains significatifs, avec une mise à l'échelle de GRAID de 304 498 IOPS à XNUMX XNUMX IOPS à son apogée.

Avec un mélange de trafic de lecture et d'écriture dans une charge de travail mixte aléatoire 4k 70/30, la configuration RAID HW a servi plus d'E/S que le RAID SW seul. SW RAID évoluant de 538k IOPS à 998k IOPS, avec HW RAID évoluant de 647k IOPS à 1.1M IOPS.

En revenant aux transferts de blocs volumineux pour mesurer la bande passante maximale de la baie StarWind NAS & SAN vers les quatre clients, nous avons effectivement saturé les 8 ports FC 32 Go. Le RAID SW est passé de 9.7 Go/s à 11.7 Go/s, tandis que le RAID HW a réussi à pousser 8.5 Go/s à l'extrémité inférieure et 25.2 Go/s à son apogée. Nous avons atteint notre chiffre avec le maximum théorique de 25.6 Go/s sur huit ports de 32 Go.

Dans le test final mesurant la bande passante d'écriture séquentielle de 1M, SW RAID avait un léger avantage aux niveaux de thread et de file d'attente inférieurs, atteignant la parité à 4T/8Q. Cependant, le RAID HW a rapidement dépassé le RAID SW, passant de 6 Go/s à 7.1 Go/s, et le RAID HW mesurant entre 2.99 Go/s et 10.5 Go/s.

Réflexions finales

Une solution matérielle devrait être plus performante qu'une solution logicielle dans un scénario RAID typique. Cependant, lors de la mise en œuvre d'une solution de stockage défini par logiciel, le risque d'obtenir des résultats mitigés augmente. Les chiffres ne mentent pas dans ce cas, et le StarWind SAN & NAS a dépassé nos attentes.

La solution StarWind est, comme mentionné ci-dessus, ambitieuse. Il intègre des FCP, des SSD NMVe, du matériel GRAID et des logiciels pour tout rassembler. Tirant pleinement parti de la puissance de calcul de la carte GRAID SupremeRAID, des performances des SSD NVMe, ainsi que de la faible latence et de la fiabilité de Fibre Channel, cette configuration coche toutes les cases. Obtenir ces chiffres de performance à partir d'une carte RAID matérielle traditionnelle serait impossible sans installer plusieurs cartes dans les serveurs.

StarWind SAN & NAS tire pleinement parti de la puissance de traitement GPU de la carte GRAID. Dans chacun des scénarios de test, la solution StarWind a pu répondre aux attentes. Avec GRAID déchargeant le traitement des E/S sur le GPU, l'utilisation du processeur a été considérablement réduite par rapport aux solutions RAID logicielles en cours d'exécution. L'utilisation du processeur sur le nœud de stockage était 2 à 10 fois inférieure à celle obtenue lors de l'utilisation de SW RAID, libérant ainsi les ressources du processeur pour d'autres tâches. Même avec la solution StarWind, les tests SW RAID ont pratiquement atteint les performances complètes qu'une matrice RAID typique fournirait, mais avec un coût de latence plus élevé.

Essentiellement, les performances de stockage partagé les plus impressionnantes ont été présentées par une baie de stockage GRAID redondante remplie de SSD NVMe de la série PBlaze6 6920 avec StarWind SAN et NAS en haut et fonctionnant sur Fibre Channel vers les nœuds clients, à l'aide d'adaptateurs Marvell Qlogic 2772 Fibre Channel. GRAID est la seule technologie à garantir probablement le stockage partagé défini par logiciel le plus performant possible à ce jour. La version GRAID a reçu environ 50 % des performances de la matrice RAID locale avec à peu près la même latence que le stockage local.

StarWind SAN & NAS permet d'atteindre le plein potentiel de performance GRAID. NVMe-oF et RDMA seront inclus dans les versions ultérieures.

Cliquez sur les liens pour trouver plus d'informations sur le GRAID SuprêmeRAID, NVMe-oF et Performances de l'initiateur StarWind NVMe-oF.

Page produit StarWind SAN et NAS

Rapport de test StarWind

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