Platforma oprogramowania ION Data Accelerator firmy Fusion-io wykorzystuje pamięć flash ioMemory i otwarty sprzęt serwerowy do przyspieszania aplikacji i wydajności sieci SAN poprzez współdzielenie lub klastrowanie szybkich pamięci flash PCIe. ION Data Accelerator został zaprojektowany do współpracy ze sprzętem serwerowym Tier 1 od wielu głównych dostawców, gdzie pełni funkcję urządzenia akcelerującego aplikacje, obsługującego protokoły pamięci blokowej, takie jak Fibre Channel 8/16 Gb/s, QDR/FDR InfiniBand i iSCSI 10 Gb/s.
Możliwości ION Data Accelerator jako urządzenia akcelerującego aplikacje można w pełni wykorzystać w połączeniu z platformą serwerową, taką jak Supermicro X9DRX+-F, która została zaprojektowana z myślą o maksymalnej wydajności we wszystkich dostępnych gniazdach PCIe. Niniejsza recenzja skupi się na wydajności ION Data Accelerator w połączeniu z płytą główną X9DRX+-F w obudowie SuperChassis 747 oraz kartami PCIe Fusion-io ioScale o pojemności 3.2 TB. Aby upewnić się, że wydajność sieci nie będzie wąskim gardłem, do łączności z siecią SAN wykorzystamy dwie dwuportowe karty HBA QLogic serii 2600 o przepustowości 16 Gb/s.
Rozwiązanie ioScale początkowo było rozwiązaniem akcelerującym aplikacje, dostępnym wyłącznie w dużych ilościach dla aplikacji korporacyjnych. Niedawno Fusion-io udostępniło karty ioScale w mniejszych ilościach, dzięki czemu są one dostępne dla znacznie szerszego grona klientów. Rozwiązania ION Data Accelerator z ioScale stanowią kontrast dla sieci SAN i akceleracji aplikacji za pośrednictwem dysków SSD i warstwowej pamięci masowej. Teoretycznie rozwiązanie PCIe umożliwia skalowanie wydajności przy mniejszych nakładach na nowy sprzęt i infrastrukturę niż konkurencyjne architektury oparte na dyskach SSD. Innymi słowy, jeśli podejście Fusion-io do akceleracji aplikacji może zapewnić bardziej ukierunkowane przyspieszenie niż dyski SSD, firma powinna nadal pozyskiwać nowych klientów dla tej technologii, nawet jeśli ioScale ma wyższą cenę w przeliczeniu na gigabajt.
ION Data Accelerator poprawia wydajność sieci pamięci masowej nie tylko poprzez zarządzanie najbardziej wymagającymi żądaniami wejścia/wyjścia i przechowywanie kopii danych o wysokiej częstotliwości (hot data), aby uniknąć opóźnień na dyskach twardych, ale także poprzez uwolnienie macierzy pamięci masowej od konieczności zarządzania szybkimi pamięciami podręcznymi lub warstwami. Te mniejsze wymagania dotyczące przepustowości mogą poprawić wydajność bazowych macierzy pamięci masowej. ION Data Accelerator integruje się z rozwiązaniem buforowania ioTurbine firmy Fusion-io, które zapewnia przyspieszenie zarówno odczytu, jak i zapisu.
Wymagania systemowe ION Data Accelerator
- Obsługiwane serwery
- Dell: PowerEdge R720, PowerEdge R420
- HP: ProLiant DL370 G6, ProLiant DL380 G7, ProLiant DL380p Gen8, ProLiant DL580 G7
- IBM: x3650 M4
- Supermicro: Superserver 1026GT-TRF, Superserver 1027GR-TRF, Superserver 6037-TRXF
- Cisco: UCS C240 M3 (obsługa pojedynczego węzła)
- Podstawowe wymagania sprzętowe
- Kontrolerzy magazynu
- Technologia Fibre Channel wymaga kart HBA (Host Bus Adapters) serii QLogic 2500.
- Do korzystania z technologii InfiniBand wymagane są adaptery hosta kanału (HCA) Mellanox ConnectX-2 lub ConnectX-3 InfiniBand.
- Do obsługi technologii iSCSI wymagane są karty sieciowe iSCSI 10 Gb/s firm Intel, Emulex, Mellanox lub Broadcom.
- Pamięć io
- ION Data Accelerator obsługuje wyłącznie technologię ioMemory, w tym ioDrive, ioDrive Duo, ioDrive2, ioDrive2 Duo i ioScale.
- Wszystkie produkty ioMemory w ramach każdego systemu ION Data Accelerator muszą być identyczne pod względem typu i pojemności.
- Minimalna obsługiwana konfiguracja: jeden ioDrive (brak możliwości konfiguracji RAID, chyba że posiadasz więcej niż jeden ioDrive).
- Pamięć RAM: ION Data Accelerator wymaga bazowo 8 GB plus 5 GB na TB pamięci ioMemory. Na przykład, jeśli masz 4.8 TB pamięci ioMemory, Twój system powinien mieć 8 GB + 4.8 * 5 GB, czyli 32 GB pamięci RAM.
- Dyski twarde: Fusion-io zaleca, aby serwery miały lustrzane dyski twarde do rozruchu i aplikacji.
- Karta sieciowa do zarządzania: podstawowa karta sieciowa LOM dołączona do obsługiwanej platformy sprzętowej jest wystarczająca.
- Kontrolerzy magazynu
- Dodatkowe wymagania systemowe HA
- Dostępne jest gniazdo PCIe z 40-gigabitowym interfejsem Mellanox ConnectX-3.
- Obydwa porty połączeniowe muszą być połączone.
- Każdy system ION Data Accelerator musi być skonfigurowany identycznie, z napędami ioDrive tego samego typu i o tej samej pojemności.
- Należy wdrożyć protokół czasu sieciowego (NTP)
Zarząd
Przedsiębiorstwa mogą używać systemu zarządzania Fusion ioSphere z ION Data Accelerator do scentralizowanej kontroli zarówno z graficznego interfejsu użytkownika, jak i wiersza poleceń. ioSphere może również zapewnić monitorowanie i zarządzanie wszystkimi urządzeniami ioMemory w centrum danych oraz usprawnić śledzenie informacji o stanie i przewidywanej żywotności ioMemory przez cały okres wdrożenia.
ION Data Accelerator może być również używany w konfiguracji o wysokiej dostępności, z funkcjonalnością opartą na zintegrowanym RAID, chroniącą przed awariami komponentów, a także z asymetrycznym aktywnym/aktywnym klastrowaniem awaryjnym, chroniącym przed awariami systemu. ION Data Accelerator HA można administrować za pomocą graficznego interfejsu użytkownika ioSphere oraz interfejsu wiersza poleceń (CLI). ION Data Accelerator HA zawiera funkcje replikacji oparte na DRBD firmy Linbit, które synchronicznie replikują każdą operację zapisu na parze klastrowanych węzłów ION Data Accelerator. Wykorzystuje również narzędzia Corosync i Pacemaker do zarządzania zasobami klastra i przesyłania komunikatów w przypadku awarii.
Z punktu widzenia użyteczności, Fusion-io spełniło wiele oczekiwań, upraszczając proces konfiguracji do poziomu, który jest na tyle prosty, że mogą nim zarządzać nawet małe działy IT, nawet jeśli nie są ekspertami w dziedzinie pamięci masowej ani sieci. Testowana przez nas konfiguracja wykorzystywała płytę główną Supermicro X9DRX+-F z 10 gniazdami PCIe 3.0, co pozwoliło nam na zainstalowanie w serwerze 8 dysków SSD PCIe ioScale o pojemności 3.2 TB oraz dwóch dwuportowych kart HBA FC 16 Gb/s. Korzystając ze standardowego obrazu ISO z wersją 2.1.11, udało nam się przekształcić serwer w akcelerator ION w niecałe 15 minut.
Po uruchomieniu systemu, pierwszym krokiem jest utworzenie puli pamięci masowej, z której można rozpocząć tworzenie jednostek LUN. Użytkownicy mają do wyboru trzy tryby pamięci masowej: RAID0, RAID10 i dostęp bezpośredni. Do naszego głównego środowiska testowego wybraliśmy RAID10 lub tryb Reliable Performance, który nadal zapewnia wysoką wydajność, a jednocześnie radzi sobie z awarią ioMemory bez utraty danych. Po uruchomieniu puli pamięci masowej, kolejnym krokiem jest przygotowanie jednostek LUN dla środowiska SAN.
W naszym środowisku testowym zapewniliśmy 12 jednostek LUN dla VMmark, a także dodatkowe jednostki LUN do syntetycznych testów porównawczych. Proces był bardzo prosty – użytkownik po prostu wprowadził wymaganą pojemność, grupę inicjatorów udzielającą dostępu oraz rozmiar sektora (który można ustawić na 512 bajtów lub 4 KB). Interfejs umożliwia tworzenie jednostek LUN pojedynczo lub wielu w jednym ustawieniu, co pozwala na szybkie wdrożenie środowiska. Kolejnym krokiem jest utworzenie grup inicjatorów dla wielu interfejsów FC, które mogą uzyskać dostęp do danej jednostki LUN w środowisku wielościeżkowym lub zwirtualizowanym. Jak widać poniżej, inicjatory VMware znajdowały się w jednej grupie, a inicjatory Windows do testowania FIO w drugiej.
Po skonfigurowaniu i uruchomieniu środowiska, ION Accelerator nadal dostarcza użytkownikom mnóstwo informacji zarządczych. Wszystkie dane monitorowania wydajności są przechowywane w celach historycznych, co pozwala administratorom śledzić wydajność sieci i urządzeń, aż do IOP, a także monitorować kluczowe parametry systemu, takie jak wytrzymałość pamięci flash czy temperatura. W przykładowym raporcie z testów VMmark, przepustowość w wybranym okresie, a także średnie prędkości transferu i monitorowanie temperatury są łatwo dostępne. Dane te można również zawęzić do konkretnych urządzeń ioMemory.
Aby uzyskać bardziej szczegółowe informacje o pamięci ioMemory, użytkownicy mogą przejść do szczegółów konkretnej karty, aby sprawdzić punkty montowania, całkowitą wykorzystaną pojemność i inne szczegółowe informacje.
Analiza wydajności aplikacji
StorageReview Enterprise Lab wykorzystuje test porównawczy wirtualizacji oparty na VMmark , aby ocenić urządzenia obliczeniowe i pamięci masowej powszechnie używane w środowiskach zwirtualizowanych. Zaawansowane funkcje wykorzystania i zarządzania PCIe w ION Data Accelerator mają na celu poprawę wydajności takich środowisk, co czyni go zdecydowanym kandydatem do testu porównawczego VMware VMmark. Nasz protokół VMmark wykorzystuje szereg podtestów opartych na typowych obciążeniach wirtualizacji i zadaniach administracyjnych, a wyniki są mierzone za pomocą jednostki opartej na kafelkach, odpowiadającej zdolności systemu do wykonywania różnorodnych obciążeń wirtualnych, takich jak klonowanie i wdrażanie maszyn wirtualnych, automatyczne równoważenie obciążenia maszyn wirtualnych w centrum danych, migracja maszyn wirtualnych na żywo (vMotion) i dynamiczna relokacja magazynu danych (storage vMotion).
Pomiar wydajności ION Data Accelerator z czterema kartami PCIe ioScale o pojemności 3.2 TB, wykazał, że najwyższy znormalizowany wynik aplikacji VMmark 2.5.1 wyniósł 15.40 dla 10 kafelków, a najwyższy wynik ogólny wyniósł 12.66 dla 10 kafelków. Dla jednego kafelka znormalizowany wynik aplikacji wyniósł 1.7, a dla jednego kafelka wynik ogólny osiągnął 1.58.
Syntetyczne benchmarki przedsiębiorstwa
Nasz proces syntetycznego testowania wydajności pamięci masowej w przedsiębiorstwie przeprowadza wstępne testy każdego urządzenia w stanie stacjonarnym przy takim samym obciążeniu, przy jakim urządzenie będzie testowane, przy dużym obciążeniu 16 wątków i kolejce oczekujących wynoszącej 16 wątków na wątek, a następnie testuje je w ustalonych odstępach czasu w wielu profilach głębokości wątków/kolejek, aby pokazać wydajność przy lekkim i dużym obciążeniu.
Wstępne kondycjonowanie i podstawowe testy stanu stacjonarnego:
- Przepustowość (łączna liczba operacji wejścia/wyjścia na sekundę odczytu i zapisu)
- Średnie opóźnienie (średnie opóźnienie odczytu i zapisu)
- Maksymalne opóźnienie (maksymalne opóźnienie odczytu lub zapisu)
- Odchylenie standardowe opóźnienia (uśrednione odchylenie standardowe odczytu i zapisu)
Nasza analiza ION Data Accelerator obejmuje cztery profile porównywalne z naszymi poprzednimi testami porównawczymi pamięci masowej klasy korporacyjnej oraz powszechnie publikowanymi wartościami, takimi jak maks. prędkość odczytu i zapisu 4K i 8K 70/30, które są powszechnie publikowane w specyfikacjach i testach porównawczych producentów.
- 4k
- 100% odczytu i 100% zapisu
- 8k
- 100% odczytu i 100% zapisu
- 70% odczytu/30% zapisu
- 128k
- 100% odczytu i 100% zapisu
Pomiar przepustowości systemu ION Data Accelerator w naszych testach 4k wykazał 301 638 IOPS odczytu i 324 506 IOPS zapisu po skonfigurowaniu w macierzy RAID0 dla maksymalnej wydajności. Po przekonfigurowaniu do macierzy RAID10, system utrzymał wydajność odczytu na poziomie 269 203 IOPS, a wydajność zapisu wyniosła 199 557 IOPS.
Wykreślenie średnich opóźnień odczytu i zapisu 4k wskazuje na podobne opóźnienia dla operacji odczytu i zapisu dla macierzy RAID0, odpowiednio 0.847 ms i 0.786 ms. W naszym teście porównawczym macierzy RAID10 średnie opóźnienie odczytu nieznacznie wzrasta do 0.949 ms, a opóźnienie zapisu osiąga 1.280 ms.
Wyniki dotyczące maksymalnych opóźnień ujawniają wyraźnie najwyższy punkt opóźnienia zapisu 4k w konfiguracji RAID10, w której w pewnym momencie oceny odnotowano opóźnienie wynoszące 145.75 ms.
Odchylenie standardowe opóźnienia 4k odzwierciedla również większą zmienność opóźnień zapisu, jaką generuje macierz RAID10. W konfiguracji RAID0, Fusion ION Data Accelerator utrzymywał oba odchylenia standardowe na poziomie około 0.62 ms, które wzrosły do 0.709 ms dla odczytów RAID10 i 1.619 ms dla operacji zapisu.
Po wstępnym przygotowaniu kart ioScale do obciążeń 8k, zmierzyliśmy przepustowość obu typów macierzy przy transferach 8k i dużym obciążeniu 16 wątków oraz głębokości kolejki 16, zarówno dla 100% operacji odczytu, jak i 100% operacji zapisu. System ION osiągnął 330 646 operacji wejścia/wyjścia na sekundę (IOPS) odczytu i 310 740 operacji wejścia/wyjścia na sekundę (IOPS) zapisu skonfigurowany jako macierz RAID0, co zostało zredukowane do 171 341 operacji wejścia/wyjścia na sekundę (IOPS) dla odczytu i 191 423 operacji zapisu w macierzy RAID10.
Aby uzyskać bardziej szczegółowy obraz wydajności transferów 8k, przeprowadziliśmy test składający się z 70% operacji odczytu i 30% operacji zapisu dla różnych liczb wątków i kolejek. Przepustowość pozostała bardziej konkurencyjna między dwoma typami RAID w tym teście, przy czym RAID0 oferował największe korzyści wydajnościowe przy większych obciążeniach, a w szczególności przy głębokich kolejkach.
Nasz wykres średnich opóźnień z testu porównawczego 8k 70/30 ujawnia bardzo podobną wydajność obu konfiguracji RAID, przy czym RAID0 wyprzedza RAID10 wraz ze wzrostem liczby wątków i kolejek.
Maksymalne opóźnienia uzyskane w tym teście wykazują mniej spójny wzorzec, przy czym RAID10 utrzymuje niewielką przewagę w dolnych i górnych zakresach obciążenia.
Obie konfiguracje RAID osiągnęły bardzo spójny poziom opóźnień podczas testu 8k 70/30. Przy dużej głębokości kolejki i liczbie wątków przekraczającej 8, RAID0 wyprzedza RAID10.
Nasz ostateczny syntetyczny test porównawczy wykorzystuje znacznie większy rozmiar transferu, 128 KB, z testami zarówno dla 100% operacji odczytu, jak i 100% operacji zapisu. Większy rozmiar transferu praktycznie eliminuje przewagę wydajnościową macierzy RAID0 w systemie ION, a wyniki wydajności dla operacji odczytu i zapisu mieszczą się w granicach 1% w zależności od typu macierzy.
Wniosek
Fusion-io oferuje jedne z najbardziej zaawansowanych urządzeń akcelerujących aplikacje, a dzięki kartom PCIe ioScale, które są teraz dostępne dla znacznie szerszego segmentu rynku przedsiębiorstw, spodziewamy się częstszego i bardziej zróżnicowanego wykorzystania tej technologii. ION Data Accelerator firmy Fusion ukazuje jeden z kierunków rozwoju pamięci masowej PCIe: w kierunku skoordynowanego i zautomatyzowanego łączenia szybkich zasobów pamięci masowej na wielu serwerach hostujących. Dzięki zwiększonej wydajności ION i ujednoliconemu zarządzaniu kartami PCIe ioScale na wielu serwerach, ION Data Accelerator pokazał, że PCIe ma przed sobą wyjątkową przyszłość i oferuje wiele zastosowań w zakresie akceleracji opartych na dyskach SSD.
Jeśli chodzi o użyteczność i wydajność, ION Accelerator firmy Fusion-io ma wiele do zaoferowania. Wdrożenie oprogramowania na naszym własnym serwerze zajęło mniej niż 15 minut od początku do końca. Przygotowanie pamięci masowej po jej uruchomieniu zajęło zaledwie kilka minut, dzięki intuicyjnemu menu i nieskomplikowanym ustawieniom, które umożliwiły przydzielenie pamięci oczekującym serwerom. Z punktu widzenia wydajności, byliśmy pod ogromnym wrażeniem naszej 4-portowej łączności FC 16 Gb podczas testów, która zapewniła ponad 5.8 GB/s odczytu i 4 GB/s zapisu sekwencyjnego, ze szczytowymi wartościami losowego wejścia/wyjścia sięgającymi 301 tys. IOPS odczytu i 324 tys. IOPS zapisu. Wydajność aplikacji przetestowana w VMmark 2.5.1 była również fantastyczna, z łatwością obsługując 10 kafelków, nawet gdy skalowaliśmy naszą konfigurację do czterech dysków SSD PCIe ioScale w RAID 10. Jako „własna pamięć SAN flash” na sprzęcie powszechnego użytku, Fusion-io wysoko podniosło poprzeczkę dzięki ION Accelerator.
ZALETY
- Umożliwia użytkownikom zbudowanie dokładnie takiej pamięci flash SAN, jakiej potrzebują, aż po pamięć masową, interfejs sieciowy i serwer
- Łatwy w konfiguracji i zarządzaniu
- Doskonała wydajność
- Obejmuje obsługę konfiguracji HA
Wady
- Ograniczona lista obsługiwanych serwerów
Podsumowanie
Fusion-io ION Data Accelerator oferuje administratorom IT nowatorski sposób wdrażania pamięci flash w środowisku współdzielonej pamięci masowej, bez wielu ograniczeń typowych dla popularnych rozwiązań SAN. Fusion-io oferuje prosty interfejs graficzny, obsługę większości popularnych marek serwerów i kart interfejsów oraz opcje konfiguracji HA, a jednocześnie zapewnia niezwykle skalowalne wejście/wyjście (IO) z poziomu jednego urządzenia.
Amazon