Maximaliseer het potentieel van vSAN 8 ESA met Western Digital Ultrastar DC SN655 NVMe SSD's

Met VMware vSAN 8 Update 2 GA zijn vSAN-klanten waarschijnlijk klaar om de sprong naar de nieuwe opslagarchitectuur te wagen.

Dit rapport wordt gesponsord door Western Digital. Alle standpunten en meningen in dit rapport zijn gebaseerd op onze onbevooroordeelde kijk op het (de) product(en) in kwestie.

 

VMware vSAN 8 luidde een enorme update in voor het vlaggenschip HCI-product van het bedrijf, waardoor de efficiëntie, schaalbaarheid en prestaties werden verbeterd. Sinds de eerste release heeft vSAN 8 twee updates ondergaan die het verhaal verbeteren. Cruciaal in vSAN 8 is de Express Storage Architecture (ESA), een nieuw alternatief voor de Original Storage Architecture (OSA), die de opslagindeling vereenvoudigt en vele andere verbeteringen biedt.

Nu vSAN 8 Update 2 beschikbaar is, staan ​​veel bedrijven op het punt een besluit te nemen over de vraag welke vSAN-implementatie ze zullen ondernemen. Daarom wilden we het prestatieprofiel van vSAN 8 ESA in combinatie met moderne servers, flash en netwerken beter begrijpen.

We zijn begonnen met 32x Ultrastar DC SN655 NVMe SSD's van Western Digital, vier Dell PowerEdge R6625-servers en een 100GbE-fabric. Maar voordat we ingaan op de verschillende RAID- en schijfconfiguratieresultaten, gaan we even kort in op vSAN 8 ESA en waarom deze architectuurwijziging zo belangrijk is.

Wat brengt vSAN 8 ESA te bieden?

VMware’s vSAN 8, met ESA, markeert een aanzienlijke vooruitgang in opslagtechnologie. Deze nieuwe architectuur, op maat gemaakt om het volledige potentieel van moderne hardware te benutten, biedt ongekende efficiëntie, schaalbaarheid en prestaties. Als weerspiegeling van de evolutie van bedrijfsopslag van traditionele draaiende media naar geavanceerde NAND-flash, maakt ESA gebruik van NVMe-interfaces voor verbeterde capaciteit en snelheid tegen lagere kosten. De verschuiving in hardwaretechnologie, het toegenomen aantal CPU-kernen van servers en geavanceerde netwerkmogelijkheden zijn de drijvende kracht geweest achter de introductie van ESA, waardoor het voldoet aan de hedendaagse zakelijke vraag naar krachtige opslagoplossingen.

ESA in vSAN 8 onderscheidt zich door prestatieverbeteringen en capaciteitsverbeteringen. Het adaptieve schrijfpad in ESA is geschikt voor verschillende I/O-formaten, waardoor de gegevensschrijfprocessen worden geoptimaliseerd, wat vooral gunstig is voor flash-apparaten. Dit resulteert in een lagere latentie en consistente prestaties voor virtuele machines. Bovendien verminderen ESA's nieuwe log-gestructureerde bestandssysteem en IO-padoptimalisaties de schrijfversterking en latentie aanzienlijk. ESA maximaliseert de apparaatcapaciteit door de noodzaak voor speciale cache-apparaten weg te nemen, waardoor de totale kosten per gigabyte worden verlaagd. Deze kenmerken onderstrepen de rol van ESA bij het leveren van efficiënte opslagoplossingen met hoge capaciteit tegen een betaalbare prijs.

Een ander belangrijk aspect van ESA is de hulpbronnenefficiëntie, die robuuste prestaties en ruimte-efficiëntie levert en tegelijkertijd minder CPU-bronnen verbruikt. Deze efficiëntie is van cruciaal belang voor het kosteneffectief beheren van grote datavolumes. Ondanks de hoge prestaties heeft ESA te maken met overheadkosten op het gebied van opslagcapaciteit voor metadata, bestandssystemen en veerkracht. Het gaat echter efficiënt om met deze overheadkosten om de bruikbare capaciteit te maximaliseren. Bovendien biedt VMware zijn klanten flexibiliteit door hen te laten kiezen tussen de originele opslagarchitectuur en ESA, om tegemoet te komen aan de huidige en toekomstige opslagbehoeften. Deze flexibiliteit, gecombineerd met de geavanceerde functies van ESA, positioneert VMware’s vSAN 8 als een vooruitstrevende oplossing in het landschap van opslagtechnologie.

Zelfs met deze aanzienlijke verandering veranderen de fundamentele tenants van vSAN en primaire gebruiksscenario’s niet veel. VMware vSAN blijft dienen als een veelzijdige opslagoplossing die nauw is geïntegreerd met VMware’s vSphere, en vindt een wijdverbreide toepassing over verschillende workloads. Het blinkt uit in virtuele desktopinfrastructuur (VDI)-omgevingen en levert schaalbare en krachtige opslag voor talloze virtuele desktops. In scenario's zoals edge- en remote office/filiaalkantoren (ROBO)-implementaties stroomlijnt vSAN de infrastructuur en activiteiten. vSAN kan ook flink worden opgeschaald en vormt de basis voor softwaregedefinieerde datacenters.

vSAN 8 Update 2 Testplatform

De Ultrastar DC SN655 Enterprise PCIe Gen 4.0 NVMe SSD's met dubbele poort vertegenwoordigen een aanzienlijke vooruitgang in solid-state drive-technologie en bieden hoge prestaties, verhoogde capaciteit en robuuste betrouwbaarheid, op maat gemaakt voor veeleisende bedrijfsomgevingen. Deze schijven zijn bijzonder geschikt voor toepassingen die snelle gegevenstoegang en -overdracht vereisen, waardoor ze een ideale keuze zijn voor integratie met VMware vSAN-oplossingen.

Performance

De Western Digital Ultrastar DC SN655 SSD's maken gebruik van de PCIe Gen 4.0-interface en bieden aanzienlijke verbeteringen in bandbreedte vergeleken met hun Gen 3.0-voorgangers. Dit vertaalt zich in snellere gegevensoverdrachtsnelheden, wat cruciaal is voor toepassingen die afhankelijk zijn van snelle gegevenstoegang en -verwerking. De dual-port NVMe-functie verbetert de betrouwbaarheid en beschikbaarheid en zorgt voor ononderbroken gegevenstoegang, zelfs tijdens een poortstoring. Dit ontwerp met twee poorten is vooral gunstig voor bedrijfskritische toepassingen waarbij downtime aanzienlijke gevolgen kan hebben.

Capaciteit en efficiëntie

Met hun geavanceerde NAND-technologie bieden deze SSD's opslagoplossingen met hoge dichtheid. De grotere opslagcapaciteit is van cruciaal belang voor ondernemingen die te maken hebben met grote hoeveelheden gegevens, zoals die in data-analyse, cloud computing en gevirtualiseerde omgevingen. De Ultrastar DC SN655-serie biedt ook een betere energie-efficiëntie dan eerdere modellen, wat bijdraagt ​​aan lagere bedrijfskosten en een kleinere ecologische voetafdruk, een essentiële overweging voor milieubewuste ondernemingen.

Integratie met VMware vSAN

VMware vSAN profiteert enorm van de integratie van Ultrastar DC SN655 SSD's. De hoge prestaties en betrouwbaarheid van deze SSD's sluiten goed aan bij de eisen van vSAN voor efficiënte, veerkrachtige en schaalbare opslag. VMware vSAN-omgevingen, bekend om hun veeleisende, onvoorspelbare prestatie-eisen, kunnen de snelheid en consistentie van de Ultrastar DC SN655 benutten om een ​​soepele werking en hoge beschikbaarheid te garanderen.

Het gebruik van de Ultrastar DC SN655s met VMware vSAN vereenvoudigt ook de implementatie en het beheer, omdat deze schijven zijn ontworpen om naadloos te integreren in een verscheidenheid aan ecosystemen. Dit integratiegemak bespaart tijd en vermindert potentiële problemen, waardoor het beheer van gevirtualiseerde opslagbronnen wordt gestroomlijnd.

De Dell PowerEdge R6625's hebben veel te bieden, waardoor ze ideaal zijn voor ons VMware vSAN HCI-gebruiksscenario. Wat de rekenkracht betreft, zijn het dual-socket-servers, die voldoende verwerkingskracht ondersteunen om elke werklast aan te kunnen. In onze configuratie hebben we dubbele AMD EPYC 9554 64-core CPU's met 128 GB RAM per knooppunt. De R6625 ondersteunt ook maximaal tien 2.5″ NVMe SSD’s, waardoor ze een goed verhaal hebben, ook al concentreerde onze build zich op vier en acht SSD’s per node.

De PowerEdge R6625 ondersteunt veel opties vanuit netwerkperspectief, met één OCP 3.0-slot en drie PCIe Gen5-slots. Met deze configuratie kunnen we 100GbE en meer benutten, terwijl er extra slots beschikbaar blijven voor andere apparaten. Over schakelen gesproken: de Dell PowerSwitch S5232F-ON verbindt dit cluster met elkaar. Het is een 1U meerlaagse switch met 32x 100 GbE QSFP28-poorten en 2x 10GbE SFP+ poorten.

Het vermelden waard is dat het werk dat we in dit rapport hebben gedaan, betrekking heeft op een aantal componenten die nog niet op de VMware vSAN HCI staan ​​of vanaf vandaag niet officieel door Dell worden ondersteund. Dat gezegd hebbende, hebben we tijdens deze tests de best practices van VMware voor vSAN gevolgd en hebben we VMware vSAN-technici de gegevens laten beoordelen.

vSAN 8 Update 2 Prestaties

In onze aanpak bij het testen van VMware’s vSAN 8 met ESA hebben we ons gericht op een configuratie met vier en acht SSD’s per knooppunt. Met vier hosts kwam dit in totaal uit op 16 of 32 SSD's.

We hebben 100 Gb Ethernet in het cluster gebruikt, waardoor we ons theoretisch konden concentreren op de NVMe-opslag om te zien waar deze de systeembronnen begint te verzadigen.

Een andere variabele die we in dit rapport hebben gemeten, was de impact van RAID1 en RAID5 op de algehele opslagprestaties binnen ons vSAN-cluster. Historisch gezien was RAID1 een populair opslagbeleid voor vSAN-implementaties. De aanbevolen implementatie-instelling voor ESA is “vSAN ESA Default Policy – ​​RAID5”, dat vrijwel dezelfde prestaties biedt met een veel grotere capaciteit. RAID1 heeft onmiddellijk een hit van 50 procent, maar RAID5 beperkt uw pariteitsoverhead, waardoor u veel meer bruikbare capaciteit krijgt.

Om de prestaties van ons VMware vSAN-cluster met ESXi 8 Update 2 te meten, hebben we gebruik gemaakt van HCIbench. HCIbench is ontwikkeld om het testen van HCI-clusters te vereenvoudigen, waarbij u werker-VM's moet inzetten, vdisks moet spawnen en testen over een heel cluster moet orkestreren, terwijl u al deze resultaten samenvoegt. Bij onze tests hebben we de volgende instellingen gebruikt voor onze vier ESA-configuraties:

HCIBench VM-implementatie:

• 16 VM's
• 8 x 50GiB-gegevensschijven per VM
• 16 vCPU's per VM
• 8 GB RAM per VM
• Testduur van 3600 seconden per werklast
• 8 threads per schijf voor sequentiële werkbelastingen en 16 threads voor willekeurige werkbelastingen

Western Digital Ultrastar DC SN655 vSAN ESA-GEGEVENS	1024k sequentieel schrijven MB/s	1024K sequentieel lezen MB/s	4K willekeurig schrijven IOPS	4K willekeurig lezen IOPS	8K Willekeurig 70/30 IOPS
vSAN ESA 4-SSD per knooppunt RAID1	10,914	17,638	378,861	563,054	318,640
vSAN ESA 4-SSD per knooppunt RAID5	10,999	17,726	476,770	524,076	301,960
vSAN ESA 8-SSD per knooppunt RAID1	12,702	24,128	520,632	526,504	323,674
vSAN ESA 8-SSD per knooppunt RAID5	14,336	21,994	504,508	523,666	292,557

We hebben de prestatiegegevens opgesplitst in twee overlappende secties: vier versus acht SSD's per knooppunt en RAID1 versus RAID5. In onze eerste vergelijking hebben we ons geconcentreerd op het punt waarop de prestaties beginnen te verzadigen naarmate er meer schijven aan het cluster worden toegevoegd. Met vier hosts keken we naar 16 SSD's in het cluster, vergeleken met 32 ​​toen we elk knooppunt opvoerden naar acht SSD's. Het tweede aspect is hoe groot het verschil is tussen het RAID1 ESA-beleid en het aanbevolen RAID5 ESA-beleid. De voordelen van het gebruik van RAID5 liggen vrij voor de hand: gebruikers krijgen een enorme hoeveelheid beschikbare capaciteit dankzij het gegevensbeschermingsbeleid, gecombineerd met de compacte Western Digital SSD's.

We merkten dat er een aantal trends naar voren kwamen toen we keken naar de gegevens die we tijdens onze tests hadden verzameld. Als je je richt op de totale bandbreedte, zag het VMware vSAN ESA-cluster een aanzienlijke prestatieverbetering door van vier naar acht SSD's per node te gaan. We hebben ongeveer 10.9 GB/s gemeten bij sequentieel schrijven vanuit zowel RAID1- als RAID5-configuraties met een opstelling met 4 SSD's. Bij sequentieel lezen hebben we 17.6-17.7 GB/s gemeten in de RAID1- en RAID5-modi. Toen we overschakelden naar willekeurige werkbelastingen, ontdekten we dat RAID5 een voordeel had in de configuratie met 4 SSD's, waarbij 476K IOPS werd gemeten in 4K willekeurig schrijven, vergeleken met 379K IOPS in RAID1. Bij willekeurig lezen van 4K begonnen beide configuraties dicht bij elkaar te komen, waarbij RAID1 563k IOPS tot 524k IOPS in RAID5 meet. In 8K 70/30 was het verschil veel kleiner, waarbij RAID1 een edge had van 319k IOPS versus 302k IOPS van RAID5.

Toen we overgingen naar acht SSD's per node, zagen we een prestatieverbetering, maar deze verdubbelde de prestaties niet vergeleken met vier SSD's. Dit is waar de bovenste prestatielimieten van vSAN en de bandbreedtelimiet van 100GbE op onze knooppunten begonnen te verschijnen. Ja, er zijn snellere netwerkverbindingen beschikbaar, maar dat wijkt verder af van de HCI- en typische MKB/MKB-implementaties.

Wat betreft schrijfbandbreedte had RAID5 de overhand, met een snelheid van 14.3 GB/s versus 12.7 GB/s van RAID1. RAID1 had de leiding op het gebied van leesbandbreedte met 24.1 GB/s tegen RAID5 met 22 GB/s. Met willekeurige 4K-schrijfoverdrachten lagen RAID1 en RAID5 dicht bij elkaar, hoewel we 521K IOPS in R1 hebben gemeten tegen 505K IOPS in R5. Toen we keken naar de willekeurige leesprestaties van 4K, stuitten we op een vSAN-clusterprestatielimiet waarbij vier en acht SSD-opstellingen heel dicht bij elkaar kwamen. Hier hebben we met onze acht SSD-opstellingen 527k IOPS in RAID1 gemeten met 524k IOPS in RAID5. In 8K 70/30 had RAID1 uiteindelijk het voordeel, met 324k IOPS versus 293k IOPS in RAID5.

Het is belangrijk op te merken dat met VMware vSAN ESA de RAID1- versus RAID5-configuratie geen in steen gebeitelde beslissing is. Het is een opslagbeleid dat wordt toegepast op VM vDisk-niveau, wat betekent dat beide tegelijkertijd naast elkaar kunnen bestaan. Stel dat u een database-VM heeft waarbij elk laatste stukje I/O ertoe doet; geef dat een RAID1-beleid, waarbij al het andere op RAID5 staat. Zo optimaliseert u uw ruimtegebruik zo goed mogelijk.

Conclusie

De Western Digital Ultrastar DC SN655 Enterprise PCIe Gen 4.0 NVMe SSD met dubbele poort vertegenwoordigt het volgende niveau in dichte opslag op bedrijfsniveau, terwijl de mainstream betaalbaarheid behouden blijft waar Western Digital bekend om staat. Het wordt geleverd in de U.3-vormfactor, maar is ook achterwaarts compatibel met U.2. Dit betekent dat beheerders en data-ingenieurs de opslagdichtheid kunnen verhogen met een vertrouwde vormfactor in compacte 1U-servers.

De toename van de capaciteitsdichtheid betekent ook een significantere verbetering in het gebruik van opslagbronnen voor gebruiksscenario's, zoals het verhogen van het aantal gevirtualiseerde hosts per SSD en het consolideren van grotere applicatiedatasets over minder schijven. Deze big data-analyses en AI/ML-datasets profiteren ook van de overstap naar hogere capaciteiten door de lage latentie en hogere doorvoer van de SN655 NVMe SSD te ontgrendelen, wat zich vertaalt in snellere time-to-insights en realtime analyses.

Uit onze prestatieresultaten blijkt dat de Western Digital Ultrastar DC SN655 NVMe SSD's zeer geschikt zijn voor VMware vSAN 8 ESA-implementaties, vooral met betrekking tot het MKB, edge, retail en duizenden andere gebruiksscenario's. Voor bedrijven die willen beginnen met een kleine implementatie en willen groeien naarmate de eisen toenemen, ontdekten we dat slechts vier Western Digital SSD's per node veel van de prestaties boden in onze configuratie met acht SSD's per node, met voldoende ruimte om te groeien, en de vSAN-applicaties en de databehoefte groeit. Dit helpt de IT-budgetten te vergroten, omdat organisaties niet te veel schijven hoeven in te zetten om prestatiestatistieken te bereiken, en het toevoegen van SSD's aan vSAN kan niet eenvoudiger.

Met VMware vSAN 8 Update 2 GA zijn vSAN-klanten waarschijnlijk klaar om de sprong naar de nieuwe opslagarchitectuur te wagen. Er zijn duidelijk veel voordelen verbonden aan ESA, maar we zijn het meest tevreden met de eenvoud die vSAN nu biedt; selecteer de serverknooppunten en SSD's, en ga aan de slag met hetzelfde 'aanwijzen en klikken'-gebruiksgemak dat vSAN altijd heeft geboden. Bij het overwegen van SSD's voor vSAN 8 ontdekten we dat de Ultrastar DC SN655 NVMe SSD buitengewoon goed presteert en uitstekende prestaties levert in RAID5, waardoor klanten hun opslagvoetafdruk in vSAN kunnen maximaliseren zonder dat dit ten koste gaat van de prestaties. Sterker nog: de schijven zijn kosteneffectief en bieden nog meer waarde voor diegenen die hun investering in VMware vSAN 8 willen maximaliseren.

Ultrastar DC SN655 NVMe SSD-productpagina

Neem contact op met StorageReview 

Nieuwsbrief | YouTube | Podcast iTunes/Spotify | Instagram | Twitter | TikTok | RSS Feed