Western Digital Ultrastar DC SN8 NVMe SSD로 vSAN 655 ESA 잠재력 극대화

본 보고서는 Western Digital의 후원을 받아 작성되었습니다. 이 보고서에 표현된 모든 견해와 의견은 고려 중인 제품에 대한 당사의 편견 없는 관점을 기반으로 합니다.

 

VMware vSAN 8은 회사의 주력 HCI 제품에 대한 대규모 업데이트를 예고하여 효율성, 확장성 및 성능을 향상시켰습니다. vSAN 8은 초기 릴리스 이후 스토리를 강화하는 두 가지 업데이트를 거쳤습니다. vSAN 8에서 중요한 것은 OSA(Original Storage Architecture)의 새로운 대안인 ESA(Express Storage Architecture)로, 스토리지 레이아웃을 단순화하고 기타 여러 개선 사항을 제공합니다.

vSAN 8 업데이트 2가 출시됨에 따라 많은 기업에서는 어떤 vSAN 배포를 수행할지 결정을 앞두고 있습니다. 따라서 우리는 최신 서버, 플래시 및 네트워킹과 결합된 vSAN 8 ESA의 성능 프로필을 더 잘 이해하고 싶었습니다.

우리는 Western Digital의 32x Ultrastar DC SN655 NVMe SSD, Dell PowerEdge R6625 서버 100대, 8GbE 패브릭으로 시작했습니다. 하지만 다양한 RAID 및 드라이브 구성 결과를 살펴보기 전에 vSAN XNUMX ESA에 대한 간단한 입문서와 이 아키텍처 변경이 왜 그렇게 중요한지 살펴보겠습니다.

vSAN 8 ESA는 무엇을 제공합니까?

ESA를 갖춘 VMware의 vSAN 8은 스토리지 기술의 획기적인 발전을 보여줍니다. 최신 하드웨어의 잠재력을 최대한 활용하도록 맞춤화된 이 새로운 아키텍처는 전례 없는 효율성, 확장성 및 성능을 제공합니다. ESA는 기존 회전식 미디어에서 고급 NAND 플래시로의 엔터프라이즈 스토리지 진화를 반영하여 NVMe 인터페이스를 활용하여 저렴한 비용으로 향상된 용량과 속도를 제공합니다. 하드웨어 기술의 변화, 서버 CPU 코어 수 증가, 고급 네트워킹 기능은 ESA 도입의 원동력이 되어 ESA가 고성능 스토리지 솔루션에 대한 현대 비즈니스 요구 사항을 충족할 수 있도록 보장합니다.

vSAN 8의 ESA는 성능 향상과 용량 향상으로 차별화됩니다. ESA의 적응형 쓰기 경로는 다양한 I/O 크기를 충족하여 데이터 쓰기 프로세스를 최적화하며 이는 특히 플래시 장치에 유용합니다. 그 결과 가상 머신의 대기 시간이 줄어들고 성능이 일관됩니다. 또한 ESA의 새로운 로그 구조 파일 시스템과 IO 경로 최적화는 쓰기 증폭 및 대기 시간을 크게 줄입니다. ESA는 전용 캐시 장치의 필요성을 제거하여 장치 용량을 최대화하고 기가바이트당 전체 비용을 줄입니다. 이러한 기능은 합리적인 가격으로 효율적인 고용량 스토리지 솔루션을 제공하는 ESA의 역할을 강조합니다.

ESA의 또 다른 주요 측면은 리소스 효율성으로, 더 적은 CPU 리소스를 사용하면서 강력한 성능과 공간 효율성을 제공합니다. 이러한 효율성은 대용량 데이터를 비용 효율적으로 관리하는 데 매우 중요합니다. 높은 성능에도 불구하고 ESA는 메타데이터, 파일 시스템 및 복원력에 대한 스토리지 용량 오버헤드를 발생시킵니다. 그러나 이러한 오버헤드를 효율적으로 처리하여 사용 가능한 용량을 최대화합니다. 또한 VMware는 고객이 현재와 미래의 스토리지 요구 사항에 맞게 원래 스토리지 아키텍처와 ESA 중에서 선택할 수 있도록 함으로써 유연성을 제공합니다. ESA의 고급 기능과 결합된 이러한 유연성은 VMware의 vSAN 8을 스토리지 기술 환경에서 미래 지향적인 솔루션으로 자리매김합니다.

이러한 중요한 변화에도 불구하고 vSAN의 기본 테넌트와 기본 사용 사례는 크게 변하지 않습니다. VMware vSAN은 계속해서 VMware의 vSphere와 긴밀하게 통합된 다목적 스토리지 솔루션 역할을 하며 다양한 워크로드에 걸쳐 광범위한 애플리케이션을 찾습니다. VDI(가상 데스크탑 인프라) 환경에서 탁월한 성능을 발휘하여 수많은 가상 데스크탑을 위한 확장 가능한 고성능 스토리지를 제공합니다. 엣지 및 ROBO(원격 사무실/지사) 배포와 같은 시나리오에서 vSAN은 인프라와 운영을 간소화합니다. 또한 vSAN은 확장되어 소프트웨어 정의 데이터 센터를 위한 기반을 제공합니다.

vSAN 8 업데이트 2 테스트 플랫폼

Ultrastar DC SN655 Enterprise PCIe Gen 4.0 듀얼 포트 NVMe SSD는 솔리드 스테이트 드라이브 기술의 획기적인 발전을 나타내며 까다로운 기업 환경에 적합한 고성능, 증가된 용량 및 강력한 신뢰성을 제공합니다. 이러한 드라이브는 고속 데이터 액세스 및 전송이 필요한 애플리케이션에 특히 적합하므로 VMware vSAN 솔루션과의 통합에 이상적인 선택입니다.

성능

Western Digital Ultrastar DC SN655 SSD는 PCIe Gen 4.0 인터페이스를 활용하여 이전 Gen 3.0 제품에 비해 대역폭이 크게 향상되었습니다. 이는 더 빠른 데이터 전송 속도로 해석되며, 이는 빠른 데이터 액세스 및 처리에 의존하는 애플리케이션에 매우 중요합니다. 듀얼 포트 NVMe 기능은 신뢰성과 가용성을 향상시켜 포트 장애 중에도 중단 없는 데이터 액세스를 보장합니다. 이 듀얼 포트 설계는 가동 중지 시간이 심각한 영향을 미칠 수 있는 미션 크리티컬 애플리케이션에 특히 유용합니다.

용량 및 효율성

고급 NAND 기술을 갖춘 이 SSD는 고밀도 스토리지 솔루션을 제공합니다. 증가된 스토리지 용량은 데이터 분석, 클라우드 컴퓨팅, 가상화 환경 등 대용량 데이터를 처리하는 기업에 필수적입니다. Ultrastar DC SN655 시리즈는 또한 이전 모델보다 더 나은 전력 효율성을 제공하여 환경을 고려하는 기업의 필수 고려 사항인 운영 비용 절감 및 탄소 배출량 감소에 기여합니다.

VMware vSAN과 통합

VMware vSAN은 Ultrastar DC SN655 SSD를 통합하여 큰 이점을 얻습니다. 이러한 SSD의 높은 성능과 안정성은 효율적이고 탄력적이며 확장 가능한 스토리지에 대한 vSAN의 요구 사항에 잘 부합합니다. 까다롭고 예측할 수 없는 성능 요구 사항으로 유명한 VMware vSAN 환경은 Ultrastar DC SN655가 제공하는 속도와 일관성을 활용하여 원활한 운영과 고가용성을 보장할 수 있습니다.

VMware vSAN과 함께 Ultrastar DC SN655를 사용하면 이러한 드라이브가 다양한 에코시스템에 원활하게 통합되도록 설계되었으므로 배포 및 관리도 단순화됩니다. 이러한 통합 용이성은 시간을 절약하고 잠재적인 문제를 줄여 가상화된 스토리지 리소스의 관리를 간소화합니다.

Dell PowerEdge R6625는 많은 기능을 제공하므로 VMware vSAN HCI 사용 사례에 이상적입니다. 컴퓨팅 측면에서 보면 듀얼 소켓 서버로 모든 워크로드를 처리할 수 있는 충분한 처리 능력을 지원합니다. 우리 구성에는 노드당 9554GB RAM을 갖춘 듀얼 AMD EPYC 64 128코어 CPU가 있습니다. R6625는 또한 최대 2.5개의 XNUMX인치 NVMe SSD를 지원하므로 노드당 XNUMX개 및 XNUMX개의 SSD에 초점을 맞춘 빌드에도 불구하고 밀도가 좋습니다.

PowerEdge R6625는 OCP 3.0 슬롯 5개와 PCIe Gen100 슬롯 5232개를 포함하여 네트워킹 관점에서 다양한 옵션을 지원합니다. 이 구성을 사용하면 1GbE 이상을 활용할 수 있으며 다른 장치에 추가 슬롯을 사용할 수 있습니다. 전환에 관해 말하면 Dell PowerSwitch S32F-ON은 이 클러스터를 하나로 연결합니다. 100개의 28GbE QSFP2 포트와 10개의 XNUMXGbE SFP+ 포트를 갖춘 XNUMXU 멀티레이어 스위치입니다.

여기서 주목할 만한 점은 이 보고서에서 우리가 수행한 작업이 아직 VMware vSAN HCI에 없거나 현재 Dell에서 공식적으로 지원하지 않는 일부 구성 요소에 관한 것이라는 점입니다. 즉, 우리는 이 테스트 전반에 걸쳐 vSAN에 대한 VMware 모범 사례를 따랐으며 VMware vSAN 엔지니어가 데이터를 검토하도록 했습니다.

vSAN 8 업데이트 2 성능

ESA가 포함된 VMware의 vSAN 8을 테스트하는 접근 방식에서 우리는 노드당 16개 및 32개의 SSD 구성에 중점을 두었습니다. XNUMX개의 호스트를 사용하면 총 XNUMX개 또는 XNUMX개의 SSD가 작동됩니다.

우리는 클러스터에서 100Gb 이더넷을 활용하여 이론적으로 NVMe 스토리지에 집중하여 시스템 리소스가 포화되기 시작하는 위치를 확인할 수 있었습니다.

이 보고서에서 측정한 또 다른 변수는 vSAN 클러스터 내 전체 스토리지 성능에 대한 RAID1과 RAID5의 영향입니다. 과거 vSAN 배포에서 RAID1은 널리 사용되는 스토리지 정책이었습니다. ESA의 권장 배포 설정은 " vSAN ESA 기본 정책 - RAID5"이며, 이는 훨씬 더 큰 용량을 제공하면서 거의 동일한 성능을 제공합니다. RAID1은 즉시 50%의 성능 저하를 초래하지만, RAID5는 패리티 오버헤드를 줄여 훨씬 더 많은 가용 용량을 확보할 수 있도록 합니다.

ESXi 8 업데이트 2를 실행하는 VMware vSAN 클러스터의 성능을 측정하기 위해 우리는 HCIbench를 활용했습니다. HCIbench는 작업자 VM을 배포하고, vdisk를 생성하고, 전체 클러스터에 걸쳐 테스트를 조정하는 동시에 모든 결과를 집계해야 하는 HCI 클러스터 테스트를 단순화하기 위해 개발되었습니다. 테스트에서는 네 가지 ESA 구성에 대해 다음 설정을 사용했습니다.

HCIBench VM 배포:

• VM 16개
• VM당 8 x 50GiB 데이터 디스크
• VM당 vCPU 16개
• VM당 8GB RAM
• 워크로드당 3600초의 테스트 기간
• 순차 워크로드의 경우 디스크당 스레드 8개, 무작위 워크로드의 경우 스레드 16개

Western Digital Ultrastar DC SN655 vSAN ESA 데이터	1024k 순차 쓰기 MB/초	1024K 순차 읽기 MB/초	4K 무작위 쓰기 IOPS	4K 무작위 읽기 IOPS	8K 랜덤 70/30 IOPS
노드당 vSAN ESA 4-SSD RAID1	10,914	17,638	378,861	563,054	318,640
노드당 vSAN ESA 4-SSD RAID5	10,999	17,726	476,770	524,076	301,960
노드당 vSAN ESA 8-SSD RAID1	12,702	24,128	520,632	526,504	323,674
노드당 vSAN ESA 8-SSD RAID5	14,336	21,994	504,508	523,666	292,557

성능 데이터를 두 개의 겹치는 섹션(노드당 SSD 1개 대 5개, RAID16 대 RAID32)으로 분할했습니다. 초기 비교에서는 클러스터에 더 많은 디스크가 추가됨에 따라 성능이 포화되기 시작하는 지점에 중점을 두었습니다. 1개의 호스트를 사용하여 각 노드를 5개의 SSD로 늘렸을 때 클러스터의 5개 SSD와 비교하여 클러스터의 SSD XNUMX개를 살펴보았습니다. 두 번째 측면은 권장되는 RAIDXNUMX ESA 정책과 비교하여 RAIDXNUMX ESA 정책이 얼마나 중요한 차이를 보이는가입니다. RAIDXNUMX 사용의 이점은 매우 분명합니다. 사용자는 고밀도 Western Digital SSD와 결합된 데이터 보호 정책 덕분에 엄청난 양의 사용 가능한 용량을 얻을 수 있습니다.

테스트를 통해 수집된 데이터를 살펴보면서 몇 가지 추세가 나타나는 것을 발견했습니다. 총 대역폭에 초점을 맞추면 VMware vSAN ESA 클러스터는 노드당 SSD를 10.9개에서 1개로 이동하여 성능이 크게 향상되었습니다. 5개의 SSD를 설정한 RAID4 및 RAID17.6 구성 모두에서 순차 쓰기 시 약 17.7GB/s를 측정했습니다. 순차 읽기에서는 RAID1 및 RAID5 모드에서 5~4GB/s를 측정했습니다. 무작위 워크로드로 전환하면서 RAID476는 4 SSD 구성에서 RAID379의 1 IOPS와 비교하여 4K 무작위 쓰기에서 1 IOPS를 측정하는 이점이 있음을 발견했습니다. 563K 무작위 읽기에서는 RAID524이 RAID5에서 8k IOPS ~ 70k IOPS를 측정하면서 두 구성이 서로 가까워지기 시작했습니다. 30K 1/319에서는 RAID302의 에지가 5k IOPS 대 RAIDXNUMX의 XNUMXk IOPS를 측정하여 차이가 훨씬 더 가까웠습니다.

노드당 100개의 SSD로 이동하면서 성능이 향상되었지만 XNUMX개의 ​​SSD에 비해 성능이 두 배로 향상되지는 않았습니다. 여기서 vSAN의 성능 상한 제한과 노드 전체의 XNUMXGbE 대역폭 제한이 나타나기 시작했습니다. 예, 더 빠른 네트워크 연결이 가능하지만 이는 HCI 및 일반적인 SMB/SME 배포와는 거리가 멀습니다.

쓰기 대역폭과 관련하여 RAID5는 RAID14.3의 12.7GB/s에 비해 1GB/s를 측정하여 우위를 점했습니다. RAID1은 24.1GB/s의 RAID5에 비해 22GB/s의 읽기 대역폭에서 선두를 차지했습니다. 무작위 4K 쓰기 전송의 경우 RAID1과 RAID5는 비슷했지만 R521의 1K IOPS에 대해 R505의 5K IOPS를 측정했습니다. 4K 무작위 읽기 성능을 살펴보면서 527개와 1개의 SSD 설정이 서로 매우 근접한 vSAN 클러스터 성능 제한에 직면했다는 사실을 발견했습니다. 여기서는 524개의 SSD 설정을 통해 RAID5에서 8k IOPS, RAID70에서 30k IOPS를 측정했습니다. 1K 324/293에서 RAID5은 궁극적으로 RAIDXNUMX의 XNUMXk IOPS에 비해 XNUMXk IOPS라는 이점을 가졌습니다.

VMware vSAN ESA에서는 RAID1과 RAID5 구성이 정해진 결정이 아니라는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 이는 VM vDisk 수준에서 적용되는 스토리지 정책으로, 두 가지가 동시에 공존할 수 있음을 의미합니다. 따라서 I/O의 모든 마지막 부분이 중요한 데이터베이스 VM이 있다고 가정해 보겠습니다. 다른 모든 것은 RAID1에 있는 RAID5 정책을 제공합니다. 이렇게 하면 공간 활용도를 최대한 최적화할 수 있습니다.

최종 생각

Western Digital Ultrastar DC SN655 Enterprise PCIe Gen 4.0 듀얼 포트 NVMe SSD는 Western Digital의 유명한 주류 경제성을 유지하면서 밀도가 높은 엔터프라이즈급 스토리지의 다음 단계를 나타냅니다. U.3 폼 팩터로 제공되지만 U.2 이전 버전과도 호환됩니다. 이는 관리자와 데이터 엔지니어가 밀도가 높은 1U 서버에서 친숙한 폼 팩터를 사용하여 스토리지 밀도를 높일 수 있음을 의미합니다.

용량 밀도의 증가는 SSD당 가상화된 호스트 수를 늘리고 더 적은 수의 드라이브에 더 큰 애플리케이션 데이터 세트를 통합하는 등의 사용 사례에 대한 스토리지 리소스 활용도가 더욱 크게 향상된다는 것을 의미합니다. 이러한 빅 데이터 분석 및 AI/ML 데이터 세트는 SN655 NVMe SSD의 낮은 대기 시간과 높은 처리량을 통해 더 높은 용량으로 전환함으로써 더 빠른 통찰력과 실시간 분석을 얻을 수 있습니다.

성능 조사 결과에 따르면 Western Digital Ultrastar DC SN655 NVMe SSD는 특히 SMB, 엣지, 소매 및 기타 수천 가지 사용 사례와 관련된 VMware vSAN 8 ESA 배포에 매우 적합합니다. 소규모 배포로 시작하여 수요가 증가함에 따라 성장하려는 기업의 경우, 노드당 XNUMX개의 Western Digital SSD가 노드당 XNUMX개의 SSD 구성에서 많은 성능을 제공하고 성장할 여지가 충분하며 vSAN 애플리케이션을 제공한다는 사실을 발견했습니다. 데이터 수요가 증가합니다. 이는 조직이 성능 지표에 도달하기 위해 디스크에 과도하게 커밋할 필요가 없고 vSAN에 SSD를 추가하는 것이 더 이상 쉬울 수 없으므로 IT 예산을 확장하는 데 도움이 됩니다.

이제 VMware vSAN 8 업데이트 2 GA를 통해 vSAN 고객은 새로운 스토리지 아키텍처로 도약할 준비가 된 것 같습니다. ESA에는 분명히 많은 이점이 있지만 현재 vSAN이 제공하는 단순성에 가장 만족합니다. 서버 노드와 SSD를 선택하면 vSAN이 항상 제공했던 것과 동일한 "포인트 앤 클릭" 사용 편의성을 누릴 수 있습니다. vSAN 8용 SSD를 고려할 때 Ultrastar DC SN655 NVMe SSD의 성능이 매우 우수하여 RAID5에서 뛰어난 성능을 제공한다는 사실을 발견했습니다. 이는 고객이 성능 저하 없이 vSAN에서 스토리지 공간을 최대화하는 데 도움이 됩니다. 더욱이 드라이브는 비용 효율적이므로 VMware vSAN 8에 대한 투자를 극대화하려는 사람들에게 더 많은 가치를 제공합니다.

Ultrastar DC SN655 NVMe SSD 제품 페이지