StarWind SAN & NAS via Fibre Channel

StarWind Software is marktleider op het gebied van softwaregedefinieerde opslag (SDS) dankzij flexibele implementatiemodaliteiten, algehele systeemprestaties en hun drang om opkomende technologieën te omarmen. We zagen dit eind vorig jaar voor het eerst toen we naar hun keken NVMe-oF-initiator voor Windows. Deze keer kijken we naar de StarWind SAN- en NAS-software, die ondersteuning voor Fibre Channel toevoegt, en de GRAID NVMe-acceleratorkaart, die behoorlijk ambitieus is voor een SDS-oplossing.

StarWind Software is marktleider op het gebied van softwaregedefinieerde opslag (SDS) dankzij flexibele implementatiemodaliteiten, algehele systeemprestaties en hun drang om opkomende technologieën te omarmen. We zagen dit eind vorig jaar voor het eerst toen we naar hun keken NVMe-oF-initiator voor Windows. Deze keer kijken we naar de StarWind SAN- en NAS-software, die ondersteuning voor Fibre Channel toevoegt, en de GRAID NVMe-acceleratorkaart, die behoorlijk ambitieus is voor een SDS-oplossing.

Het volledige testbed wordt hieronder gearticuleerd, maar het korte verhaal is dat we de beste beschikbare componenten hebben genomen en deze hebben gecombineerd om een ​​robuust opslagplatform te creëren met betrouwbare netwerken en voldoende clients voor belasting. StarWind kan de Memblaze NVMe SSD's aan elkaar koppelen dankzij de GRAID-versneller en de opslag delen via het netwerk via een Brocade-switchingfabric en Marvell QLogic 32G FC HBA's.

Dit is een opmerkelijke prestatie voor StarWind, aangezien de meeste SDS-platforms niet in staat zijn tot dit niveau van engineering. Het integreren van Fibre Channel is geen eenvoudige taak, daarom zijn de meeste SDS-oplossingen gebaseerd op Ethernet. Dat gezegd hebbende, willen veel organisaties de betrouwbaarheid en latentievoordelen die een FC-infrastructuur biedt. StarWind SAN & NAS via Fibre Channel zal binnenkort beschikbaar zijn om deze organisaties te helpen profiteren van de SDS-architectuur.

StarWind SAN en NAS

StarWind SAN & NAS is ontworpen om bestaande hardware met industriestandaard hypervisor om te zetten in hoogwaardige opslag. De oplossing is een volledig gecertificeerde gedeelde opslag voor VMware vSphere Hypervisor ESXi en Microsoft Hyper-V Server.

StarWind SAN & NAS ondersteunt op hardware en software gebaseerde opslagredundantieconfiguraties. De oplossing kan een bestaande server met interne opslag veranderen in een redundante opslagarray gepresenteerd als NAS of SAN, waarbij standaardprotocollen zoals iSCSI, SMB en NFS worden blootgelegd. Meerdere beheer- en configuratieopties omvatten een webgebaseerde gebruikersinterface, op tekst gebaseerde gebruikersinterface, vCenter-plug-in en een opdrachtregelinterface voor clusterbrede bewerkingen.

De oplossing wordt geleverd als een kant-en-klare op Linux gebaseerde virtuele machine (VM) die is geïmplementeerd op uw hypervisor, Microsoft Hyper-V of VMware vSphere en deelt dezelfde softwaregedefinieerde opslagfuncties (SDS) als StarWind VSAN, met behulp van ZFS. StarWind SAN & NAS is eenvoudig te installeren met de installatiewizard en webgebaseerde gebruikersinterface voor opslagbeheer (UI) en verhoogt het rendement op investering (ROI) door verouderde servers opnieuw te gebruiken.

StarWind SAN- en NAS-functies omvatten:

Bestands- en blokopslag: Ondersteunt alle industriestandaard blok- en bestandsprotocollen, zoals SMB3, NFSv3, NFSv4, NFSv4.1 en iSCSI (inclusief VVols op iSCSI, NVMe-over-Fabrics en iSER).

Redundantie-opties: Kies de gewenste redundantieconfiguratie voor de lokale schijven uit ZFS, Hardware RAID of Linux MD/RAID.

architectuur: Network-attached storage en storage area network van StarWind is gebouwd op Linux, ZFS en StarWind Virtual SAN en kan eenvoudig worden ingezet als een VM bovenop de hypervisor naar keuze, VMware ESXi of Microsoft Hyper-V.

Gecertificeerd en Ready-to-Work: Eenvoudig te installeren en gecertificeerd om te werken met vSphere of Hyper-V.

Partners

StarWind heeft een indrukwekkende lijst van partners die er verschillende gebruiken tijdens deze test. Alle StarWind-producten zijn getest met de gepubliceerde hardware en software. Partnerleveranciers testen onafhankelijk producten om kwaliteit en compatibiliteit te garanderen om oplossingen te leveren die werken. We hebben de leveranciers gemarkeerd die deel uitmaken van deze specifieke reeks tests.

Dell Technologies

StarWind Software is een Dell Technology Alliance Partner en geverifieerd om Dell-servers te implementeren als onderdeel van zijn kant-en-klare virtualisatie-oplossing, StarWind HyperConverged Appliance. In dit testscenario implementeerde StarWind Dell's PowerEdge R750 voor de server en PowerEdge R740xd als client.

De Dell EMC PowerEdge R750 wordt aangedreven door de 3e generatie Intel Xeon schaalbare processor om de prestaties en versnelling van applicaties aan te pakken. De server is een dual-socket/2U rackserver die 8-kanalen geheugen per CPU en tot 32 DDR4 DIMM's @ 3200 MT/s-snelheden ondersteunt. Om substantiële doorvoerverbeteringen aan te pakken, ondersteunt de PowerEdge R750 bovendien PCIe Gen 4 en tot 24 NVMe-schijven met verbeterde luchtkoelingsfuncties en optionele Direct Liquid Cooling om toenemende vermogens- en thermische vereisten te ondersteunen.

De PowerEdge R740xd is een 2U-platform met twee sockets dat zeer geschikt is voor softwaregedefinieerde opslag, serviceproviders of virtuele desktopinfrastructuur. Het systeem R740xd ondersteunt maximaal 24 NVMe-schijven met de mogelijkheid om elk schijftype te mixen om de optimale configuratie van NVMe, SSD en HDD te creëren voor prestaties, capaciteit of beide. De R740xd is het voorkeursplatform voor softwaregedefinieerde opslag en vormt de basis voor VSAN of de PowerEdge XC.

GRAID-technologie

GRAID SupremeRAID is ontworpen voor een moderne softwarecomponeerbare omgeving. GRAID Technology levert een toekomstbestendige RAID-kaart die niet alleen direct-attached flash-opslag beschermt, maar ook degene die zijn aangesloten via NVMe over Fabrics.

De SupremeRAID SR-1010 is de eerste NVMe en NVMe-oF RAID-kaart die het volledige potentieel voor SSD-prestaties ontsluit. De SupremeRAID-kaart verwerkt de I/O direct en ontlast de CPU van deze taak. Omdat de kaart een GPU is, zit er een enorme rekenkracht op de kaart, die niet bestaat op standaard RAID-kaarten.

De SupremeRAID SR-1010 is rijk aan functies en biedt compressie, codering en thin provisioning. De installatie is net zo eenvoudig als plug & play en vereist geen bekabeling of aanpassing van de moederbordlay-out.

Memblaze

Memblaze is een toonaangevende leverancier van NVMe SSD-producten van ondernemingsklasse. Memblaze, opgericht in 2011, is een van de eerste bedrijven die wereldwijd SSD-producten van ondernemingsklasse ontwikkelt. De PBlaze-serie enterprise-class SSD gelanceerd door Memblaze wordt veel gebruikt in databases, virtualisatie, cloud computing, big data, kunstmatige intelligentie en andere gebieden, en biedt stabiele en betrouwbare high-speed opslagoplossingen voor klanten in industrieën zoals internet, cloudservice , financiën en telecommunicatie.

Memblaze PBlaze6 6920-serie SSD's bieden consistente prestaties tot 1600K willekeurige lees-IOPS, tot 7GB/s sequentiële leesbandbreedte, tot 6.8GB/s sequentiële schrijfbandbreedte en tot 11μs schrijflatentie. De schijf wordt geleverd in een breed scala aan capaciteiten, waarbij de schijf met een lager uithoudingsvermogen verkrijgbaar is met een capaciteit van 3.84 TB, 7.68 TB en 15.36 TB. De versie met een hoger uithoudingsvermogen wordt geleverd met een capaciteit van 3.2 TB, 6.4 TB en 12.8 TB.

Marvel QLogic

QLogic is een wereldwijde leverancier van hoogwaardige netwerken en levert adapters, switches en ASIC's voor data-, opslag- en servernetwerken. Het bedrijf biedt een gevarieerd portfolio van netwerkproducten, waaronder geconvergeerde netwerkadapters voor FCoE, Ethernet-adapters, Fibre Channel-adapters en -switches, en iSCSI-adapters.

De QLogic 2772-adapters ondersteunen low-latency toegang tot scale-out NVMe met volledige ondersteuning voor het FC-NVMe-protocol. Ze kunnen tegelijkertijd FC-NVMe- en FCP-SCSI-opslagverkeer op dezelfde fysieke poort ondersteunen, waardoor klanten in hun eigen tempo naar NVMe kunnen migreren. De adapters bieden het beste van twee werelden door tot 2 miljoen IOPS en lijnsnelheid 32GFC-prestaties te bieden, terwijl ze lage latentietoegang bieden tot NVMe- en SCSI-opslag via een Fibre Channel-netwerk.

Bekijk onze diepe duik in FC-NVMe van QLogic verhaal.

SAN & NAS testbeddetail

Het testbed voor dit werk bestaat uit het StarWind SAN & NAS-opslagknooppunt met Memblaze PBlaze6 6926 12.8 TB SSD's met de GRAID SupremeRAID SR-1010 versneller kaart. De fabric bestond uit Brocade G620 32G Fibre Channel-switching en Marvell QLogic 2772 32G FC HBA's. Laadgeneratie vond plaats via vier clientknooppunten. Het opslagknooppunt is gebaseerd op een Dell PowerEdge R750-server en de clientknooppunten zijn Dell PowerEdge R740-servers. De details zijn opgesomd in de onderstaande tabellen.

StarWind SAN- en NAS-prestatietestresultaten

Met een breed scala aan bewegende onderdelen was de focus van de prestatietests verdeeld in lokale tests en tests op afstand via Fibre Channel. Het eerste doel was om de mogelijkheden en prestaties van de onderliggende Memblaze NVMe-opslag en de voordelen van GRAID's HW RAID versus SW RAID te laten zien.

De tweede stap was het vergelijken van de prestaties van elk meer dan 32Gb FC met behulp van Marvell QLogic HBA's, opnieuw met GRAID HW RAID versus SW RAID. De benchmark werd bepaald met behulp van het Flexible I/O (fio) hulpprogramma. Fio is een platformonafhankelijke tool die wordt gebruikt voor benchmark- en stress-/hardwareverificatie en wordt beschouwd als een industriestandaard voor het testen van lokale en gedeelde opslag.

Patronen testen:

• 4k willekeurig 100% lezen/100% schrijven
• 4k willekeurig gemengd lezen/schrijven 70/30
• 1 MB sequentieel 100% lezen/100% schrijven

Test tijdsduur:

• Enkele testduur = 600 seconden
• Voordat de schrijfbenchmark wordt gestart, is de opslag eerst 2 uur opgewarmd

Stadia testen

1. Bevestiging van de prestaties van een enkele NVMe-schijf om referentienummers te krijgen
2. Prestaties van MDRAID- en GRAID RAID5-arrays lokaal testen
3. Benchmark op afstand uitvoeren vanaf clientknooppunten

Tijdens de eerste voorbereiding voor het testen van de array werden de individuele Memblaze PBlaze6 D6926 12.8 TB SSD's gecontroleerd op basisprestatiecijfers om ze te vergelijken met specificatiebladwaarden en om te verifiëren hoe lang het duurde voordat elke SSD stabiele prestaties bereikte. In deze testfase konden we 4K willekeurige prestaties van 1.5 miljoen IOPS lezen en 537 IOPS schrijven meten, waarbij de schijf ongeveer 2 uur nodig had om de stabiele toestand te bereiken. Door de blokgrootte te vergroten tot 64K met een willekeurige werklast, meet elke SSD 6.5 GB/s lezen en 2.6 GB/s schrijven. Eindelijk, met een overdrachtsgrootte van 1 MB en een sequentiële overdracht, meet elke SSD 6.6 GB/s lezen en 5.4 GB/s schrijven.

Lokale prestaties werden gemeten over acht Memblaze D6926 12.8TB SSD's, resulterend in sterke 4K willekeurige leesprestaties met een enorm voordeel ten opzichte van GRAID's HW RAID. Hoewel SW RAID een kleine voorsprong had bij lagere wachtrij- en threadtellingen, bereikte het een maximum van 4 miljoen IOPS, vergeleken met de 10.8 miljoen IOP's van GRAID. GRAID's CPU-gebruik van de onderliggende host tijdens deze werklast was aanzienlijk minder dan SW RAID. Bij een laag aantal wachtrijen/threads was het CPU-gebruik 3% tot 7% ​​en piekte het op 25% versus 40%.

 

De 4K willekeurige schrijftest resulteerde in een lichte voorsprong op SW RAID bij een lage wachtrij en een laag aantal threads, waarbij de GRAID HW RAID deze snel overtrof naarmate de werklast groter werd. Prestaties voor SW RAID geschaald van 376 IOPS tot 501 IOPS schrijven, met GRAID HW RAID-schaal van 260 IOPS tot 975 IOPS. Er moet ook worden opgemerkt dat de prestaties van GRAID kunnen toenemen tot 1.5 miljoen IOPS-schrijven met een volledig Gen4x16-slot voor de GPU. Op basis van hoe we onze Dell PowerEdge R750 hadden geconfigureerd, bevond de GPU zich in een Gen4x8-sleuf die hem enigszins tegenhield. Tijdens deze test steeg het CPU-gebruik voor SW RAID van 8% naar 21%, terwijl HW RAID iets toenam van 1% naar 3%.

In een lees-/schrijfmix van 70%, met een overdrachtsgrootte van 4K, leidde de GRAID-configuratie naarmate de werklast toenam. De gemeten SW RAID-prestaties zijn geschaald van 765 IOPS tot 1.2 miljoen IOPS, vergeleken met HW RAID die 429 IOPS tot 3.14 miljoen IOPS meet. CPU-gebruik was dramatisch lager voor HW RAID. SW RAID gemeten tussen 5% en 49%, terwijl GRAID gemeten tussen 1% en 8%.

Om de bandbreedte van grote blokken te meten, werd de blokgrootte vergroot tot 1 MB. GRAID was de duidelijke uitblinker in de werklast, variërend van 18.2 GB/s tot 47 GB/s, vergeleken met SW RAID, die begon met 10 GB/s en opschaalde naar 12.1 GB/s. CPU-gebruik gedurende deze test varieerde tussen 3% en 10% met SW RAID en 0% tot 1% met HW RAID.

De laatste lokale benchmark was gericht op sequentiële schrijfprestaties van grote blokken, waarbij SW RAID een klein voordeel had bij 4T/4Q voordat het snel werd overtroffen door GRAID. Hier meet SW RAID 6.9 GB/s tot 7.1 GB/s, terwijl GRAID stijgt van 6.4 GB/s tot 11.4 GB/s. CPU-gebruik met SW RAID geschaald van 9% tot 17%, terwijl HW RAID 1% tot 3% meet.

Met de lokale prestatiebasislijn vastgelegd van zowel een enkele SSD als acht SSD's in SW RAID5 en HW RAID5 met GRAID, was de volgende stap FCP-testen over 32Gb FC. De belangrijkste conclusies uit de lokale prestatietests waren hoeveel GRAID HW RAID de algehele prestaties verbeterde naarmate de werklast toenam en het CPU-gebruik laag bleef.

De FCP-tests omvatten vier Dell R740xd-clientknooppunten met Windows, elk aangesloten op twee 32Gb FC-switches. Elk clientsysteem gebruikte dezelfde 32 Gb Marvell QLogic HBA als de opslagzijde, waardoor we een totale theoretische bandbreedte van 8 x 32 Gb FC-poorten of 25.6 GB/s kregen.

 

Met de vier Dell PowerEdge R740xd loadgens aangesloten op de StarWind NAS & SAN-server, kijken we eerst naar de totale 4K willekeurige leesprestaties over de kabel, met SW RAID-schaling van 1.66 miljoen IOPS tot 3.5 miljoen IOPS en GRAID van 1.1 miljoen IOPS tot 4.6 M IOPS.

Verhuizen naar 4K willekeurig schrijven, SW RAID geschaald van 204k IOPS naar 385K IOPS. De HW RAID in de backend bood aanzienlijke voordelen, met GRAID-schaling van 304k IOP's tot 498k IOPS op zijn hoogtepunt.

Met een mix van lees- en schrijfverkeer in een willekeurige 4k 70/30 gemengde werklast, bood de HW RAID-configuratie meer I/O dan alleen SW RAID. SW RAID geschaald van 538 IOPS tot 998 IOPS, met HW RAID geschaald van 647 IOPS tot 1.1 miljoen IOPS.

Terugkerend naar grote blokoverdrachten om de piekbandbreedte van de StarWind NAS & SAN-array naar de vier clients te meten, hebben we de 8x 32Gb FC-poorten effectief verzadigd. De SW RAID schaalde van 9.7 GB/s naar 11.7 GB/s, terwijl HW RAID erin slaagde om 8.5 GB/s aan de lage kant en 25.2 GB/s op zijn hoogtepunt te pushen. We hebben ons aantal bereikt met het theoretische maximum van 25.6 GB/s over acht 32 Gb-poorten.

In de laatste test, waarbij 1M sequentiële schrijfbandbreedte werd gemeten, had SW RAID een lichte voorsprong op lagere thread- en wachtrijniveaus en bereikte pariteit bij 4T/8Q. HW RAID overtrof echter snel SW RAID, met een schaal van 6 GB/s tot 7.1 GB/s, en HW RAID meet tussen 2.99 GB/s en 10.5 GB/s.

Conclusie

Van een hardware-oplossing wordt verwacht dat deze beter presteert dan een software-oplossing in een typisch RAID-scenario. Wanneer u echter een door software gedefinieerde opslagoplossing implementeert, neemt de kans op gemengde resultaten toe. De cijfers liegen er in dit geval niet om, en de StarWind SAN & NAS overtrof onze verwachtingen.

De StarWind-oplossing is, zoals hierboven vermeld, ambitieus. Het bevat FCP, NMVe SSD's, GRAID-hardware en software om alles samen te brengen. Door optimaal gebruik te maken van de rekenkracht van de GRAID SupremeRAID-kaart, de prestaties van de NVMe SSD's en de lage latentie en betrouwbaarheid van Fibre Channel voldoet deze configuratie aan alle eisen. Het zou onmogelijk zijn om deze prestatiecijfers van een traditionele hardware-RAID-kaart te halen zonder meerdere kaarten in de servers te installeren.

StarWind SAN & NAS maakt optimaal gebruik van de GPU-verwerkingskracht in de GRAID-kaart. In elk van de testscenario's kon de StarWind-oplossing aan de verwachtingen voldoen. Doordat GRAID de I/O-verwerking naar de GPU verplaatste, werd het CPU-gebruik aanzienlijk verminderd in vergelijking met actieve software-RAID-oplossingen. Het CPU-gebruik op het opslagknooppunt was 2-10 keer lager dan bij gebruik van SW RAID, waardoor de CPU-bronnen vrijkwamen voor andere taken. Zelfs met de StarWind-oplossing bereikten de SW RAID-tests praktisch de volledige prestaties die een typische RAID-array zou bieden, maar met hogere latentiekosten.

In wezen werden de meest indrukwekkende gedeelde opslagprestaties geleverd door een redundante GRAID-opslagarray vol met PBlaze6 6920-serie NVMe SSD's met StarWind SAN en NAS bovenop en lopend over Fibre Channel naar clientknooppunten, met behulp van Marvell Qlogic 2772 Fibre Channel-adapters. GRAID is de enige technologie die waarschijnlijk de best presterende softwaregedefinieerde gedeelde opslag garandeert die vanaf nu te krijgen is. De GRAID-build heeft ongeveer 50% van de lokale RAID-arrayprestaties ontvangen met ongeveer dezelfde latentie als de lokale opslag.

StarWind SAN & NAS maakt het mogelijk om het volledige GRAID-prestatiepotentieel te bereiken. NVMe-oF en RDMA zullen worden opgenomen in volgende builds.

Klik op de links voor meer informatie over de GRAID SupremeRAID, NVMe-oF en Prestaties van StarWind NVMe-oF-initiator.

StarWind SAN & NAS-productpagina

StarWind-testrapport

Neem contact op met StorageReview

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