Niniejszy raport jest sponsorowany przez Western Digital. Wszystkie poglądy i opinie wyrażone w niniejszym raporcie opierają się na naszej obiektywnej opinii na temat rozpatrywanego produktu/produktów.
VMware vSAN 8 zapowiada znaczącą aktualizację flagowego produktu HCI firmy, zwiększającą wydajność, skalowalność i skalowalność. Od czasu premiery, vSAN 8 doczekał się dwóch aktualizacji, które znacząco podniosły ten poziom. Kluczowym elementem vSAN 8 jest Express Storage Architecture (ESA), nowa alternatywa dla Original Storage Architecture (OSA), upraszczająca układ pamięci masowej i wprowadzająca wiele innych udoskonaleń.
Klaster VMware vSAN ESA
Wraz z dostępnością vSAN 8 Update 2, wiele przedsiębiorstw stoi przed decyzją, jakie wdrożenie vSAN wdrożyć. W związku z tym chcieliśmy lepiej zrozumieć profil wydajności vSAN 8 ESA w połączeniu z nowoczesnymi serwerami, pamięcią flash i siecią.
Serwery Dell R6625 – dyski SSD Western Digital Ultrastar DC SN655 NVMe
Zaczęliśmy od 32 dysków SSD Ultrastar DC SN655 NVMe firmy Western Digital, czterech serwerów Dell PowerEdge R6625 i infrastruktury 100 GbE. Zanim jednak przejdziemy do wyników konfiguracji RAID i dysków, krótko omówmy vSAN 8 ESA i wyjaśnimy, dlaczego ta zmiana architektury jest tak istotna.
Jakie możliwości oferuje vSAN 8 ESA?
Rozwiązanie vSAN 8 firmy VMware z technologią ESA stanowi znaczący postęp w technologii pamięci masowej. Ta nowa architektura, dostosowana do pełnego wykorzystania potencjału nowoczesnego sprzętu, oferuje bezprecedensową wydajność, skalowalność i efektywność. Odzwierciedlając ewolucję korporacyjnej pamięci masowej od tradycyjnych nośników obrotowych do zaawansowanej pamięci flash NAND, technologia ESA wykorzystuje interfejsy NVMe, zwiększając pojemność i szybkość przy niższych kosztach. Zmiana technologii sprzętowej, zwiększona liczba rdzeni procesora w serwerach oraz zaawansowane możliwości sieciowe były siłą napędową wprowadzenia technologii ESA, zapewniając jej spełnienie współczesnych wymagań biznesowych w zakresie wydajnych rozwiązań pamięci masowej.
ESA w vSAN 8 wyróżnia się zwiększoną wydajnością i pojemnością. Adaptacyjna ścieżka zapisu w ESA obsługuje różne wielkości operacji wejścia/wyjścia, optymalizując procesy zapisu danych, co jest szczególnie korzystne w przypadku urządzeń flash. Efektem są niższe opóźnienia i spójna wydajność maszyn wirtualnych. Ponadto, nowy system plików oparty na logach oraz optymalizacja ścieżek wejścia/wyjścia w ESA znacząco redukują amplifikację zapisu i opóźnienia. ESA maksymalizuje pojemność urządzeń, eliminując potrzebę stosowania dedykowanych urządzeń pamięci podręcznej, co zmniejsza całkowity koszt w przeliczeniu na gigabajt. Te funkcje podkreślają rolę ESA w dostarczaniu wydajnych rozwiązań pamięci masowej o dużej pojemności w przystępnej cenie.
Kolejnym kluczowym aspektem ESA jest efektywność wykorzystania zasobów, zapewniająca solidną wydajność i oszczędność miejsca przy jednoczesnym ograniczeniu obciążenia procesora. Ta efektywność jest niezbędna do ekonomicznego zarządzania dużymi wolumenami danych. Pomimo wysokiej wydajności, ESA generuje obciążenie pojemności pamięci masowej związane z metadanymi, systemami plików i odpornością. Jednak system sprawnie sobie z tym radzi, maksymalizując użyteczną pojemność. Co więcej, VMware oferuje swoim klientom elastyczność, umożliwiając im wybór między oryginalną architekturą pamięci masowej a ESA, dostosowując się do obecnych i przyszłych potrzeb w zakresie pamięci masowej. Ta elastyczność, w połączeniu z zaawansowanymi funkcjami ESA, pozycjonuje vSAN 8 firmy VMware jako przyszłościowe rozwiązanie w obszarze technologii pamięci masowej.
Mimo tej znaczącej zmiany, podstawowe założenia vSAN i główne zastosowania nie ulegają większym zmianom. VMware vSAN nadal stanowi wszechstronne rozwiązanie pamięci masowej, ściśle zintegrowane z platformą VMware vSphere, znajdując szerokie zastosowanie w różnych obciążeniach. Doskonale sprawdza się w środowiskach infrastruktury wirtualnych desktopów (VDI), zapewniając skalowalną i wydajną pamięć masową dla wielu wirtualnych desktopów. W scenariuszach takich jak wdrożenia brzegowe i zdalne biura/oddziały (ROBO), vSAN usprawnia infrastrukturę i operacje. vSAN oferuje również dużą skalowalność, stanowiąc podstawę dla centrów danych definiowanych programowo.
Platforma testowa vSAN 8 Update 2
Dwuportowe dyski SSD Ultrastar DC SN655 Enterprise PCIe Gen 4.0 NVMe stanowią znaczący postęp w technologii dysków półprzewodnikowych (SSD), oferując wysoką wydajność, zwiększoną pojemność i solidną niezawodność dostosowaną do wymagających środowisk korporacyjnych. Dyski te są szczególnie dobrze dostosowane do aplikacji wymagających szybkiego dostępu i transferu danych, co czyni je idealnym wyborem do integracji z rozwiązaniami VMware vSAN.
Wydajność
Dyski SSD Western Digital Ultrastar DC SN655 wykorzystują interfejs PCIe Gen 4.0, zapewniając znaczną poprawę przepustowości w porównaniu z poprzednikami Gen 3.0. Przekłada się to na szybszy transfer danych, co jest kluczowe dla aplikacji wymagających szybkiego dostępu i przetwarzania danych. Dwuportowa technologia NVMe zwiększa niezawodność i dostępność, zapewniając nieprzerwany dostęp do danych nawet w przypadku awarii portu. Ta dwuportowa konstrukcja jest szczególnie korzystna w przypadku aplikacji o znaczeniu krytycznym, w których przestoje mogą mieć istotne konsekwencje.
Pojemność i wydajność
Dzięki zaawansowanej technologii NAND, te dyski SSD oferują rozwiązania pamięci masowej o wysokiej gęstości. Zwiększona pojemność ma kluczowe znaczenie dla przedsiębiorstw przetwarzających duże ilości danych, na przykład w obszarze analityki danych, przetwarzania w chmurze i środowisk zwirtualizowanych. Seria Ultrastar DC SN655 oferuje również lepszą efektywność energetyczną niż wcześniejsze modele, co przyczynia się do niższych kosztów operacyjnych i mniejszego śladu węglowego, co jest kluczowe dla przedsiębiorstw dbających o środowisko.
Integracja z VMware vSAN
Rozwiązanie VMware vSAN czerpie ogromne korzyści z integracji dysków SSD Ultrastar DC SN655. Wysoka wydajność i niezawodność tych dysków SSD doskonale wpisują się w wymagania vSAN dotyczące wydajnej, odpornej i skalowalnej pamięci masowej. Środowiska VMware vSAN, znane z wysokich i nieprzewidywalnych wymagań wydajnościowych, mogą wykorzystać szybkość i spójność oferowaną przez Ultrastar DC SN655, aby zapewnić płynne działanie i wysoką dostępność.
Korzystanie z dysków Ultrastar DC SN655 z VMware vSAN upraszcza również wdrażanie i zarządzanie, ponieważ dyski te zostały zaprojektowane z myślą o bezproblemowej integracji z różnymi ekosystemami. Ta łatwość integracji oszczędza czas i ogranicza potencjalne problemy, usprawniając zarządzanie zwirtualizowanymi zasobami pamięci masowej.
Serwery Dell PowerEdge R6625 mają wiele do zaoferowania, co czyni je idealnymi do naszego zastosowania w VMware vSAN HCI. Od strony obliczeniowej są to serwery dwugniazdowe, zapewniające wystarczającą moc obliczeniową do obsługi każdego obciążenia. W naszej konfiguracji mamy dwa 64-rdzeniowe procesory AMD EPYC 9554 ze 128 GB pamięci RAM na węzeł. Serwer R6625 obsługuje również do dziesięciu 2.5-calowych dysków SSD NVMe, co zapewnia im dobrą gęstość, mimo że nasza konfiguracja koncentrowała się na czterech i ośmiu dyskach SSD na węzeł.
PowerEdge R6625 oferuje wiele opcji sieciowych, dzięki jednemu gniazdu OCP 3.0 i trzem gniazdom PCIe Gen5. Taka konfiguracja pozwala nam wykorzystać łączność 100 GbE i więcej, pozostawiając dodatkowe gniazda dla innych urządzeń. Mówiąc o przełączaniu, Dell PowerSwitch S5232F-ON spaja ten klaster. Jest to wielowarstwowy przełącznik 1U z 32 portami 100 GbE QSFP28 i 2 portami 10 GbE SFP+.
Warto zauważyć, że prace, które wykonaliśmy w tym raporcie, dotyczą komponentów, które nie są jeszcze dostępne w VMware vSAN HCI lub nie są oficjalnie wspierane przez firmę Dell. Mimo to, podczas testów stosowaliśmy się do najlepszych praktyk VMware dla vSAN, a inżynierowie VMware vSAN dokonali przeglądu danych.
Wydajność vSAN 8 Update 2
W naszym podejściu do testowania vSAN 8 firmy VMware z ESA skupiliśmy się na konfiguracji czterech i ośmiu dysków SSD na węzeł. Przy czterech hostach dało to łącznie 16 lub 32 dyski SSD.
W klastrze wykorzystaliśmy sieć Ethernet 100 Gb/s, co teoretycznie pozwoliło nam skupić się na pamięci masowej NVMe i zobaczyć, gdzie zaczyna się nasycenie zasobów systemowych.
Kolejną zmienną, którą zmierzyliśmy w tym raporcie, był wpływ RAID1 i RAID5 na ogólną wydajność pamięci masowej w naszym klastrze vSAN. Tradycyjnie RAID1 był popularną polityką pamięci masowej we wdrożeniach vSAN. Zalecanym ustawieniem wdrożenia dla ESA jest „ Domyślna polityka vSAN ESA – RAID5”, która oferuje niemal taką samą wydajność przy znacznie większej pojemności. RAID1 ma natychmiastowe obciążenie na poziomie 50%, ale RAID5 ogranicza narzut parzystości, zapewniając znacznie większą użyteczną pojemność.
Aby zmierzyć wydajność naszego klastra VMware vSAN z systemem ESXi 8 Update 2, wykorzystaliśmy narzędzie HCIbench. Narzędzie HCIbench zostało opracowane w celu uproszczenia testowania klastrów HCI, w których konieczne jest wdrażanie roboczych maszyn wirtualnych, tworzenie dysków wirtualnych (vdisk) i organizowanie testów w całym klastrze, agregując jednocześnie wszystkie uzyskane wyniki. Podczas testów zastosowaliśmy następujące ustawienia dla naszych czterech konfiguracji ESA:
Wdrożenie maszyny wirtualnej HCIBench:
- 16 maszyny wirtualne
- 8 dysków danych o pojemności 50 GiB na maszynę wirtualną
- 16 procesorów wirtualnych na maszynę wirtualną
- 8 GB pamięci RAM na maszynę wirtualną
- Czas trwania testowania 3600 sekund na obciążenie
- 8 wątków na dysk w przypadku obciążeń sekwencyjnych i 16 wątków w przypadku obciążeń losowych
| Western Digital Ultrastar DC SN655 vSAN ESA DATA | 1024 kB zapisu sekwencyjnego MB/s | 1024 KB sekwencyjnego odczytu MB/s | 4K losowy zapis IOPS | 4K losowy odczyt IOPS | 8K losowe 70/30 IOPS |
|---|---|---|---|---|---|
| vSAN ESA 4-SSD na węzeł RAID1 | 10,914 | 17,638 | 378,861 | 563,054 | 318,640 |
| vSAN ESA 4-SSD na węzeł RAID5 | 10,999 | 17,726 | 476,770 | 524,076 | 301,960 |
| vSAN ESA 8-SSD na węzeł RAID1 | 12,702 | 24,128 | 520,632 | 526,504 | 323,674 |
| vSAN ESA 8-SSD na węzeł RAID5 | 14,336 | 21,994 | 504,508 | 523,666 | 292,557 |
Podzieliliśmy dane dotyczące wydajności na dwie nakładające się sekcje: cztery dyski SSD na węzeł i osiem dysków SSD na węzeł oraz RAID1 i RAID5. W naszym wstępnym porównaniu skupiliśmy się na punkcie, w którym wydajność zaczyna spadać wraz z dodawaniem kolejnych dysków do klastra. W przypadku czterech hostów, analizowaliśmy 16 dysków SSD w klastrze w porównaniu z 32, gdy każdy węzeł został rozbudowany do ośmiu dysków SSD. Drugim aspektem jest to, jak istotna jest różnica między polityką RAID1 ESA a zalecaną polityką RAID5 ESA. Korzyści z zastosowania RAID5 są dość oczywiste: użytkownicy zyskują ogromną ilość dostępnej pojemności dzięki polityce ochrony danych w połączeniu z gęstymi dyskami SSD Western Digital.
Podczas analizy danych zebranych podczas testów zauważyliśmy kilka trendów. Jeśli chodzi o całkowitą przepustowość, klaster VMware vSAN ESA odnotował znaczny wzrost wydajności dzięki przejściu z czterech do ośmiu dysków SSD na węzeł. Zmierzyliśmy około 10.9 GB/s przy zapisie sekwencyjnym w konfiguracjach RAID1 i RAID5 z 4 dyskami SSD. W przypadku odczytu sekwencyjnego zmierzyliśmy 17.6-17.7 GB/s w trybach RAID1 i RAID5. Przechodząc do losowych obciążeń, odkryliśmy, że RAID5 ma przewagę w konfiguracji z 4 dyskami SSD, osiągając 476 tys. IOPS przy losowym zapisie 4K w porównaniu do 379 tys. IOPS w RAID1. W przypadku losowego odczytu 4K obie konfiguracje zaczęły się do siebie zbliżać, przy czym RAID1 osiągnął 563 tys. IOPS w porównaniu do 524 tys. IOPS w RAID5. W przypadku 8K 70/30 różnica była znacznie mniejsza, przy czym RAID1 miał przewagę, uzyskując 319 tys. IOPS w porównaniu do 302 tys. IOPS w RAID5.
Przechodząc na osiem dysków SSD na węzeł, zaobserwowaliśmy wzrost wydajności, ale nie podwoił on jej w porównaniu z czterema dyskami SSD. To właśnie tutaj zaczęły pojawiać się górne granice wydajności vSAN i limit przepustowości 100 GbE w naszych węzłach. Owszem, szybsze połączenia sieciowe są dostępne, ale to oddala nas od rozwiązań HCI i typowych wdrożeń w małych i średnich firmach (SMB/MŚP).
Jeśli chodzi o przepustowość zapisu, RAID5 miał przewagę, mierząc 14.3 GB/s w porównaniu z 12.7 GB/s z RAID1. RAID1 miał przewagę pod względem przepustowości odczytu z 24.1 GB/s w porównaniu z RAID5 z 22 GB/s. W przypadku losowych transferów zapisu 4K, RAID1 i RAID5 były zbliżone, chociaż zmierzyliśmy 521 tys. IOPS w R1 w porównaniu z 505 tys. IOPS w R5. Gdy przyjrzeliśmy się wydajności losowego odczytu 4K, natrafiliśmy na limit wydajności klastra vSAN, gdzie konfiguracje czterech i ośmiu dysków SSD były bardzo zbliżone. Tutaj, z naszą konfiguracją ośmiu dysków SSD, zmierzyliśmy 527 tys. IOPS w RAID1 i 524 tys. IOPS w RAID5. W 8K 70/30, RAID1 ostatecznie miał przewagę, z 324 tys. IOPS w porównaniu z 293 tys. IOPS w RAID5.
Należy pamiętać, że w przypadku VMware vSAN ESA wybór konfiguracji RAID1 lub RAID5 nie jest decyzją ostateczną. Jest to polityka pamięci masowej stosowana na poziomie wirtualnego dysku wirtualnego (vDisk) maszyny wirtualnej, co oznacza, że oba dyski mogą współistnieć jednocześnie. Załóżmy więc, że masz maszynę wirtualną z bazą danych, gdzie każdy bit wejścia/wyjścia ma znaczenie; zastosuj dla niej politykę RAID1, a wszystkie pozostałe dane będą przechowywane na RAID5. W ten sposób zoptymalizujesz wykorzystanie przestrzeni dyskowej w optymalny sposób.
Uwagi końcowe
Dwuportowy dysk SSD NVMe Western Digital Ultrastar DC SN655 Enterprise PCIe Gen 4.0 reprezentuje nowy poziom gęstej pamięci masowej klasy korporacyjnej, zachowując jednocześnie przystępną cenę, z której słynie Western Digital. Dostępny jest w formacie U.3, ale jest również wstecznie kompatybilny z U.2. Oznacza to, że administratorzy i inżynierowie danych mogą zwiększyć gęstość pamięci masowej, korzystając ze znanego formatu w gęstych serwerach 1U.
Wzrost gęstości pojemności oznacza również znaczącą poprawę wykorzystania zasobów pamięci masowej w różnych zastosowaniach, takich jak zwiększenie liczby hostów zwirtualizowanych na dysku SSD i konsolidacja większych zbiorów danych aplikacji na mniejszej liczbie dysków. Przejście na większe pojemności jest korzystne również dla analityki dużych zbiorów danych oraz zbiorów danych AI/ML, ponieważ dysk SSD SN655 NVMe zapewnia niskie opóźnienia i wyższą przepustowość, co przekłada się na krótszy czas uzyskiwania analiz i szybsze uzyskiwanie analiz w czasie rzeczywistym.
Nasze wyniki dotyczące wydajności pokazują, że dyski SSD Western Digital Ultrastar DC SN655 NVMe doskonale nadają się do wdrożeń VMware vSAN 8 ESA, szczególnie w małych i średnich firmach (SMB), na brzegu sieci, w handlu detalicznym i tysiącach innych zastosowań. W przypadku firm, które chcą rozpocząć od niewielkiego wdrożenia i rozwijać się wraz ze wzrostem wymagań, odkryliśmy, że zaledwie cztery dyski SSD Western Digital na węzeł zapewniają znaczną część wydajności w naszej konfiguracji z ośmioma dyskami SSD na węzeł, zapewniając jednocześnie dużą przestrzeń do rozwoju, a zapotrzebowanie na aplikacje i dane vSAN rośnie. Pomaga to zwiększyć budżety IT, ponieważ organizacje nie muszą nadmiernie angażować się w dyski, aby osiągnąć oczekiwane wskaźniki wydajności, a dodawanie dysków SSD do vSAN jest niezwykle proste.
Dzięki VMware vSAN 8 Update 2 GA klienci vSAN są prawdopodobnie gotowi na przejście na nową architekturę pamięci masowej. ESA oferuje wiele korzyści, ale najbardziej cieszy nas prostota oferowana obecnie przez vSAN; wystarczy wybrać węzły serwerowe i dyski SSD, a wszystko będzie działać z tą samą łatwością obsługi „wskaż i kliknij”, którą vSAN zawsze oferował. Rozważając dyski SSD dla vSAN 8, odkryliśmy, że dysk SSD Ultrastar DC SN655 NVMe sprawdza się znakomicie, zapewniając doskonałą wydajność w trybie RAID5, co pomaga klientom zmaksymalizować przestrzeń dyskową w vSAN bez utraty wydajności. Co więcej, dyski te są ekonomiczne, oferując jeszcze więcej korzyści tym, którzy chcą zmaksymalizować swoją inwestycję w VMware vSAN 8.
Amazon