W sierpniu 2017 roku opublikowaliśmy naszą recenzję macierzy all-flash NetApp A200 . Naprawdę podobała nam się wydajność i zestaw funkcji; ostatecznie zdobyła jedną z zaledwie pięciu nagród Editor's Choice Award, które przyznaliśmy w 2017 roku. Z wielkim entuzjazmem otrzymaliśmy kolejny system od NetApp do recenzji. A300 został wprowadzony na rynek jesienią 2016 roku i jest skierowany do klientów z segmentu pamięci masowej średniej klasy. Nie różni się to znacząco od docelowego modelu A200; A300 oferuje po prostu większą wydajność i skalowalność w porównaniu ze swoim mniejszym kuzynem. A300 oczywiście działa na najnowszej wersji ONTAP i obsługuje dyski SSD do 30 TB, a jego konfiguracja jest równie prosta jak w przypadku A200.
Pod względem architektonicznym jednostki różnią się nieco. Obudowa A200 łączy napędy i kontrolery w jednym pakiecie 2U, natomiast A300 posiada dedykowany zestaw kontrolerów w obudowie 3U, a napędy są dodawane jako półki (12 Gb/s SAS). A300 wymaga zaledwie 12 dysków SSD na start, ale skaluje się do ponad 140 PB (efektywnie 560 PB) w konfiguracji NAS i 70 PB (efektywnie 280 PB) w konfiguracji SAN. NetApp obsługuje 10 GbE, 40 GbE, a także Fibre Channel do 32 Gb/s oraz NVMe/FC z adapterem 32 Gb/s FC.
Testowany przez nas egzemplarz jest skonfigurowany z jedną półką DS224C, na której znajduje się 24 dyski SSD o pojemności 960 GB. Podstawowa łączność to osiem portów FC 32 Gb/s, obsługiwanych przez dwie karty dwuportowe w każdym kontrolerze. W momencie testu A300 działał w systemie ONTAP w wersji 9.4.
Specyfikacja NetApp AFF A300
| Na parę HA (kontroler aktywny-aktywny) | |
| Form Factor | 3U |
| Pamięć | 256GB |
| NVRAM | 16GB |
| Dyski | |
| Maksymalny dysk SSD | 384 |
| Maksymalna pojemność surowa | 11.7PB |
| Efektywna pojemność | 46.9PB (podstawa 10) |
| Obsługiwane dyski SSD | 30.2 TB, 15.3 TB, 7.6 TB, 3.8 TB i 960 GB. 3.8 TB i 800 GB z funkcją samoszyfrującą |
| Obsługiwane półki magazynowe | DS224C, DS2246 |
| Skalowanie sieci SAN | 2-12 węzłów |
| Obsługiwany RAID | RAID6, RAID4, RAID 6 + RAID 1 lub RAID 4 + RAID 1 (SyncMirror) |
| Obsługiwane systemy operacyjne |
|
| porty |
|
| Wersja systemu operacyjnego | ONTAP 9.1 RC2 lub nowszy |
| Maksymalna liczba jednostek LUN | 4,096 |
| Liczba obsługiwanych hostów SAN | 512 |
Zaprojektuj i zbuduj
NetApp AFF A300 wygląda mniej więcej jak nieco wyższa wersja A200. Ramka jest srebrna i służy głównie do wentylacji. Logo NetApp znajduje się po lewej stronie. Po lewej stronie znajdują się również diody LED stanu. Z przodu widać półki do przechowywania dysków 2.5″.
Tylna część urządzenia posiada redundantne zasilacze z możliwością wymiany bez wyłączania zasilania (hot-swap) po obu stronach, a także wentylatory z możliwością wymiany bez wyłączania zasilania. Po prawej stronie, obok zasilacza, znajdują się cztery gniazda PCIe, które umożliwiają połączenia takie jak 40 GbE i 32 Gb FC. Nasz model jest wyposażony w cztery karty 32 Gb FC. Po lewej stronie dobrze widoczne są oba kontrolery (jeden nad drugim). To właśnie tam znajdują się porty SAS, a także porty sieciowe i zarządzające.
Wydajność
Pod kątem wydajności porównamy macierze A300 i A200. Ponownie, niekoniecznie chodzi o to, który z nich będzie lepszy (wygra mocniejsza macierz, A300). Ma to na celu pokazanie potencjalnemu użytkownikowi, czego może się spodziewać, biorąc pod uwagę jego potrzeby w zakresie wydajności i pamięci masowej. Porównując oba modele NetApp, mamy włączoną pełną funkcję redukcji danych, co pokazuje rzeczywistą wydajność. Jak zauważyliśmy w naszej poprzedniej recenzji A200, usługi redukcji danych NetApp miały minimalny wpływ na wydajność.
Konfiguracja naszej macierzy NetApp AFF A300 obejmowała 8 portów FC 32 Gb/s oraz jedną półkę na dyski 24-wnękowe. Spośród 24 dysków SSD o pojemności 960 GB zainstalowanych w naszej macierzy A300, podzieliliśmy je na dwa agregaty RAID-DP, z których każdy był podzielony na pół. Chociaż liczba dysków jest taka sama jak w poprzednio recenzowanej macierzy A200, to w przypadku macierzy A200 obciążenie procesora było całkowicie przekroczone. A300, a także kolejne modele z oferty NetApp, są przeznaczone do wdrożeń wymagających coraz większych operacji wejścia/wyjścia i przepustowości.
Środowisko wykorzystane do przetestowania NetApp AFF A300 w naszych testach syntetycznych składa się z ośmiu serwerów Dell EMC R740xd PowerEdge, każdy z dwuportową kartą HBA FC 16 Gb/s i dwuprzełącznikową strukturą FC działającą na przełącznikach Brocade G620.
Analiza obciążenia aplikacji
Testy obciążenia aplikacji dla NetApp AFF A300 obejmują wydajność MySQL OLTP za pomocą SysBench i wydajność Microsoft SQL Server OLTP z symulowanym obciążeniem TPC-C.
Testy przeprowadzono na procesorze FC, wykorzystując cztery łącza 16 Gb/s, po dwa połączenia na kontroler.
Wydajność serwera SQL
Każda maszyna wirtualna SQL Server jest skonfigurowana z dwoma dyskami wirtualnymi: woluminem 100 GB na rozruch i woluminem 500 GB na bazę danych i pliki dziennika. Z perspektywy zasobów systemowych, skonfigurowaliśmy każdą maszynę wirtualną z 16 procesorami wirtualnymi, 64 GB pamięci DRAM i wykorzystaliśmy kontroler LSI Logic SAS SCSI. Podczas gdy nasze obciążenia Sysbench testowane wcześniej obciążały platformę zarówno pod względem operacji wejścia/wyjścia, jak i pojemności pamięci masowej, test SQL sprawdza wydajność pod kątem opóźnień.
W tym teście wykorzystano SQL Server 2014 działający na gościnnych maszynach wirtualnych z systemem Windows Server 2012 R2 i został on obciążony programem Quest Benchmark Factory for Databases. Podczas gdy tradycyjnie testowaliśmy ten test w dużych bazach danych o skali 3,000 w pamięci lokalnej lub współdzielonej, w tej iteracji skupiamy się na równomiernym rozłożeniu czterech baz danych o skali 1,500 na kontrolerze A300 (dwie maszyny wirtualne na kontroler).
Konfiguracja testowania serwera SQL Server (na maszynę wirtualną)
- Windows Server 2012 R2
- Zajętość pamięci masowej: 600 GB przydzielonych, 500 GB wykorzystanych
- SQL Server 2014
- Rozmiar bazy danych: skala 1,500
- Obciążenie wirtualnego klienta: 15 000
- Bufor RAM: 48 GB
- Długość testu: 3 godziny
- 2.5 godziny przygotowania wstępnego
- 30-minutowy okres próbny
Sprzęt do generowania obciążenia fabrycznego SQL Server OLTP Benchmark
- Klaster SQL zwirtualizowany Dell PowerEdge R730 z 4 węzłami
- Osiem procesorów Intel E5-2690 v3 o taktowaniu 249 GHz w klastrze (dwa na węzeł, 2.6 GHz, 12 rdzeni, pamięć podręczna 30 MB)
- 1 TB pamięci RAM (256 GB na węzeł, 16 GB x 16 DDR4, 128 GB na procesor)
- 4 x Karta HBA FC Emulex 16 GB z dwoma portami
- 4 x Karta sieciowa dwuportowa Emulex 10GbE
- VMware ESXi vSphere 6.5 / Enterprise Plus 8-CPU
Analizując wydajność transakcyjną, NetApp A300 uzyskał łączny wynik 12 628,7 TPS, a poszczególne maszyny wirtualne osiągały od 3 155,751 TPS do 3 158,52 TPS. Daje to wydajność zbliżoną do A200, który uzyskał łączny wynik 12 583,8 TPS, ponieważ oba działają z ustalonym limitem. Lepsze zrozumienie wydajności i jej poprawa wynikają z opóźnień.
Średnie opóźnienie A300 wyniosło łącznie 8 ms, znacznie więcej niż 25 ms A200. Dla poszczególnych maszyn wirtualnych wartości wahały się od 6 ms do 10 ms.
Wydajność Sysbench
Każda maszyna wirtualna Sysbench jest skonfigurowana z trzema dyskami wirtualnymi: jednym do rozruchu (~92 GB), jednym z predefiniowaną bazą danych (~447 GB) i trzecim dla testowanej bazy danych (270 GB). Z perspektywy zasobów systemowych, każdą maszynę wirtualną skonfigurowaliśmy z 16 procesorami wirtualnymi, 60 GB pamięci DRAM i wykorzystaliśmy kontroler LSI Logic SAS SCSI. Systemy generacji obciążenia to serwery Dell R730 ; w tym przeglądzie skalujemy serwery od czterech do ośmiu, skalując je na grupę 4 maszyn wirtualnych.
Klaster MySQL zwirtualizowany Dell PowerEdge R730 z 4–5 węzłami
- 8–10 procesorów Intel E5-2690 v3 o taktowaniu 249 GHz w klastrze (dwa na węzeł, 2.6 GHz, 12 rdzeni, pamięć podręczna 30 MB)
- 1-1.25TB pamięci RAM (256 GB na węzeł, 16 GB x 16 DDR4, 128 GB na procesor)
- 4-5 x Karta HBA FC Emulex 16 GB z dwoma portami
- 4-5 x Karta sieciowa dwuportowa Emulex 10GbE
- VMware ESXi vSphere 6.5 / Enterprise Plus 8-CPU
Konfiguracja testów Sysbench (na maszynę wirtualną)
- CentOS 6.3 64-bit
- Zajęta przestrzeń dyskowa: 1 TB, wykorzystane 800 GB
- Percona XtraDB 5.5.30-rel30.1
- Tabele bazy danych: 100
- Rozmiar bazy danych: 10 000 000
- Wątki bazy danych: 32
- Bufor RAM: 24 GB
- Długość testu: 3 godziny
- 2 godziny wstępnego kondycjonowania 32 wątków
- 1 godzina 32 wątki
W przypadku Sysbencha przetestowaliśmy kilka zestawów maszyn wirtualnych, w tym 8, 16 i 32, i uruchomiliśmy Sysbencha zarówno z włączoną redukcją danych, jak i w formacie „Raw”. W przypadku wydajności transakcyjnej, NetApp A300 osiągnął 13 347 TPS dla 8 maszyn wirtualnych, 18 125 TPS dla 16 maszyn wirtualnych i 22 313 TPS dla 32 maszyn wirtualnych, co oznacza poprawę o 5,041 TPS i 9,727 TPS w porównaniu z A200.
Średnie opóźnienie Sysbench dla A300 wyniosło odpowiednio 19.18 ms, 28.27 ms i 46.04 ms dla 8VM, 16VM i 32VM, co stanowi znaczną poprawę w porównaniu z A200.
W najgorszym scenariuszu opóźnienia procesor A300 osiągnął zaledwie 42.97 ms dla 8 VM, 68.82 ms dla 16 VM i 109.66 ms dla 32 VM, co stanowi znaczną poprawę w porównaniu z wynikami procesora A200 dla 8 VM i 16 VM.
Analiza obciążenia VDBench
W przypadku testów porównawczych macierzy pamięci masowej, testy aplikacji są najlepsze, a testy syntetyczne plasują się na drugim miejscu. Chociaż nie odzwierciedlają one idealnie rzeczywistych obciążeń, testy syntetyczne pomagają w ustaleniu punktu odniesienia dla urządzeń pamięci masowej, zapewniając powtarzalność, która ułatwia porównywanie konkurencyjnych rozwiązań. Obciążenia te oferują szereg różnych profili testowych, od testów „czterech kątów”, przez testy rozmiaru transferu baz danych, po przechwytywanie śladów z różnych środowisk VDI. Wszystkie te testy wykorzystują generator obciążeń vdBench z silnikiem skryptowym do automatyzacji i przechwytywania wyników w dużym klastrze obliczeniowym. Pozwala nam to powtarzać te same obciążenia dla szerokiej gamy urządzeń pamięci masowej, w tym macierzy flash i pojedynczych urządzeń pamięci masowej. Po stronie macierzy wykorzystujemy klaster serwerów Dell PowerEdge R740xd:
Profile:
- Losowy odczyt 4K: 100% odczytu, 128 wątków, 0-120% ioratu
- 4K losowy zapis: 100% zapisu, 64 wątki, 0-120% ioracji
- 64K Sekwencyjny odczyt: 100% odczytu, 16 wątków, 0-120% ioracji
- 64K Sekwencyjny zapis: 100% zapisu, 8 wątków, 0-120% ioratu
- Syntetyczna baza danych: SQL i Oracle
- Ślady pełnego klonu VDI i klonów powiązanych
Zaczynając od szczytowej wydajności losowego odczytu 4K, A300 osiągnął znacznie lepszy wynik, osiągając 450 tys. IOPS, po czym nastąpił wzrost o ponad 1 ms i szczyt na poziomie 635 342 IOPS z opóźnieniem 6.4 ms. W porównaniu z opóźnieniem poniżej milisekundy A200, wynoszącym około 195 tys. IOPS i szczytowym wynikiem około 249 tys. IOPS z opóźnieniem 14 ms.
W szczytowej wydajności losowego zapisu 4K, A300 osiągnął około 140 tys. IOPS przy opóźnieniu poniżej milisekundy, a następnie osiągnął szczyt na poziomie 208 820 IOPS przy opóźnieniu 9.72 ms. Był to znaczący postęp w porównaniu z A200, który osiągał opóźnienie poniżej milisekundy do około 45 tys. IOPS i szczyt około 85 tys. IOPS przy opóźnieniu 19.6 ms.
Przechodząc na obciążenia sekwencyjne, analizujemy szczytową wydajność odczytu 64 KB. W tym przypadku A300 osiągnął około 80 000 IOPS, czyli 5 GB/s, zanim osiągnął opóźnienie poniżej milisekundy. A300 osiągnął szczytową wydajność około 84 766 000 IOPS, czyli 5.71 GB/s, z opóźnieniem 3.64 ms, zanim nieznacznie spadł w porównaniu ze szczytową wydajnością A200, wynoszącą 60 000 IOPS, czyli 3.75 GB/s, z opóźnieniem 8.5 ms.
Przy zapisie sekwencyjnym 64 KB zaobserwowaliśmy kolejny ogromny skok wydajności między dwoma modelami. Model A300 charakteryzował się opóźnieniem poniżej milisekundy, aż do około 31 000 IOPS (1.91 GB/s), w porównaniu z modelem A200 przy 6 000 IOPS (500 MB/s). W szczytowej wydajności model A300 osiągnął 4.8 883 IOPS (3.1 GB/s) przy opóźnieniu 4,8 ms, w porównaniu z 19.7 000 IOPS (1.22 GB/s) w modelu A200 przy opóźnieniu 12.85 ms.
Następnie przeprowadzimy testy obciążenia SQL. A300 osiągnął ponad 430 tys. IOPS, zanim opóźnienie spadło poniżej 1 ms. W szczytowym momencie A300 osiągnął 488 488 IOPS przy opóźnieniu 2.1 ms, w porównaniu do 179 tys. IOPS i 5.7 ms w A200.
W przypadku SQL 90-10 procesor A300 osiągnął około 330 tys. operacji wejścia/wyjścia na sekundę (IOPS) z opóźnieniem poniżej milisekundy, a szczytowy wynik wyniósł 416 370 operacji wejścia/wyjścia na sekundę (IOPS) z opóźnieniem 2.46 ms. To ponad czterokrotnie większa wydajność niż w przypadku procesora A200 (90 tys. operacji wejścia/wyjścia na sekundę) przy opóźnieniu mniejszym niż połowa (6.5 ms).
W teście SQL 80-20 procesor A300 ponownie osiągnął około 250 tys. IOPS przy czasie krótszym niż 1 ms, a następnie osiągnął szczyt na poziomie 360 642 IOPS z opóźnieniem 2.82 ms. To oznaczało wydajność wyższą o ponad 150 tys. IOPS i o połowę mniejsze opóźnienie niż w przypadku procesora A200.
Przechodząc do naszych obciążeń Oracle, widzimy, że A300 osiągnął około 240 tys. IOPS z opóźnieniem poniżej milisekundy, a macierz osiągnęła szczyt na poziomie 340 391 IOPS z opóźnieniem 3.6 ms. To również ogromny skok w porównaniu z modelem A200, który osiągnął szczyt na poziomie 125 tys. IOPS z opóźnieniem 10.2 ms.
W przypadku Oracle 90-10 sytuacja była podobna: A300 miał opóźnienie poniżej milisekundy, aż do przekroczenia 375 tys. IOPS i szczytowego poziomu 417 869 IOPS z opóźnieniem 1.53 ms. Dla porównania, A200 z opóźnieniem 1 ms osiągnął około 100 tys. IOPS i szczytowego poziomu 155 tys. IOPS z opóźnieniem 4.2 ms.
W przypadku Oracle 80-20 zaobserwowaliśmy opóźnienia poniżej milisekundy aż do około 285 tys. operacji wejścia/wyjścia na sekundę (IOPS) i szczytową wydajność 362 499 operacji wejścia/wyjścia na sekundę (IOPS) oraz opóźnienie 1.62 ms. Ponownie, oznaczało to ponad dwukrotnie wyższą wydajność i mniej niż połowę opóźnienia w porównaniu z A200.
Następnie przeszliśmy do testu klonowania VDI, pełnego i połączonego. W przypadku rozruchu pełnego klonowania VDI, A300 utrzymywał się poniżej 1 ms do około 225 tys. IOPS i osiągnął szczyt na poziomie 300 128 IOPS z opóźnieniem 3.46 ms. Był to ogromny skok wydajności w porównaniu z szczytowym wynikiem A200, wynoszącym 122 tys. IOPS i opóźnieniem 8.6 ms.
Po pierwszym zalogowaniu do VDI Full Clone, A300 osiągnął 75 tys. IOPS, po czym przekroczył 1 ms i osiągnął szczytową wartość 123 984 IOPS z opóźnieniem 7.26 ms. Opóźnienie A300, poniżej milisekundy, było lepsze niż szczytowa wydajność A200, wynosząca 48 tys. IOPS z opóźnieniem 18.6 ms.
Test VDI FC Monday Login pokazał kolejny ogromny wzrost wydajności – A300 osiągnął około 80 tys. operacji wejścia/wyjścia na sekundę (IOPS) w czasie poniżej 1 ms, osiągając szczytową wartość 131 628 operacji wejścia/wyjścia na sekundę (IOPS), czyli 2.2 GB/s, z opóźnieniem 3.89 ms. Dla porównania, A200 osiągnął szczytową wydajność 49 tys. operacji wejścia/wyjścia na sekundę (IOPS) z opóźnieniem 10.4 ms.
Po przełączeniu na VDI Linked Clone (LC), A300 osiągnął opóźnienie poniżej milisekundy przy 175 tys. operacji wejścia/wyjścia na sekundę (IOPS), osiągając szczytową wartość 215 621 IOPS przy opóźnieniu 2.28 ms w teście rozruchu. Dla porównania, A200 osiągnął szczytową wartość 95 tys. operacji wejścia/wyjścia na sekundę (IOPS) przy opóźnieniu 5.13 ms.
Przy dużej różnicy wydajności początkowe logowanie VDI LC spowodowało, że A300 osiągnął szczytową wartość 95 296 IOPS przy opóźnieniu 2.68 ms, podczas gdy A200 osiągnął szczytową wartość 37 tys. IOPS przy opóźnieniu 6.95 ms.
Na koniec przyjrzyjmy się poniedziałkowemu logowaniu do VDI LC, gdzie A300 miał opóźnienie poniżej milisekundy do 60 tys. IOPS i osiągnęło szczyt 94 722 IOPS lub 2.3 GB/s przy opóźnieniu 5.4 ms. A200 miał opóźnienie poniżej milisekundy do 17 tys. IOPS i osiągnął szczyt około 37 tys. IOPS i opóźnienia 13.3 ms.
Wniosek
Firma NetApp wprowadziła w zeszłym roku na rynek imponującą macierz all-flash A200, która zdobyła jedną z naszych nagród Editor's Choice . Wprowadzenie na rynek wydajniejszej macierzy NetApp AFF A300 nie zastępuje A200, lecz stanowi bardziej wydajne rozwiązanie AFA dla użytkowników potrzebujących dodatkowej pojemności i wydajności. A300 to obudowa 3U, przeznaczona do konfiguracji z dwoma kontrolerami aktywny-aktywny oraz półkami na dyski. A300 oferuje znacznie większą pojemność niż jej mniejszy kuzyn: 140 PB (efektywnie 560 PB) w systemie NAS i 70 PB (efektywnie 280 PB) w systemie SAN. A300 obsługuje sieci do 40 GbE i FC 32 Gb.
W ramach analizy aplikacji uruchomiliśmy SQL Server i Sysbench na serwerach A200 i A300 z włączoną funkcją redukcji danych (DR). W przypadku wydajności transakcyjnej SQL, A300 osiągnął łączny wynik 12 628,7 TPS, co stanowi wzrost w porównaniu z 12 583,8 TPS w przypadku A200. W przypadku średniego opóźnienia SQL Server zaobserwowaliśmy większy wzrost – A300 osiągnął łączne opóźnienie 8 ms w porównaniu z 25 ms w przypadku A200. Za pomocą Sysbench przetestowaliśmy zestawy 8, 16 i 32 maszyn wirtualnych, przy czym A300 uzyskało TPS na poziomie 13 347, 18 125, 22 313 i średnie opóźnienie wynoszące 19.18 ms, 28.27 ms i 46.04 ms, a opóźnienie w najgorszym przypadku wyniosło odpowiednio 42.97 ms, 68.82 ms i 109.66 ms.
W celu przetestowania wydajności syntetycznej, A300 został porównany z A200 w VDBench. Należy ponownie zauważyć, że porównanie A300 z A200 nie dotyczy tego, który z nich jest lepszy (A300 jest wydajniejszy i pokona A200 pod względem wydajności we wszystkich testach), a raczej tego, czego mogą oczekiwać użytkownicy i jak dokonać wyboru w zależności od ich potrzeb. A300 osiągnął imponujące wyniki, w tym losowe szczytowe wydajności 4K: 635 tys. IOPS odczytu i prawie 209 tys. IOPS zapisu. Dla sekwencyjnego 64K macierz osiągnęła 5.71 GB/s odczytu i 3.1 GB/s zapisu. W naszych testach porównawczych SQL A300 był w stanie zbliżyć się do 490 tys. IOPS, 416 tys. IOPS dla SQL 90-10, 361 tys. IOPS dla SQL 80-20. Wyniki Oracle przedstawiają się następująco: 340 tys. IOPS dla Oracle 90-10, 418 tys. IOPS dla Oracle 90-10 i 362 tys. IOPS dla Oracle 80-20.
W naszych recenzjach rzadko porównujemy urządzenia ze sobą, ale w tym przypadku porównanie A200 z A300 jest trafne, choćby po to, by potwierdzić deklaracje NetApp dotyczące skoku wydajności między tymi dwoma systemami. Podczas gdy A200 (a następnie A220) doskonale sprawdza się w mniejszych operacjach, a może nawet w scenariuszach ROBO, A300 znacznie zwiększa ogólną wydajność i jest odpowiedni dla większych organizacji z wieloma obciążeniami mieszanymi lub dla regionalnych dostawców usług zarządzanych. Podsumowując, A300 jest dość podobny do A200, ale oferuje większą skalowalność, elastyczność portów we/wy i ogólną wydajność. NetApp A300 kontynuuje tradycję A200, co czyni go kolejnym faworytem w naszym laboratorium i kolejnym doskonałym uzupełnieniem portfolio pamięci masowej ONTAP firmy NetApp.
Amazon